2024年4月2日发(作者：乐正旋)
城市轨道车辆电气柜模块化设计的研究
摘要：冷却遮蔽罩由钢铁材料制成，可保护元件的运作，其结构、大小和汽
车介面会受到各地铁专案系统中设备类型、大小和空间等因素的约束，这些因素
会根据安装位置的不同而有所差异，这些因素包括:驾驶员座舱电子设备、驾驶
员室信号、访客室电子设备、空调箱等，以及传统的电气柜(主要是角钢、型钢)
的电子设备。 也适用于稍后在电气机柜与列车系统之间安装设备、电气和机械
介面，这些装置也非常受限于传统的电气配线室，已无法满足现今制造规模的需
求。 解决方案是开发一种新的实用的配电柜结构，一种模块化的配电柜设计。
关键词：城市轨道；电气柜；模块化设计
引言
冷却遮蔽罩是铁路车辆控制系统的重要组成部分，它执行安全回路、车辆牵
引器、高压功能、车门控制、照明、烟花控制等车辆功能，随着列车技术的发展
和创新，动力装置的功能不断变化，电动机柜和电气元件的数量越来越密集，功
率密度也越来越大， 车厢内空调箱的安装占用了车辆的有效交通空间，货车内
的乘客与配电箱是同一车厢内的乘客，这导致了它们之间的相互作用，我们开发
了安装在车下的底盘和车下的大部分电气部件，从而实现了乘客和设备的绝对隔
离，同时提高了车厢内空间利用率，此外，通过模块化、轻量级的标准化设计，
可以通过优化组件布局和盘柜散热来提高产品设计质量。
1低压柜设备布局
低压柜是电力机车网络控制系统、控制回路和辅助设备的载体,主要承担以
下功能:1、控制辅助电源AC440V(固定频率和变频)和辅助负载;2.分配DC110V电
源,控制电路; 3。由于低压柜内电气设备的电压等级不同,低压柜内的运行环境
极其复杂,为了保证低压柜的正常可靠运行,在设计低压柜时,电气设备应按功能
区划分。根据电气设备的布置和电气原理设计接线板,形成独立的布线通道。通
道设置应符合GB/T34571-2017《铁路运输机车布线规则》的相关要求,确保布线
通道的完整性和合理性,避免系统间的干扰。低压柜内部按功能划分如下:低压柜
的上部是网络控制系统的安装区域;左下侧柜和左下侧后侧是控制回路的安装区
域;底部右侧机柜和底部右侧后侧是辅助回路的安装区域。在低压柜前面安装了
一个开关和一个开关,以方便机组人员操作。低压柜的内部功能区可根据车辆支
撑源进行调整。例如,左右交替,使控制回路和辅助回路设备安装区域一致,便于
大线进出低压柜。
2电气控制柜分类
电控柜一般分为驾驶室电控柜、信号柜、室内电控柜、空调等。(1)驾驶室
内的电动控制柜。驾驶室内的电控柜实现了驾驶员操作电气设备的功能,机柜主
要安装有驾驶员经常观察和操作的电气元件,如各种按钮、开关、通用转换开关、
旁路开关、继电器、网络模块等。(2)信号柜。信号机柜实现了列车的通信和信
号控制功能,机柜主要安装有车内无线通信设备、车内地面乘客信息系统(PIS)、
车内信号设备等。(3)房间内的电气控制柜。房间的电控柜实现了房间的照明、
门控等功能,柜内主要安装有照明控制、开关、继电器控制门、乘客信息显示系
统(PIDS)设备、烟花报警器等系统控制。(4)空调控制柜。空调控制柜实现了控
制功能,监控空调系统的功能,机柜主要安装有控制空调开关、触点、热保护继电
器、电源等组件。
3城市轨道车辆电气柜模块化设计
3.1防火结构设计
乘客空调箱主要由机柜、机柜门、末端板、上隔板、铰链、锁和其他组件组
成，这些组件包括空心铝型材和12mm厚的铝板、机柜门和隔板，以及具有12mm
厚的铝板、门和闩锁。机柜的所有组件都使用可燃烧或可燃烧的低烟材料，不得
使用木材和其他易燃材料，而电气设备主要是由电气设备引起的火灾， 放置在
机柜内部，以火焰面作为机柜的内表面，因此，外部表面是机柜内部的防火等级，
因此必须设计机柜结构，以满足机柜内部表面、机柜门、隔板、顶部隔板、包裹
在铝层的陶瓷棉，并使用高强度的铰链固定在机柜内部表面上的钢制闩锁，以达
到15mm厚的陶瓷棉的完整性和隔热性能。 内部腔、锁和防火等级较低的位置至
少要喷涂2mm的防火等级，并在门和橱柜的接触处插入2mm的防火等级，并且所
有的橱柜间隙都用耐热胶填充。
3.2铆接结构模块化设计
框架结构梁采用2.5mm冷却钢板型材结构,即五个字符结构,在保证性能的前
提下最大限度地减轻重量。柜体主框架结构采用2.5mm框架焊接结构,柜体除主
框架外还采用焊接结构,其它安装梁和安装部件均采用张力结构,梁体安装具有均
匀间距孔,使柜体安装更加灵活,可根据业主的需要调整柜体安装尺寸的设备,降
低改造成本,缩短改造时间,并在保证足够强度的前提下,简化、拆卸和维护设备,
内部安装梁采用M6不锈钢螺栓固定。结构优点:重量轻,强度好。结构框架可以
灵活安装,可以改变梁的位置,以便以后添加电气设备,改变组件和设备安装位置。
可靠的运营经验。
3.3电气柜散热结构设计
为了提高盘柜的冷却性能，盘柜的热结构通过内部循环和外部热交换功能进
行了优化，将机箱热结构分为三部分:外部热结构、机箱热结构、根据电气结构
设计结果的电气零件热结构主要位于产品盘柜的左侧和右侧，并且在盘柜的两侧
具有较高的热性能密度，因此它们是为放置侧面机箱而设计的外部热结构。 为
了加快内部冷却和冷却速度，外部导热板包括导热板散热器、导风板和风扇的内
部和外部，该导热板旨在接触盘柜内部和外部的空气，在盘柜内部添加一个挡板，
使盘柜内部的气流方向与齿方向一致，并在盘柜顶部安装一个冷却通道。 前盖
和侧盖均匀复盖盘柜的顶部，空调箱的一端安装了轴向风扇，可加快风扇气流的
运行速度，使机箱内的空气温度上升到组件上，进入风扇引导下的热通风孔，并
使其自身的热空气上升到贯穿牙齿的热空气中，从而将热传输到散热器上，同时
吸收热量。 由于外部齿和通道的对流散热会使空调箱外的热量散失，从而加快
空气的循环速度，但机箱的外部冷却还会根据机箱尺寸和散热孔的位置，根据机
箱外部添加盖和风扇模块的设计来提供热量。 风扇和保护套可让空气进入每一
个机柜进行加热，加速模组化电气元件的室内空气流通；集中热能容易受到本机
热点的影响，导致设备温度过高，无法产生局部热区；电力元件的设计可让空气
进入机箱中央，也就是说，它们位于每个元件的中心，以加速空气流通。 为了
防止激活区域在优化盘柜的热结构后形成气柜，温度在各种不同部分大幅降低，
这些部分包括带有侧向不稳定的主机、能量仪表、轴热报警主机、较冷的关系旋
转门，这是因为优化的热结构更有针对性，并且电气组件在热较多的地方通过优
化设计来更好地散热，以满足盘柜内部所需的工作环境。
结束语
电气控制柜的模块化是加强城市轨道交通设计理念的重要组成部分,电气控
制柜的模块化设计应力求实现多功能性和灵活性,这样不仅可以节省工时,提高效
率,而且也是发展精益生产的必然趋势。
参考文献
[1]余博,扈海军.基于CEETIS的电气柜自动测试系统的设计与实现[J].铁道
机车车辆,2020,40(04):30-33.
[2]付万良.论电气柜工艺设计的基本要求[J].化工管理,2020(17):189-190.
[3]朱大巍,崔修斌,李杰.电气柜疲劳强度校核及结构优化[J].环境技
术,2020,38(02):82-86+104.
[4]王艳飞.城市轨道车辆电气柜模块化设计的研究[J].中外企业
家,2019(24):110.
[5]唐国文,瞿成举,姚永虎,张龙.城轨车辆电气柜罩板与外侧纵梁间隙不均
匀的工艺优化[J].电力机车与城轨车辆,2019,42(03):77-79.
2024年4月2日发(作者：乐正旋)
城市轨道车辆电气柜模块化设计的研究
摘要：冷却遮蔽罩由钢铁材料制成，可保护元件的运作，其结构、大小和汽
车介面会受到各地铁专案系统中设备类型、大小和空间等因素的约束，这些因素
会根据安装位置的不同而有所差异，这些因素包括:驾驶员座舱电子设备、驾驶
员室信号、访客室电子设备、空调箱等，以及传统的电气柜(主要是角钢、型钢)
的电子设备。 也适用于稍后在电气机柜与列车系统之间安装设备、电气和机械
介面，这些装置也非常受限于传统的电气配线室，已无法满足现今制造规模的需
求。 解决方案是开发一种新的实用的配电柜结构，一种模块化的配电柜设计。
关键词：城市轨道；电气柜；模块化设计
引言
冷却遮蔽罩是铁路车辆控制系统的重要组成部分，它执行安全回路、车辆牵
引器、高压功能、车门控制、照明、烟花控制等车辆功能，随着列车技术的发展
和创新，动力装置的功能不断变化，电动机柜和电气元件的数量越来越密集，功
率密度也越来越大， 车厢内空调箱的安装占用了车辆的有效交通空间，货车内
的乘客与配电箱是同一车厢内的乘客，这导致了它们之间的相互作用，我们开发
了安装在车下的底盘和车下的大部分电气部件，从而实现了乘客和设备的绝对隔
离，同时提高了车厢内空间利用率，此外，通过模块化、轻量级的标准化设计，
可以通过优化组件布局和盘柜散热来提高产品设计质量。
1低压柜设备布局
低压柜是电力机车网络控制系统、控制回路和辅助设备的载体,主要承担以
下功能:1、控制辅助电源AC440V(固定频率和变频)和辅助负载;2.分配DC110V电
源,控制电路; 3。由于低压柜内电气设备的电压等级不同,低压柜内的运行环境
极其复杂,为了保证低压柜的正常可靠运行,在设计低压柜时,电气设备应按功能
区划分。根据电气设备的布置和电气原理设计接线板,形成独立的布线通道。通
道设置应符合GB/T34571-2017《铁路运输机车布线规则》的相关要求,确保布线
通道的完整性和合理性,避免系统间的干扰。低压柜内部按功能划分如下:低压柜
的上部是网络控制系统的安装区域;左下侧柜和左下侧后侧是控制回路的安装区
域;底部右侧机柜和底部右侧后侧是辅助回路的安装区域。在低压柜前面安装了
一个开关和一个开关,以方便机组人员操作。低压柜的内部功能区可根据车辆支
撑源进行调整。例如,左右交替,使控制回路和辅助回路设备安装区域一致,便于
大线进出低压柜。
2电气控制柜分类
电控柜一般分为驾驶室电控柜、信号柜、室内电控柜、空调等。(1)驾驶室
内的电动控制柜。驾驶室内的电控柜实现了驾驶员操作电气设备的功能,机柜主
要安装有驾驶员经常观察和操作的电气元件,如各种按钮、开关、通用转换开关、
旁路开关、继电器、网络模块等。(2)信号柜。信号机柜实现了列车的通信和信
号控制功能,机柜主要安装有车内无线通信设备、车内地面乘客信息系统(PIS)、
车内信号设备等。(3)房间内的电气控制柜。房间的电控柜实现了房间的照明、
门控等功能,柜内主要安装有照明控制、开关、继电器控制门、乘客信息显示系
统(PIDS)设备、烟花报警器等系统控制。(4)空调控制柜。空调控制柜实现了控
制功能,监控空调系统的功能,机柜主要安装有控制空调开关、触点、热保护继电
器、电源等组件。
3城市轨道车辆电气柜模块化设计
3.1防火结构设计
乘客空调箱主要由机柜、机柜门、末端板、上隔板、铰链、锁和其他组件组
成，这些组件包括空心铝型材和12mm厚的铝板、机柜门和隔板，以及具有12mm
厚的铝板、门和闩锁。机柜的所有组件都使用可燃烧或可燃烧的低烟材料，不得
使用木材和其他易燃材料，而电气设备主要是由电气设备引起的火灾， 放置在
机柜内部，以火焰面作为机柜的内表面，因此，外部表面是机柜内部的防火等级，
因此必须设计机柜结构，以满足机柜内部表面、机柜门、隔板、顶部隔板、包裹
在铝层的陶瓷棉，并使用高强度的铰链固定在机柜内部表面上的钢制闩锁，以达
到15mm厚的陶瓷棉的完整性和隔热性能。 内部腔、锁和防火等级较低的位置至
少要喷涂2mm的防火等级，并在门和橱柜的接触处插入2mm的防火等级，并且所
有的橱柜间隙都用耐热胶填充。
3.2铆接结构模块化设计
框架结构梁采用2.5mm冷却钢板型材结构,即五个字符结构,在保证性能的前
提下最大限度地减轻重量。柜体主框架结构采用2.5mm框架焊接结构,柜体除主
框架外还采用焊接结构,其它安装梁和安装部件均采用张力结构,梁体安装具有均
匀间距孔,使柜体安装更加灵活,可根据业主的需要调整柜体安装尺寸的设备,降
低改造成本,缩短改造时间,并在保证足够强度的前提下,简化、拆卸和维护设备,
内部安装梁采用M6不锈钢螺栓固定。结构优点:重量轻,强度好。结构框架可以
灵活安装,可以改变梁的位置,以便以后添加电气设备,改变组件和设备安装位置。
可靠的运营经验。
3.3电气柜散热结构设计
为了提高盘柜的冷却性能，盘柜的热结构通过内部循环和外部热交换功能进
行了优化，将机箱热结构分为三部分:外部热结构、机箱热结构、根据电气结构
设计结果的电气零件热结构主要位于产品盘柜的左侧和右侧，并且在盘柜的两侧
具有较高的热性能密度，因此它们是为放置侧面机箱而设计的外部热结构。 为
了加快内部冷却和冷却速度，外部导热板包括导热板散热器、导风板和风扇的内
部和外部，该导热板旨在接触盘柜内部和外部的空气，在盘柜内部添加一个挡板，
使盘柜内部的气流方向与齿方向一致，并在盘柜顶部安装一个冷却通道。 前盖
和侧盖均匀复盖盘柜的顶部，空调箱的一端安装了轴向风扇，可加快风扇气流的
运行速度，使机箱内的空气温度上升到组件上，进入风扇引导下的热通风孔，并
使其自身的热空气上升到贯穿牙齿的热空气中，从而将热传输到散热器上，同时
吸收热量。 由于外部齿和通道的对流散热会使空调箱外的热量散失，从而加快
空气的循环速度，但机箱的外部冷却还会根据机箱尺寸和散热孔的位置，根据机
箱外部添加盖和风扇模块的设计来提供热量。 风扇和保护套可让空气进入每一
个机柜进行加热，加速模组化电气元件的室内空气流通；集中热能容易受到本机
热点的影响，导致设备温度过高，无法产生局部热区；电力元件的设计可让空气
进入机箱中央，也就是说，它们位于每个元件的中心，以加速空气流通。 为了
防止激活区域在优化盘柜的热结构后形成气柜，温度在各种不同部分大幅降低，
这些部分包括带有侧向不稳定的主机、能量仪表、轴热报警主机、较冷的关系旋
转门，这是因为优化的热结构更有针对性，并且电气组件在热较多的地方通过优
化设计来更好地散热，以满足盘柜内部所需的工作环境。
结束语
电气控制柜的模块化是加强城市轨道交通设计理念的重要组成部分,电气控
制柜的模块化设计应力求实现多功能性和灵活性,这样不仅可以节省工时,提高效
率,而且也是发展精益生产的必然趋势。
参考文献
[1]余博,扈海军.基于CEETIS的电气柜自动测试系统的设计与实现[J].铁道
机车车辆,2020,40(04):30-33.
[2]付万良.论电气柜工艺设计的基本要求[J].化工管理,2020(17):189-190.
[3]朱大巍,崔修斌,李杰.电气柜疲劳强度校核及结构优化[J].环境技
术,2020,38(02):82-86+104.
[4]王艳飞.城市轨道车辆电气柜模块化设计的研究[J].中外企业
家,2019(24):110.
[5]唐国文,瞿成举,姚永虎,张龙.城轨车辆电气柜罩板与外侧纵梁间隙不均
匀的工艺优化[J].电力机车与城轨车辆,2019,42(03):77-79.