袁俊杰
广州白云电器设备股份有限公司 510460
摘要：在轨道交通工程设计工程中，电气工程设计时非常重要的一项内容，对轨道交通工程质量有比较大的影响，本文以实际工程为例，从可靠性和安全性的角度着手，对轨道交通电气工程设计进行了分析和探讨。
关键词：轨道交通；电气工程；设计
1 工程概况
某铁路轨道工程总建设长度为42km，列车使用了6辆编组，分布要扩发电车、餐车、行李车以及一、二、三等车六种车种，列车主电路原理图如图1所示。在列车运行过程中，轨道交通客车电气系统的性能会直接影响列车运行的可靠性和安全性。本文以此工程为例，对轨道交通电气工程设计进行分析和探讨。
图1 列车主电路原理图
2 轨道交通电气工程设计时的要求
针对本工程的实际情况，在进行轨道交通电气工程设计时，需要满足下述几个方面的要求：
（1）该轨道交通电气工程在进行设计的过程中，由于环境湿度比较高，对电气部件的绝缘性造成了比较大的影响。
（2）由于环境灰尘比较大，因此，在进行电气工程设计时，要求设备的密封性可以达到要求。
（3）电气设备在高温环境下运行时，会产生大量的热量导致部件温度过高，从而影响设备性能，因此对散热要求比较高。
（4）在进行设计时，对集控系统、供电系统之间的协调性要求比较高。
3 电气工程整体设计方案
在进行轨道交通电气工程设计时，要求对使用的所有部件都需要进行试验，所采用的继电器、交流接触器的等级都达到了F级。对车外电气设备和车下电气设备的散热结构和密封结构进行优化。为了保证空调机组的散热效果，分别将风阀布置在机组的左侧和右侧。设计采用强迫冷风的方式进行综合控制柜散热，柜体上设置相应的散热孔。为了可以对压缩机的运行情况进行实时监控以及对风量进行实时调节，设计将温度保护传感器安装到压缩机和液管电磁阀上。照明开关、塞拉门开关、风扇启停、空调启停操作利用综合控制柜内的集控电路进行控制。
在对供电系统进行控制时，本工程项目实际采用PLC实时监控和接触器互锁的控制逻辑进行控制。在列车运行过程中，为了保证旅客的安全，增设了塞拉门自锁功能，在列车运行速度超过5km/h时，会自动将车门锁死。另外，在PLC控制软件上增设了延时启动设计，在进行集中控制期间，PLC控制软件会依据车型按照相应的顺序启动空调。所有列车的控制柜设计使用相同的塞拉门控制元件、照明控制元件、空调控制元件、主电路控制元件，并使用交互界面良好的MP277多功能彩色触摸屏。在该系统中，设计采用PLC作为控制的重点，并使用自动化的控制模式，操作非常的简单。柜体结构使用镀锌钢板铆接结构，提升了柜体结构的电磁兼容性和强度，维护更加方便。
4 轨道交通电气工程设计
4.1 传动部门电气系统优化设计
4.1.1电气室设计
（1）在进行电气室设计时，电气室采用模块化的结构。为了减少微机电子装置受高压电器的影响，设计分开布置低压部分和高压部分。为了可以达到机车制动要求，设计增设电阻制动电器。
（2）为了避免雷电对电气室造成破坏，保证电子设备的安全性，在进行电气室设计时需要增设接地装置。
（3）对机车高压部分进行重新设计，并对高压铜排进行布局。为了保证电气的绝缘性，需要进行绝缘包扎的方法进行处理。
（4）通过将风引入到电气室内，使电气室内环境保持正压，从而避免电气室中进入风沙，降低电气设备受沙尘的影响，
4.1.2 改进主发电机
（1）设计使用JF208E无刷磁结构对发电机进行改进，电机不再使用碳刷，有效降低了电机在恶劣环境下的维护量。
（2）绝缘材料使用导热能力比较强的绝缘结构，提高绕组导体的截面积，从而使电机散热得到改善。
（3）为了保证无刷励磁系统的可靠性，设计使用进口的整流管。
4.2 电气工程控制和防护设计
4.2.1 电气工程可靠性设计
在进行轨道交通电气工程设计时，设计使用手动和自动相结合的冗余控制方法进行控制。为了减少丢包率和误码率，使用双线传输的方法进行网络通信。采用技术成熟的LonWorks总线通信技术对网络进行列车的轴温情况、制动情况、空调运行情况、供电情况对列车的运行情况进行监控，不仅提保证了系统的可靠性，而且也降低了乘务人员的工作强度。
4.2.2 塞拉门控制
该工程项目使用PLC控制的电控气动塞拉门对铁路客车的一、二、三等车侧门进行控制。结合该工程实际情况，使用集中控制的方式对塞拉门进行控制。为了保证列车速度超过5km/h时，塞拉门可以锁闭好，设计使用Lon Works总线通信及对各门的开关状态进行监控。
4.2.3 控制空调系统
在进行轨道交通电气工程运行过程中，启动空调压缩机时瞬时电流会超过额定电流7倍以上，所以，在集中控制空调时，很容易导致柴油发电机组负载过大而产生停机的情况。所以，在设计时增设了按照车型进行延时启动的设计，可以根据车型的情况，利用PLC软件进行控制，使类车空调可以延时顺序进行启动。
4.2.4 接地保护单元设计
在进行轨道交通电气工程设计过程中，为了进一步保证电气设备的安全性，保证游客的人身安全，需要做好电气设备的接地保护。在进行设计时，分别在各辆客车3位轴端和5位轴端安装接地回流装置，如果电气设备因故障而产生漏电时，电流可以经车体→转向架构架→轴端接地回流装置使漏电电流可以顺利导入地面中。
4.3 绝缘和耐压设计
在进行机车电气系统设计过程中，对电气绝缘进行了设计。然后对电器的耐压参数进行了重新核对，保证了机车线路和设备的绝缘性。通过采用绝缘性良好的材料、增大绝缘间隙、提升绝缘等级的方式进行设计。考虑到电气室内铜排绝缘间隙不足，为了提升绝缘性，需要在材料外部使用高等级绝缘材料进行包扎。另外，按照规范标准对机车线路和单电器进行耐压试验和绝缘试验，保证电器的耐压性和绝缘性。此外，为了避免低温环境下导线持续绝缘破损和龟裂的情况，防止高温环境下导致导线老化，结合本工程的实际情况，设计使用耐高温125℃，耐低温-45℃的交联导线。
5 结束语
综上所述，本文以实际工程为例，对轨道交通电气工程的设计进行了分析和探讨，生产完成后，在场内模拟对单车电气系统进行了调试。通过进行试验后发现，该轨道交通电气系统可以保持可靠、稳定的运行状态，所有功能都达到了设计要求，可以适应该工程的环境要求。轨道交通的乘坐舒适度、操作便利性、维护保养等方面都显著改善。通过采用自动控制的电气系统，系统运行稳定性良好，操作非常的便利，取得了良好的设计效果，值得类似工程借鉴和参考。
参考文献：
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[3]何丹炉，侯方东.青 藏高原铁路客车电气系统设计[J].铁道车辆，2008，(08).
论文作者:袁俊杰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/31
标签：轨道交通论文; 电气论文; 电气工程论文; 系统论文; 工程论文; 列车论文; 控制元件论文; 《防护工程》2018年第18期论文;