地铁车辆车下设备模块化布置技术研究

地铁车辆车下设备模块化布置技术研究

吴松杰苏锴宸 

福州地铁集团有限公司运营分公司，福建 福州 350011

摘要：现如今，我国的地铁工程建设不断完善，地铁车辆也在不断增加，针对地铁车辆小型电器设备对电源系统的特殊要求提出了具有交直流转换、电压可调、大功率、高精度的电源设计方案。本文首先分析车下设备布置技术现状，其次探讨设备布置模块化设计，从而缩短地铁车辆设计开发周期，降低运营维护成本。

关键词：地铁车辆；设备布置；模块化

引言

随着城市的发展，轨道交通在城市生活中也占据了日渐重要的位置，其不仅为人们提供更为便捷的交通方式，也逐步成为城市经济发展的重要支撑力量。但是，城市轨道交通系统的安全问题也随着深入的应用突显出来，无论是轻轨还是地铁，其安全问题都不仅仅关系到轨道交通运输体系的经济效益，更是影响乘客人身安全的重要因素。在这样的背景之下，加强对于城市轨道交通体系中重点设备安全水平的加强，深化对于故障原因以及应急处理经验的积累，是当前城市轨道交通系统必须完善的首要任务。

1车下设备布置技术现状

车下设备涉及的电气系统较多，且车辆的总体配置或需求根据不同项目要求各有不同，例如：4、6、8编组车型采用不同的动拖比配置，形成了不同的牵引辅助系统配置；辅助逆变器供电形式（如并网供电、扩展供电等）不同导致的配置变化；受流方式不同导致箱体布置位置及尺寸变化等。此外，不同生产商的电气设备产品外形、接口很难一致，从而造成了各车辆厂的设备布置形式及安装形式各有不同，其主要的布置形式可以归纳为两大类：1）底架边梁悬挂设备，底架中部线槽布线。设备通过一对悬挂梁安装在车体边梁，这种方式可在设备上方预留出较大的垂向空间，以供布线或布管，使设备布置和线管布置基本互不干扰。此外，还有一种通过设备自带安装梁实现车体边梁悬挂的方式，与通过悬挂梁安装方式类似。2）悬挂座安装设备，地板型腔穿线或两侧线槽走线。设备通过悬挂座安装于车体底架自带的滑槽内，这种安装方式可以对比较零散、外形尺寸不一的多个设备进行灵活布置。受车体型材自带滑槽位置所限，悬挂座位置在车宽方向一般按一定间隔排布，但纵向可任意布置。安装座占据了底架空间，因此这种方式一般将线缆布置于底架型材型腔或分居车底两侧，管路从设备上部的空隙中布置。

2设备布置模块化设计

2.1功能区划分

为实现车下设备布置模块化的目标，可将车下空间进行功能区划分。考虑到悬挂梁安装方式的空间利用更充分，且可避免线缆从车体型腔穿过，根据车下部件不同功能，将车下空间划分为设备区、线缆布置区、管路布置区。车下牵引主辅设备尺寸较大，故整个车下较低位置都可作为设备区；车下线槽和制动管路区域则可进行扁平化设计，布置在设备区之上。管路和布线分开，管路分居布线区两侧，既能减少中央管排向两侧制动小设备接入管路时出现横跨的情况，也便于管路向枕梁位置车辆两侧空簧充气，简化管路设计。

2.2 5G智慧车辆基地建设规划整体架构

轨道交通车辆基地作为轨道交通车辆停放、检查、维修的专门场所以及人员后勤保障、仓储环境、治安秩序的重要场所，依托5G组网建设、数字孪生多维展现、物联感知监测、大数据综合分析，实现对车辆基地安防、资产、基础设施、能效、环境、空间等管理领域的关键指标的综合监测分析，辅助管理者全面掌握车辆运行态势，实现基地人、车、资产的统一管理，综合运营态势通过一屏掌握。

2.3在线测试流程

传统小型电器设备的加速老化试验测试任务通常需要通过手动配置方式进行测试，本系统可支持自动化流程执行测试任务。首先确定加速老化试验方案，根据电寿命分析要求，通过查阅文献及标准确定被测件需要测试的参数，确定老化因子并换算出加速老化试验的温度、湿度。在做好理论基础之后，即可依托本文设计系统进行加速老化试验并进行在线测试。在准备阶段，将老化试验箱设置指定的温度、湿度，调试测试系统硬件设备，运行在线测试软件；待准备完毕，即可设定当次测试时长，调整电源设置以满足被测件工作要求，调节测试硬件设备以进行在线测试，开始测试。测试过程中，老化试验箱将保持设置的温度、湿度及振动条件加速被测件的老化进程，电源将以设置的频率向测试回路供电使被测件有规律地通断来模拟实际工作，测试设备将在设定的参数下对被测件进行各电性能参数表征数据的测试，通过实时传输，测试计算机将所得数据进行存储并通过程序绘图显示每次测试所得数据情况。当老化试验箱运行时长达到当次测试设置时间，将自动恢复至室温，测试终止。测试计算机对数据进一步预处理获得电性能参数并显示各参数在试验过程中的变化曲线，备份原始数据。

2.4设备实施及优势

本设备包括两个主体，分别为抬升车辆的前轮和后轮。主体包括第一基座和第二基座，第一基座和第二基座互相对称，均设有行进装置，各两个。第一基座上的两个行进装置分别靠近两端，贯穿第一基座。第二基座上的两个行进装置分别靠近两端，贯穿第二基座。设备优选行进装置为麦克纳姆轮，使主体在狭窄空间内带动汽车转向移动，伸缩机构拉动或推动第一基座和第二基座互相靠近或远离时，麦克纳姆轮的运行能降低伸缩机构在拉动或推动第一基座和第二基座的阻力。收容槽位于两个相邻的行进装置之间。第一基座的一侧和第二基座的一侧均设有调节机构，调节丝杆的一端与收容槽的内壁旋转连接，连接处靠近相邻的行进装置。调节丝杆的螺纹分别为左旋螺纹和右旋螺纹，双轴电机驱动两根调节丝杆正转和反转时，与之滑动连接的两个托举机构相互靠近或远离。调节机构上滑动连接两个托举机构，两个托举机构互相对称。双轴电机的输出轴带动两根调节丝杆正转或反转，从而在两根调节丝杆上滑动两个旋转支架互相靠近或远离，根据要搬运车辆车轮的尺寸调节两个托举机构之间的距离。

2.5信息发布，增强服务区的口碑宣传

基于信息发布提高服务区的信息化水平，使服务区的信息发布更加快捷、准确和全面，可以让驾驶员更加方便地获取服务区的信息，提高服务区的服务质量和用户体验；信息发布系统建设可以发布服务区的商业信息，如广告、促销等，提高服务区的经济效益；发布服务区的安全信息，如紧急救援、防盗提示等，提高服务区的安全性，增强服务区的竞争力和吸引力。

2.6应急事件管理

对接基地的已有系统实现对意外事故的提前预警，一旦出现超过阈值或有超过趋势，会进行提前预警，明确事故内容、地点、级别、时间等重要信息，全程记录，并将信息在平台上展示，便于指挥人员对事故进行处理和远程现场监管。

结语

综上所述，城市轨道交通车辆系统是一个复杂的机械电气群落，其中涉及到的细节众多，只有在实际工作中不断地深入挖掘细致分析，不断积累经验，才能提升城市轨道交通车辆机械电气设备故障处理以及应急工作水平。模块化的目的并不是同一化，而是最大限度地简化设计，在满足二级模块通用性和独立性的同时，最终通过多种二级模块的组合，实现只需一种设备布置一级模块，可兼容不同配置需求、不同受流方式、不同速度等级的车型，提升设计生产效率和资源利用率。

参考文献

[1]杨培盛，董先鹏，侯飞，等.城市轨道交通车辆远程专家诊断系统设计和应用[J].现代城市轨道交通，2021（4）：25-32.

[2]仇国庆，顾逸霏.基于区间证据推理的继电器接触系统故障检测[J].电子测量与仪器学报，2022，36(6):126-133.

[3]王小霞，牛永刚，孟宝千.城轨车下设备吊挂方式及紧固件应用[J].科技创新与应用，2020（19）：113-115.