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基于UG的城轨车辆底架主辅电缆预排序布线优化

范文

张凯贺金英

摘要：车辆布线是城轨车辆最基本的工序之一，布线质量对整车性能的影响至关重要。文章以国内某车辆项目为研究对象，在UG建模软件中构建底架主辅线槽、高压箱、牵引箱、过压吸收电阻等设备构成的主辅线缆排序三维模型。将电缆布线效果于构建的三维模型中具现化，根据三维布线效果进行调整，最终获得较为理想的布线效果。通过预排序布线优化方法，可以使布线简洁美观，减少后续返工作业时间，提高车辆布线质量。

关键词：主辅线缆;预排序;布线优化

城市轨道交通具有运量大、准时准点、污染小、速度快等特点，在我国交通运输体系中占据着极为重要的地位。2016 年7月，交通运输部发布《城市公共交通“十三五”发展纲要》，明确提出要大力发展以城市轨道交通为代表的城市公共交通，鼓励绿色出行，提高公共交通的便捷性、舒适性，让民众出行时优先选择公共交通。城市轨道交通依然是我国交通运输发展的重要方向。广阔的发展前景吸引着各大主机厂纷纷进入城轨市场，使得城轨车辆的市场竞争异常激烈。如何在激烈的竞争中脱颖而出，提高产品的质量是重中之重。

车辆布线[1-2]是城轨车辆最基本的工序之一，布线质量对整车性能的影响至关重要。好的车辆布线简洁具体，美观大方，可以减少由于布线而产生的车辆故障概率。主辅电缆是实现车辆主电路连接、动力供应及辅助供电的电缆，主要由大线线缆构成，是城轨车辆线缆的重要组成部分。文章将构建主辅线槽和高压箱、牵引箱、过压吸收电阻等设备构成的主辅线缆排序三維模型，模型包括各设备的几何外形和接线点位，并根据实际情况排列设备的相对位置，首先根据布线表、接线表及各接线点位的相对位置，对主辅线缆进行预排序，为验证排序结果的可靠性，将排序信息于构建的三维模型中具现化，根据三维布线效果进行微调，最终可获取较为理想的布线效果。通过该预排序布线优化方法，以使得布线简洁美观，减少后续返工作业时间，提高车辆布线质量。

1 问题分析

底架电缆布线线缆过多时可采用多层敷设方法，但线缆布线应尽量保证平直顺滑无交叉。目前底架主辅线槽线缆布线，没有相应的工艺文件规定电缆的具体排列方法。车间工作人员在布线时的主要作业指导文件是相应的布线表，其中布线表包含的主要信息为线缆的进出口位置、线缆预留和线缆布线路径等，没有明确的规定各线缆排列的相对顺序，很大程度上取决于布线工人的个人经验，电缆排放具有较大的随机性。

当车下设备陆续安装完毕，需完成相应电联接接线时，往往会存在一定的工艺问题和风险隐患：（1）电缆从出线口出去之后，因为线径较大，平放在出线口，但如果摆放顺序不恰当，在同一位置出线的电缆连接设备时，电缆对应接线口的位置可能与电缆摆放顺序不一致，导致出线口位置的电缆重叠或交叉，不符合美观要求。（2）如果同一出线口位置的电缆重叠或交叉的话，出线口处的线束厚度增加，容易与车体底部接触或与车体底部的设备干涉，在运行过程中可能出现相对位移并损伤电缆，形成安全隐患。（3）同时，这样的出如果出线口位置的电缆交叠较大时，可能产生较大的电磁干扰及热量，对电缆及附近的设备产生影响，进而影响车辆的运行安全性。

此外，由于主辅线槽空间较小，并且线槽已经固定于车体底架，底架设备也已安装到位，这就给电缆顺序调整带来了极大的困难，增加后续返工作业的工作量，严重影响生产进度。

为保证线缆布线简洁美观、安全可靠，保障车辆运行安全性，当前主辅线槽的布线方式急需完善，在布线工作开展前，提前对线缆顺序做出相应规定显得尤为重要，文章将对主辅线槽线缆排序开展相应分析。

2 城轨主辅线缆预排序布线优化

主辅线缆主要由大线构成，线缆数目相对较少，这是实现主辅线缆预排序的重要前提。UG（Unigraphics NX）作为一个交互式CAD/CAM（计算机辅助设计与计算机辅助制造）系统，功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构，文章将NX 7.5作为主辅线缆预布线工作开展的重要平台，开展预布线优化设计工作。

以国内某地铁车辆项目为研究对象，开展主辅线缆预排序布线优化工作。为保证线缆排序的顺利进行，需要的主要信息如下：（1）布线表，主要包含线缆连接点和布线路径等信息;（2）接线表，包含了线缆两端的具体接线点位信息;（3）主要设备接线点位分布图，主要提供接线点位在设备上的分布信息;（4）设备相对位置分布示意图，主要体现了设备间的相对位置关系。其中下图为接线表，包含了线缆两端的具体接线点位信息，图1为底架主要主辅线缆布线设备相对位置分布示意图。

该项目车辆的主辅线缆大线数量为31根，线缆采用双层铺设，为保证布线美观简洁，布线过程中主要遵循以下规律：线缆排序优先针对接线较多设备;线缆靠近连接设备;相邻出线口线缆铺设于线槽底部，跨出线口线缆尽量布于上层;连接同一设备的线缆根据接线点的相对位置排列。根据以上基本预排序布线规律，可以初步确定线缆排列顺序。

为了能够对实际布线效果进行较为贴近的模拟展示，文章将基于三维构型软件NX7.5，构建包括主辅线槽以及高压箱、牵引箱、过压吸收电阻、汇流排等设备的三维模型，三维模型中包括各设备的几何外形和接线点位，并根据实际情况排列设备的相对位置，构造出供线缆预排序使用的基本装配模型。

为简化建模过程，提高工作效率，线缆以管道的形式进行模拟，由于车辆底架设备分布比较复杂，文章对线缆布线路径进行了相应简化，并且没有考虑与其他设备的交叉情况。基于初步确定线缆排列顺序，以及设备的基本装配模型，将线缆以管道的形式铺设于线槽，连接设备点位，将布线效果进行三维模拟展示，并根据布线效果进行调整，最终布线效果如图2所示。

3 结论

车辆布线是城轨车辆最基本的工序之一，布线质量对整车性能的影响至关重要。文章以国内某项目车辆为研究对象，基于NX7.5构建了由主辅线槽和高压箱、牵引箱、过压吸收电阻等设备构成的主辅线缆排序三维模型，模型包括各设备的几何外形和接线点位，并根据实际情况排列设备的相对位置，将布线效果于构建的三维模型中具现化，根据三维布线效果进行调整，最终可获取较为理想的布线效果。通过该预排序布线优化方法，使得布线简洁美观，大幅度减少后续返工作业时间，有效提高了车辆布线质量。

参考文献：

[1]EN50343：铁路应用–机车车辆–布线规则[S].2014.

[2]叶明雪，柏赟.城轨车辆主要电缆布线方式介绍与分析[J].技术与市场，2014（21）.

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