基于电磁兼容特性产生影响情况浅析动车组布线工艺

基于电磁兼容特性产生影响情况浅析动车组布线工艺

白欣玉

中车长春轨道客车股份有限公高速中心制造技术室  吉林长春   13000

摘要：铁路运输业一直在探索和测试先进技术，并在电气、机械和技术设计等设计的各个方面探索新的设计方法。目前，市场上有许多独立执行任务的工具，但由于软件品牌和底层数据体系结构的限制，数据交互通常需要软件供应商提供开发的方法可以解决单向传输数据的问题，但由于没有用于闭环设计的数据验证过程，导致在设计过程中进行更多的数据传输操作，并且在设计更改时进行复杂的过程。为此，本文以机车设计为基础，从实际设计案例中描述了电气设计与技术电缆链数据之间透明接口的方法，以分析和验证数据透明集成对整个产品设计开发过程的影响和扩展。

关键词：电磁兼容特性；影响因素；动车布线策略

引言

随着国内高速铁路的发展，尤其是中国标准动车组“复兴号”的研发及运营，电气布线技术已相当成熟。但高速磁浮车辆电气线路总量是动车组的２～３倍，电气连接及接线点是动车组的４～６倍，具有高度集成多路分线的特点，且采用夹层封闭式布线以及模块式直插结构，对电气系统布线符图准确性、电气连接可靠性、电磁兼容性等要求非常高。

1电磁干扰类型分析

电磁干扰是一种电磁现象，其中电路的一部分处于正常运行状态，与所需的电气信号无关，并干扰其自身的系统和相邻电路。电磁干扰的产生与以下几个要素有关。①干扰源；②干扰敏感电路和相关的电气零件③干扰信号传输方式，主要以导电路或电磁场为主。为保证列车运行安全，势必要减少电磁干扰。为此，我们讲对电磁干扰进行分析。首先，从电磁干扰的类型入手。以干扰的不同方式来区分，电磁干扰可以分为几类，一类是传导干扰。传导干扰是将由干扰源生成的干扰信号与受硬导线(例如导线或导线)直接在干扰的电气项目中接触。传导干涉需要在产生干涉的电气元素和因使用实体导体、导体等而受到干扰的电气元素之间有直接或间接的接触。因此在电路导通过程中，此传导连接的干扰信号由干扰敏感电气元件接收，从而导致与干扰敏感电气元件的干扰。一类是辐射干扰。辐射干扰是通过电磁场形式传递的干扰信号，干扰信号也在电路中产生电磁场，而由通信信号修改的磁场则产生该磁场环境中扰动电路的相应感应电势和感应电流，如下所示实际上，干扰在受干扰设备和受干扰设备之间的传播方式及其复杂性、各种情况及其无法控制性使电磁兼容性问题变得更加复杂。还有一类是放射性干扰。放射性干扰是指由一个电气装置产生的干扰，该装置强制向另一个电路或可能受到电场或磁场干扰影响的电气装置添加干扰信号。

2电气原理设计

电气原理描述的是控制逻辑，需要根据客户提出的产品设计要求，对系统功能和安装位置做出规划，并为系统功能和安装位置分配企业的标准代码。在车头的电气设计中，使用较多的是连接器，不仅要定义连接器的管脚，还要定义连接器间的详细接线参数。在定义电气原理时，软件可以同步为设备选择元器件型号。完成原理图的设计后，将通过软件生成物料统计表和设备接线表。这些报表可以用于电气件的采购和接线。

3基于电磁干扰特性对动车组布线分析

①减少电缆耦合的主要方法是保持电缆之间足够有效的间隙，特别是在在线槽外部布线时。强电缆和弱电缆尽可能分开连接，不同电压等级有一定的间隙，从而增加有用信号和干扰信号之间的距离，有效降低干扰源的影响。②对于干扰源或信号电缆，可以通过以减小干扰源对其他电缆的影响，以及干扰信号线以降低干扰概率。③在布线过程中提前预留足够的电缆，对接信号连接器的时候可以减少电缆过长而造成辐射干扰的情况。④在面对极易受到干扰的干扰源或电缆上加强防护，引入扭转，并确保提高扭转的抗干扰效果。②在常规条件下的电线电缆，尤其是传播信号线缆，以线槽布线为主，通过线槽走线有效降低电缆的耦合程度，减少干扰。

4动车布线策略

4.1夹层系统电气布线

动车组车辆车下设备舱内高低压线槽布线均为散线配线，布线时需要根据电压等级将相应的电缆分好束布在线槽内。部分低压线槽布线为成品预制电缆，成品电缆布线在线槽内，布线效果差。结合实际经验，同时根据线束与ＡＳＧ箱、设备相连接的特点、线槽结构特点制定了夹层信号系统电气布线原则。信号线槽分布于夹层上部两侧。根据线槽盖安装支座一位侧线槽分为Ｒ１／Ｒ２／Ｒ３共３个布线线槽格，二位侧线槽分为Ｌ１／Ｌ２／Ｌ３共３个布线线槽格。

4.2分线槽布线

对于合成配电柜外1.5m的行走线，交流440V电缆和直流110V电缆按照电缆分类原则分别位于车辆底部的不同导线槽中。合成电柜内部的电缆还可以采用槽填充处理，方法是在机柜背面添加一个40mm、40mm和1640mm的导线槽，使其位于后面板附近，并位于右侧壁50mm处。对于AC 440V电缆的最大承载功率负载，对直流110V电缆在合成电柜内外进行槽加工后的串列干扰电流的分析表明，直流110V电缆在串列布线后的串列干扰电流最大值降低到0.0 这可确保直流110V电源设备不受440V电缆的瞬态脉冲信号干扰。

4.3快速布线

基于eplan平台中的数据，软件会自动识别元件模型和布线逻辑，并在三维空间中将它们作为实线进行镜像。但是，完成的布线是一条逻辑线，是设备和设备之间的逻辑连接，在设计时称为“飞行线”。使用HPD的自动或手动布线功能，您可以轻松地在布线路径上放置线并完成线束组合。工程师可以根据需要添加保护材料，例如热修复机箱、编织处理等。报告还包括对受保护材料信息的跟踪。完成快速布线后，设定元件的线束名称。依预设，连续连接的元件、电缆、保护材料等。自动指定给线束以完成线束定义。

4.4加大两线间的距离

可以通过增加两条线之间的距离来缓解线与线之间的干涉问题。将AC 440V电缆和DC 110v电缆之间的间距增加到10mm，重新分析DC 110v电缆上的串列干扰电流，以查看当两条电缆之间的距离增加到10mm时，机柜内DC 110v电缆上的串列干扰电流的最大值 并且合成电柜外直流110V电缆上的串联干扰电流最大值约为0.9A，均小于1.0A，可见当两条线之间的间距为10mm时，直流110V电缆供电的设备可以防信号。

4.5夹层电气成品线束预制

高速动车组具有线路总数、电气连接和接线点数目等特点，为了减少现有车辆的生产制造时间，提高运行效率和产品质量，所以提出计划提前预制件根据夹层结构和布线方向，成品线束两端连接器的尾部将转换为两种类型的弯头和直头。(1)在夹层信号线路槽中，ASG箱的连接侧用右头预制件，车辆末端的连接侧用弯头预制件；(2)夹层功率线路槽和下部线路支架在连接ASG盒的一侧预制一个弯头；(3)ASG盒与电磁模块连接侧由弯头预制，ASG盒侧由右头预制。为了确保预生产成品线束加载后材料的准确性和可跟踪性，预生产成品线束通过在每个线束的两端添加唯一的材料代码和线型，一次应用一个管理原则。为确保夹层电缆的准确构造以及随后的故障排除，除了在线之外，还必须在每条线束的两端添加线束设备的开始和结束信息。

结束语

动车组列车高速运行过程中电缆的信号传输稳定是对车辆运行安全的重要保障，因此降低电磁干扰是电气布线过程中重要的关注点。干扰源和屏蔽电缆之间的距离、屏蔽、扭转和散射都是影响电磁干扰的因素，并已通过测试，可增加电缆间距、增加屏蔽度、扭转和降低电缆噪音，从而有效减少电磁干扰。在此分析的基础上，对动车组线槽走线、连接器接线等也都做了一系列研究，为动车组后续布线工艺和接线操作提供有效施工依据，尽量减少动车组接线之间的相互作用，提高了接线信号的传输质量。

参考文献

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