摘要：电力牵引是以电能为动力驱动电力机车,或电动车组运行的一种牵引动力型式。它是当今交通运输三种牵引动力型式(蒸汽、内燃、电力)之一。牵引所需电能取自公用电力系统，并经专门的牵引供电系统变换成符合用电要求的电流、电压，向电力机车或电动车组等供电。电力牵引具有起动快、速度和效率高、运输量大、运营成本低和对环境污染小等优点,已获广泛应用。本文对电力机车预布线工艺进行了研究与分析，并针对传统布线方法的问题，基于精益求精的理念，提出了电力机车预布线工艺设计方案。
关键词：电力机车牵引系统；布线研究；预布线工艺；
电力牵引按照向电力机车、动车组供电的电流性质不同，分为工业标准频率（50Hz或60Hz）单相交流制，简称工频单相交流制，是20kV，25kV，低于工业标准频率的低频（一般为162/3Hz）单相交流制，电压为110kV，15kV和直流制，电压为600，750，1500，3000V等4种类型（该分类不适用于磁浮铁路）。按照应用领域，则区分为干线线路电力牵引、工矿运输电力牵引、城市轨道交通电力牵引（地下铁道与轻轨交通）和城市有轨电车等。各种电流制的电力牵引供电系统和电力机车、动车的设备有较大差别。
电力牵引存在的缺陷主要是增加了供电系统装置，使其一次投资费用按其他牵引动力形式要高些。另外，交流制整流器电力机车和动车产生高次谐波和负序电流，对电力系统的安全、经济运行有一定影响；谐波的存在和高压接触网及其回流网络的不对称，对沿线平行接近的电信线路将产生干扰电压，影响通信质量和人身安全；直流电力机车和动车负荷在回流时存在迷散电流，对地下金属管道和地下建筑物形成腐蚀作用，都需采取有效措施进行防护和限制。
一、项目背景
（一）电力机车牵引系统布线工艺步骤和缺点
1、电力机车牵引系统布线工艺步骤
（1）按测算的长度并留有一定余量进行下线；（2）将下好的导线简单绑扎成束上车或散线直接上车；（3）将上车的导线在车内按线槽或穿管分类放线并敷设；（4）将线槽和穿管端部伸出的导线按终端设备的接线位置确定留线长度，剪掉多余导线，并进行捆扎和防护；（5）将这些导线压上端子或连接器，连接在终端元件上。
2、传统布线工艺的缺点
（1）由于导线上车后，在车内要进行放线、分线、布线、压接端子或连接器等工作，占用了大量的总装时间；（2）由于车上和车下布满了各种部件，导致布线时障碍多，易出现刮伤导线绝缘层、碰坏插头、线号丢失等影响作业质量和效率的不良现象；（3）由于下线长度无法准确确定，所以一般工艺预留线长度为柜子内为3m，各电气设备为1m，制作成本较高。
（二）研究内容
通过对电力机车牵引系统布线工艺的研究，对其进行细化、分解，将下线与布线部分工序合并，进行图样式下线与预布线设计，在导线上车前，就将导线按走线路径成束制作（而不是一根一根敷设），并将大部分连接器和端子在车下压接安装好，然后，整体线束一起上车捆扎固定。加快牵引系统总组装的速度，提升作业效率。同时，在车外预布线时，场地平整宽松，材料放置、工具安排、工装仪器配置，都可最大限度的满足布线需要，为提高劳动效率和布线质量，创造了良好的作业环境。且图样式预布线位置精确，通过优化下线表使线缆制作成本降低。
二、电力机车牵引系统布线工艺原则的研究
（一）导线截面的选择
导线截面面积的选择应考虑以下几个因素：（1）导线电缆的允许载流量；（2）导线允许的最高工作温度；（3）导线的允许短路电流；（4）电路的电压损失。通过对导线通电后的温度变化测试，可以验证选型是否合理，通常按经验载流量取3--5A/mm2。
（二）布线电磁兼容性解决措施
电缆易受电磁干扰，同样它也可能成为干扰源。在电力机车中1500V高压回路电缆、电机电缆、制动电阻电缆和辅助逆变器电缆易产生干扰，而MVB电缆、PIS和ATC信号电缆容易受到干扰，1IOV控制电缆既可能受干扰又可能成为干扰源。
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在电力机车牵引系统布线中应该遵循以下原则：（1）在电力机车牵引系统布线电缆敷设时，所有的电缆均应按电磁兼容性进行电缆类别分类，根据《EN50343-2003铁路应用一机车车辆布线规则》电力机车上电缆可分为A、B、C三类。（2）属于各个不同电缆种类的电缆应分开放置，并必须保持最小间距。（3）输出线和回流线相邻铺设，特别是电源电缆（电机电缆等）。（4）电缆应尽可能靠近车辆地板放置（封闭的金属电缆管、金属管道等采用导线连接到车辆地板），以利用其产生的衰减。（5）在各电缆种类的最小间距不能保持的情况下，有必要采用管道、封闭的金属板、管件等达到分开的目的。（6）C类电缆应总是被屏蔽。
三、电力机车牵引系统布线工艺的设计
常规布线时，车上布线需六人三个生产节拍完成（总装按每三小时为一生产节拍），是总装生产线的瓶颈工序之一。为实现均衡生产，为减轻总装生产线的压力，保证下工序的按时开工，对车上线槽布线进行工艺改进。
（一）电力机车牵引系统布线组成
电力机车牵引系统车上布线主要为6mm2以下导线，有AC380V、AC220V、DCllOV、DC24V等电源线、控制线及部分低压信号线、网络线等，布线设计方式为根据具体车型结构特点，采用内绝缘材料线槽及线管保护固定，按照交直流、强弱电分开布要求置。
（二）电力机车牵引系统预布线工艺设计
基于精益生产的理念，对电力机车牵引系统车上布线提出了图样式预布线工艺，即采用与实物比例为1：1的线束图样（实际设备定位）进行预布线的工艺方法。
1、布线工艺整合与优化，
消除下线与布线的中间重复工序，消除劳动浪费，将在车内的布线、压接端子和连接器的工作转移到车下。
2、预布线工装设计
（1）预布线工作台的设计
按照电力机车牵引系统布线结构的特点设计并制作预布线工作平台，该工作台可实现在TC、MP以及M车中快速切换，工作台分别由细工木板台面、铝合金立柱用螺栓组装而成，所有部件的连接没有采用焊接工艺，这样，既保证了工作台面的平滑避免损伤线缆，又使得整个工作台比较美观。并选用美国泛达（Panduit）的BR2-1.3-X线缆固定卡进行线缆固定。
（2）预布线图样的设计
为使图样式布线更加准确，以电器件为中心，并辅以该设备的始末端，线缆的长度由相邻图样的距离来决定。图样表格中包含了该电器件所需导线的线号、线型及去向，并在表格中对线号的颜色进行了标记以区分低压、高压及信号线。将塑封的图样依照图纸量出各个电器件的具体位置1：1定位。
3、编制预布线表
将下线表按照布线路径进行更改，并在下线时，将同一路径的线束捆扎成一捆，不同长度的在线束两端做好标记，用以配线时位置区分。由于图样式下线位置精确，减少线缆浪费，控制线缆工艺预留量为0.5m/端。
（三）实施效果
例如，从大连地铁1、2号线车辆第3列生产开始，实施牵引系统车上线槽预布线工艺改进，提高车上工作效率30%，减轻总装生产线的压力。在工装上完成线束预布后，只需将线束整体上车并按工艺要求固定即可，布线工作1天就可以完成，且将下线布线部分工步合并，从而实现均衡生产。
四、结论
目前，许多国家的铁路运营实践表明，牵引动力电气化已成为铁路技术改革的方向，是实现铁路现代化的重要步骤。本文对电力机车牵引系统布线工艺进行研究与改进，配置了相关工装、设备，形成了一套车下下线、布线、配线，成束上车的成熟工艺，工艺流程清晰完整，质量控制科学、合理。
上述方法和规范都有利于解决电力机车牵引系统布线过程中，所遇到的节约原材料、提高工作效率、改进产品质量等问题。尤其是预布线工艺的新颖独特性，不但具有重要的理论意义，同时，其对其它工序及其它行业都具有一定的借鉴作用。
参考文献:
[1]李华祥.预布线技术在和谐型电力机车中的应用.铁道机车车辆，2008，28（1）：9-11.1.
[2]TB/T1507--1993.机车电气设备布线规则.
论文作者:李令欣
论文发表刊物:《电力设备》2019年第12期
论文发表时间:2019/10/24
标签：电力机车论文; 导线论文; 电缆论文; 工艺论文; 图样论文; 系统论文; 电力论文; 《电力设备》2019年第12期论文;