綜合布線(xiàn)技術(shù)在列車(chē)電氣柜線(xiàn)束設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

來(lái)源：線(xiàn)束世界?作者：線(xiàn)束世界-Jimmy?2021-08-17 10:02

綜合布線(xiàn)技術(shù)是運(yùn)用三維布線(xiàn)軟件，結(jié)合實(shí)際安裝經(jīng)驗(yàn)，對(duì)實(shí)際安裝物體上用于兩個(gè)或多個(gè)端點(diǎn)之間傳輸電能的電線(xiàn)、器件或其組合進(jìn)行布線(xiàn)設(shè)計(jì)的一門(mén)先進(jìn)技術(shù)。目前，綜合布線(xiàn)技術(shù)已經(jīng)在飛機(jī)電氣線(xiàn)路互連系統(tǒng)中得到應(yīng)用，機(jī)車(chē)電氣柜中涉及的接線(xiàn)關(guān)系數(shù)量極大，將飛機(jī)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)理念與軌道交通上機(jī)車(chē)車(chē)輛布線(xiàn)等規(guī)范、經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，應(yīng)用于機(jī)車(chē)電氣柜中，形成一套專(zhuān)用的設(shè)計(jì)、裝配方法。

1 綜合布線(xiàn)軟件?

綜合布線(xiàn)技術(shù)，目前在 CATIA、SOLIDWORKS、 INVENTOR、PROE、UG 等綜合設(shè)計(jì)軟件上均有應(yīng)用。本文是以 CATIA 的電氣設(shè)計(jì)模塊為例，說(shuō)明其在線(xiàn)束設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

CATIA 的電氣設(shè)計(jì)模塊主要由Electrical Part Design、Electrical Assembly Design、Electrical Harness Assembly， Electrical Wire Routing、Electrical Harness Flattening。在 CATIA 中進(jìn)行機(jī)車(chē)電氣柜進(jìn)行布線(xiàn)設(shè)計(jì)，主要需要確定的是主線(xiàn)束的走向，走向是由連接器、尾部附件、卡箍、扎帶等節(jié)點(diǎn)組成。

2 綜合布線(xiàn)流程?

綜合布線(xiàn)的設(shè)計(jì)流程如圖 1 所示。

（1）空間預(yù)置數(shù)模設(shè)計(jì)階段。首先，目前電氣工程師和結(jié)構(gòu)工程師在實(shí)際項(xiàng)目中基本上是根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)在獨(dú)立完成自己項(xiàng)目，完成二者的前期融合是很有必要的。當(dāng)電氣工程師拿到比較合理的結(jié)構(gòu)圖紙后，要對(duì) 電氣柜柜內(nèi)跟柜外線(xiàn)的交界處等細(xì)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)；其次，通過(guò)參數(shù)化設(shè)計(jì)建立的標(biāo)準(zhǔn)化零部件庫(kù)是必需的。企業(yè) 籌劃并建立常用的連接器、端子、導(dǎo)線(xiàn)等庫(kù)，調(diào)用并不斷的充實(shí)庫(kù)中元器件的參數(shù)和數(shù)量。CATIA 電氣模塊中，電氣屬性有 Connector（連接器）、Support（支撐）等。如圖 2 所示是建立帶有電氣屬性點(diǎn)的連接器等元器件。

（2）綜合線(xiàn)束數(shù)模設(shè)計(jì)階段。首先，電磁兼容性（EMC）是指電氣控制設(shè)備在電磁環(huán)境中正常工作的能力。機(jī)車(chē)常用線(xiàn)纜分為以下三種：第一種 A 類(lèi)是高電壓或大功率的電纜，即供電電纜，比如電動(dòng)機(jī)電纜、輔助設(shè)備供電電纜、內(nèi)燃機(jī)起機(jī)電纜等；第二種 B 類(lèi)是中電壓或中功率電纜，即輔助供電電纜，比如蓄電池線(xiàn)路；第三種 C 類(lèi)是低電壓或低功率電纜，即信號(hào)發(fā)送器線(xiàn)路、數(shù)據(jù)總線(xiàn)線(xiàn)路等等。

對(duì)不同種類(lèi)電纜之間應(yīng)留有間距或用絕緣隔板。電纜與電纜束之間所要求的距離理論上取決于功率、頻率、井行敷設(shè)的長(zhǎng)度以及輻射抗擾度?？諝庵蟹笤O(shè)的不同種類(lèi)的電纜，其最小間距 [3] 應(yīng)按如表 1 所示選取。

其次，根據(jù)已經(jīng)發(fā)布的電氣原理圖、結(jié)構(gòu)初步數(shù)模等信息，采用 CATIA 線(xiàn)束的專(zhuān)用設(shè)計(jì)模塊，進(jìn)行線(xiàn)束主通道的幾何線(xiàn)束的數(shù)模設(shè)計(jì)。

（3）3D 線(xiàn)束安裝設(shè)計(jì)階段。首先，綜合線(xiàn)束設(shè)計(jì)完成后，生成和電氣柜真實(shí)安裝細(xì)節(jié)相一致的幾何線(xiàn)束數(shù)模，包括所有分叉、松弛度、彎曲半徑等細(xì)節(jié)；其次，生成完整的與電氣走線(xiàn)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)接口數(shù)模，包括結(jié)構(gòu)開(kāi) 孔、接地位置、建議的安裝支架數(shù)模等，如圖 3 所示。

（4）3D 線(xiàn)束組件設(shè)計(jì)階段。首先，線(xiàn)束組件設(shè)計(jì)主要包括 2D 線(xiàn)束組件圖、導(dǎo)線(xiàn)表、物料清單，如圖 4、圖 5 所示。

其次，實(shí)際線(xiàn)束的生產(chǎn)在結(jié)合 2D 線(xiàn)束圖、導(dǎo)線(xiàn)表做成線(xiàn)束，并完成線(xiàn)束的安裝，如圖 6 所示，同時(shí)將實(shí) 際生產(chǎn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題反饋到綜合布線(xiàn)中，并形成生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)庫(kù)。雖然該技術(shù)存在一定的誤差，但是還是顯著提高了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的效率。

3 線(xiàn)束組件設(shè)計(jì)的初步研究?

雖然引用了 3D 布線(xiàn)設(shè)計(jì)，但是 CATIA 的自動(dòng)化程度還不是很高，效率低 , 存在以下問(wèn)題：（1）在進(jìn)行較大數(shù)量和線(xiàn)束較大彎扭線(xiàn)束自動(dòng)布線(xiàn)的時(shí)候，CATIA 會(huì) 經(jīng)常大量報(bào)錯(cuò)；（2）難以在二維圖上顯示布線(xiàn)路徑。

本文提出兩種解決方案。方案一：目前市場(chǎng)上主要的綜合線(xiàn)纜設(shè)計(jì)軟件，主要有 CHS 和 See Electrical PLM 兩種。這兩種軟件均是國(guó)外開(kāi)發(fā)的軟件，比較適合于大型飛機(jī)，船舶、整車(chē)等領(lǐng)域，可以利用該軟件的線(xiàn)束設(shè)計(jì)模塊，將在 CATIA 布線(xiàn)的信息提取到該模塊中，進(jìn)行分析后，將信息導(dǎo)出到 CATIA 中獲得具體的線(xiàn)束的詳細(xì)信息。方案二：可以在 CATIA 已有的功能上進(jìn)行一些總結(jié)，將 CATIA 報(bào)錯(cuò)信息做成信息庫(kù)，以便后續(xù)分析處理，比如將線(xiàn)束的彎曲半徑調(diào)節(jié)在合適的范圍以便 CATIA 能夠順利地進(jìn)行自動(dòng)布線(xiàn)。同時(shí)，可以將 CATIA 的三維布線(xiàn)圖展平投影后進(jìn)行分析總結(jié)，利用路徑搜索算法 [4] 合并接線(xiàn)表中導(dǎo)線(xiàn)通道總長(zhǎng)度，并記錄路徑信息，提高工作效率。

4 結(jié)束語(yǔ)?

本文通過(guò)對(duì)綜合布線(xiàn)技術(shù)在機(jī)車(chē)線(xiàn)束中的應(yīng)用研究，并介紹了兩種處理線(xiàn)束設(shè)計(jì)方法?？梢园l(fā)現(xiàn)，即使綜合布線(xiàn)技術(shù)已經(jīng)很發(fā)達(dá)，在實(shí)際布線(xiàn)過(guò)程中，仍然存在一些不能在綜合布線(xiàn)中體現(xiàn)的因素，比如線(xiàn)纜只是對(duì)彎曲半徑進(jìn)行體現(xiàn)、電纜（或匯流排）的截面積與布線(xiàn) 應(yīng)考慮預(yù)計(jì)在機(jī)車(chē)車(chē)輛上的特殊應(yīng)力、所用材料與布線(xiàn) 方法如何防止拉伸或摩擦。因此，在實(shí)際工作中綜合布線(xiàn)是一個(gè)將設(shè)計(jì)理念跟實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)相互結(jié)合、相互提升的過(guò)程。