CN112677833B - 轨道车辆屏蔽接地系统及其布线方法、轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了轨道车辆屏蔽接地系统及其布线方法、轨道车辆。轨道车辆屏蔽接地系统布线方法包括：构建轨道车辆的蒙皮、接地网及布线三维模型；基于所述轨道车辆的材料阻抗参数及材料电气参数，由所述三维模型构建所述轨道车辆的电路模型及三维电磁仿真模型；基于所述电路模型及所述三维电磁仿真模型，对所述轨道车辆的接地网及布线结构进行优化。通过根据碳纤维复合材料车体电磁兼容要求，基于复合屏蔽接地系统的结构特点，将复合屏蔽接地系统与电气设备布线统筹考虑，能够得出接地网络布局及其与设备布线兼容性的解决方法，形成一体化的接地布线方案。

Description

轨道车辆屏蔽接地系统及其布线方法、轨道车辆

技术领域

本发明涉及轨道交通工具技术领域，尤其涉及轨道车辆屏蔽接地系统及其布线方法、轨道车辆。

背景技术

碳纤维复合材料具有高强度、低密度和耐疲劳等优良综合性能，已成为轻量化车体设计制造的首选材料。然而，碳纤维复合材料的电导率比不锈钢或铝合金等金属材料低几个数量级，这导致车体阻抗增大，进而引起车体的屏蔽效能、接地阻抗、防雷击、电流泄放等电磁兼容性能减弱。因此，需要结合轨道车辆的运营工况，构建一套适合于复合材料车体的屏蔽接地系统。

发明内容

本发明提供了轨道车辆屏蔽接地系统及其布线方法、轨道车辆，用以解决现有技术中缺乏对接地网及布线结构进行优化方案的缺陷。

本发明提供一种轨道车辆屏蔽接地系统布线方法，包括：构建轨道车辆的蒙皮、接地网及布线三维模型；基于所述轨道车辆的材料阻抗参数及材料电气参数，由所述三维模型构建所述轨道车辆的电路模型及三维电磁仿真模型；基于所述电路模型及所述三维电磁仿真模型，对所述轨道车辆的接地网及布线结构进行优化。

根据本发明提供的轨道车辆屏蔽接地系统布线方法，所述构建轨道车辆的蒙皮、接地网及布线三维模型，包括：根据车体三维模型、既有车内外电气设备安装位置和线束，提取相应电气设备的接地点和走线路径，形成电气设备接地点和走线路径的空间分布结构；基于所述空间分布结构，形成接地网拓扑结构；将金属化增强碳纤维蒙皮模型耦合到所述拓扑结构中，并将布线模型集成到所述拓扑结构中，形成蒙皮、接地网及布线三维模型。

根据本发明提供的轨道车辆屏蔽接地系统布线方法，所述材料阻抗参数至少包括接地网中每段汇流排的等效阻抗、每块蒙皮的金属屏蔽层的等效阻抗、以及轨道和大地的等效阻抗；所述材料电气参数至少包括介电常数及电导率。

根据本发明提供的轨道车辆屏蔽接地系统布线方法，所述基于所述电路模型及所述三维电磁仿真模型，对所述轨道车辆的接地网及布线结构进行优化，包括：为所述电路模型及所述三维电磁仿真模型赋予边界条件，以经由所述电路模型及所述三维电磁仿真模型分别提取杂散电流、电压分布及电磁场分布空间；基于提取的杂散电流、电压分布及电磁场分布空间，对所述轨道车辆的接地网及布线结构进行优化。

根据本发明提供的轨道车辆屏蔽接地系统布线方法，所述为所述电路模型及所述三维电磁仿真模型赋予边界条件，包括：对所述电路模型及所述三维电磁仿真模型输入设定电流，其中，所述设定电流为轨道车辆现车在实际运行工况下所需的电流或者为所述轨道车辆在雷击工况下所接收的电流。

根据本发明提供的轨道车辆屏蔽接地系统布线方法，还包括：将经由所述电路模型及所述三维电磁仿真模型分别提取的杂散电流、电压分布及电磁场分布空间与轨道车辆现车实际工况进行相互验证；在验证一致的情况下，基于提取的杂散电流、电压分布及电磁场分布空间，对所述轨道车辆的接地网及布线结构进行优化。

根据本发明提供的轨道车辆屏蔽接地系统布线方法，所述基于所述电路模型及所述三维电磁仿真模型，对所述轨道车辆的接地网及布线结构进行优化，包括：将接地网中的汇流排通过支架与车体固定；或者在汇流排与车体接触面涂覆绝缘胶并将汇流排铆接固定在车体上。

根据本发明提供的轨道车辆屏蔽接地系统布线方法，所述基于所述电路模型及所述三维电磁仿真模型，对所述轨道车辆的接地网及布线结构进行优化，包括：将所述轨道车辆中的线束走线调整为临近所述接地网中的汇流排进行布局。

根据本发明提供的轨道车辆屏蔽接地系统布线方法，所述基于所述电路模型及所述三维电磁仿真模型，对所述轨道车辆的接地网及布线结构进行优化，包括：将所述接地网中的各接地位置调整为连接在所述接地网的横向汇流排上并与纵向汇流排间隔开。

根据本发明提供的轨道车辆屏蔽接地系统布线方法，所述基于所述电路模型及所述三维电磁仿真模型，对所述轨道车辆的接地网及布线结构进行优化，包括：将所述轨道车辆中电气设备的每个设备接地点到车下接地电阻器位置所经过的路径长度设定为总电阻小于50mΩ，并将每个设备接地点的接地位置设置成临近所述接地网中的横向汇流排。

根据本发明提供的轨道车辆屏蔽接地系统布线方法，所述基于所述电路模型及所述三维电磁仿真模型，对所述轨道车辆的接地网及布线结构进行优化，包括：在所述轨道车辆的车体承载结构件附近安装钛合金螺栓，并在所述钛合金螺栓的表面预涂覆导电胶；将所述轨道车辆的车体承载结构件连接SPD浪涌保护器后与所述接地网连接。

本发明还提供一种基于如上所述轨道车辆屏蔽接地系统布线方法构建的轨道车辆屏蔽接地系统，包括：接地网，所述接地网由多个汇流排彼此连接形成；碳纤维蒙皮外罩，所述碳纤维蒙皮外罩与所述接地网电搭接并由多块蒙皮彼此拼接形成。

根据本发明提供的轨道车辆屏蔽接地系统，每块所述蒙皮包括形成外罩外层的碳纤维布、以及位于所述碳纤维布内侧的铜网铺层，其中，所述碳纤维布的边缘处露出所述铜网铺层，以使相邻所述蒙皮经由露出的所述铜网铺层彼此电搭接。

根据本发明提供的轨道车辆屏蔽接地系统，所述轨道车辆屏蔽接地系统两侧的蒙皮下边缘铜网铺层能够通过铆钉电连接至轨道车辆的铝合金边梁，所述接地网的汇流排能够通过螺栓电连接至所述铝合金边梁，其中，所述铝合金边梁通过铝垫片经铝合金底架接地。

根据本发明提供的轨道车辆屏蔽接地系统，所述接地网的各所述汇流排彼此连接的节点处形成十字型电连接结构、T型电连接结构及L型电连接结构中的任一种，以使所述接地网整体形成笼式结构。

本发明还提供一种轨道车辆，所述轨道车辆包括如上所述的轨道车辆屏蔽接地系统。

本发明提供的轨道车辆屏蔽接地系统及其布线方法、轨道车辆，通过构建轨道车辆的蒙皮、接地网及布线三维模型，基于轨道车辆的材料阻抗参数及材料电气参数由三维模型构建所述轨道车辆的电路模型及三维电磁仿真模型，然后再基于电路模型及三维电磁仿真模型，可以对轨道车辆的接地网及布线结构进行优化。通过根据碳纤维复合材料车体电磁兼容要求，基于复合屏蔽接地系统的结构特点，将复合屏蔽接地系统与电气设备布线统筹考虑，能够得出接地网络布局及其与设备布线兼容性的解决方法，形成一体化的接地布线方案。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的轨道车辆屏蔽接地系统布线方法的流程图之一；

图2是本发明提供的轨道车辆屏蔽接地系统布线方法的流程图之二；

图3和图4是本发明提供的轨道车辆屏蔽接地系统的蒙皮的结构示意图；

图5是本发明提供的轨道车辆屏蔽接地系统的蒙皮屏蔽层-铝合金边梁-汇流排电搭接结构的示意图；

图6至图8是本发明提供的轨道车辆屏蔽接地系统的汇流排节点电搭接结构示意图；

图9是本发明提供的轨道车辆屏蔽接地系统的接地网搭接结构的示意图；

图10是本发明提供的轨道车辆屏蔽接地系统的接地网的结构示意图；

附图标记：

100：轨道车辆屏蔽接地系统布线方法；S102～S106：各步骤；200：汇流排；204：蒙皮；206：碳纤维布；208：铜网铺层；210：铆钉；212：铝合金边梁；214：螺栓；216：铝垫片；218：铝合金底架；300：车体承载结构件；302：钛合金螺栓；304：碳纤维板；306：SPD浪涌保护器；308：纵向汇流排；310：车顶横向汇流排；312：侧墙横向汇流排。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

现参见图1至图10对本发明提供的轨道车辆屏蔽接地系统及其布线方法、轨道车辆的实施例进行描述。应当理解的是，以下所述仅是本发明的示意性实施方式，并不对本发明构成任何限定。

如图1所示，本发明实施例提供了一种轨道车辆屏蔽接地系统布线方法100。该轨道车辆屏蔽接地系统布线方法100总的来说可以包括以下步骤：

S102：构建轨道车辆的蒙皮、接地网及布线三维模型；

S104：基于轨道车辆的材料阻抗参数及材料电气参数，由三维模型构建轨道车辆的电路模型及三维电磁仿真模型；

S106：基于电路模型及三维电磁仿真模型，对轨道车辆的接地网及布线结构进行优化。

基于以上实施例的描述可知，在本发明实施例提供的轨道车辆屏蔽接地系统布线方法100中，通过根据碳纤维复合材料车体电磁兼容要求，基于复合屏蔽接地系统的结构特点，将复合屏蔽接地系统与电气设备布线统筹考虑，能够得出接地网络布局及其与设备布线兼容性的解决方法，形成一体化的接地布线方案。

具体来说，在本发明的实施例中，结合图2所示，如上所述的构建轨道车辆的蒙皮、接地网及布线三维模型的步骤可以包括：

根据车体三维模型、既有车内外电气设备安装位置和线束，提取相应电气设备的接地点和走线路径，形成电气设备接地点和走线路径的空间分布结构；

基于空间分布结构，形成接地网拓扑结构；

将金属化增强碳纤维蒙皮模型耦合到拓扑结构中，并将布线模型集成到拓扑结构中，形成蒙皮、接地网及布线三维模型。

在实际应用过程中，可以根据车体三维模型、既有车内外电气设备安装位置和线束，提取相应电气设备的接地点和走线路径，形成电气设备接地点和走线路径的空间分布结构。然后，基于空间分布结构，可以初步形成接地网拓扑结构，其中，可以设置每个接地点位置距离接地网不大于500mm，以满足电磁兼容要求。

进一步地，接地网拓扑结构可以通过连接结构形成整体接地网结构。接下来，将金属化增强碳纤维蒙皮模型耦合到接地网结构中，其中，金属增强碳纤维蒙皮由分块蒙皮组合电连接而成，例如图3和图3所示。由于侧蒙皮下边缘与下边梁固定连接，因此，接地网和金属化蒙皮三维模型通过图5所示的结构在下边梁处电搭接后，经车下中央接地端子台接地。最后，将布线模型集成到三维模型中，形成蒙皮、接地网和布线三维模型。

进一步如图2所示，在本发明的实施例中，如上所述的材料阻抗参数可以至少包括接地网中每段汇流排的等效阻抗、每块蒙皮的金属屏蔽层的等效阻抗、以及轨道和大地的等效阻抗。并且，如上所述的材料电气参数可以至少包括介电常数及电导率。在基于轨道车辆的材料阻抗参数及材料电气参数，由三维模型构建轨道车辆的电路模型及三维电磁仿真模型的步骤中，可以将每段金属汇流排等效成相应阻抗，每块蒙皮金属屏蔽层等效为相应阻抗，上述的电气阻抗参数由实测得到。轨道和大地等效阻抗参数为已知数据。接着，利用Matlab Simulink建立车体屏蔽、接地网络等效电路仿真模型。同时，根据金属屏蔽增强蒙皮、接地网三维模型可以建立三维电磁仿真模型，其中的材料电气特性参数，如介电常数、电导率等由试验测得。

进一步地，在本发明的实施例中，基于电路模型及三维电磁仿真模型，对轨道车辆的接地网及布线结构进行优化的步骤可以包括：

为电路模型及三维电磁仿真模型赋予边界条件，以经由电路模型及三维电磁仿真模型分别提取杂散电流、电压分布及电磁场分布空间。

然后，基于提取的杂散电流、电压分布及电磁场分布空间，对轨道车辆的接地网及布线结构进行优化。

具体来说，在该步骤中，为电路模型及三维电磁仿真模型赋予边界条件的步骤可以包括以下子步骤：

对电路模型及三维电磁仿真模型输入设定电流，其中，设定电流为轨道车辆现车在实际运行工况下所需的电流或者为轨道车辆在雷击工况下所接收的电流。

具体来说，在实际应用过程中，对于牵引状态工况(即实际运行工况)而言，牵引状态列车总受电流为2320A，会有杂散电流从轨道经接地电阻器进入接地网。然后，从二位端车下接地网流出，总电流约70A，从一位端到二位端的四根纵向金属汇流排电流大于从车下到车顶的横向汇流排电流，车下两根纵向汇流排电流约20A，横向汇流排杂散电流基本为几A。此外，当横向汇流排与车下汇流排断开时，从车下接地网到车上接地网的电流会被阻断。惰性运行条件下，杂散电流几乎不流经车体；制动状态下，杂散电流与牵引状态时反向。

此外，在车顶注入雷击大电流的工况下时，有部分电流通过车体耦合到接地网，此时不能忽略车体蒙皮与接地网之间的耦合特性，应将碳纤维蒙皮与金属接地网之间视为存在电容或电感耦合。此时可以将碳纤维蒙皮等效为电容耦合。

在提取出杂散电流、电压分布及电磁场分布空间之后，可以首先将经由电路模型及三维电磁仿真模型分别提取的杂散电流、电压分布及电磁场分布空间与轨道车辆现车实际工况进行相互验证。也就是说，需要首先在电路模型提取的杂散电流、电压分布及电磁场分布空间、三维电磁仿真模型提取的杂散电流、电压分布及电磁场分布空间、与轨道车辆现车实际工况三者之间进行彼此验证。在验证一致的情况下，就可以基于提取的杂散电流、电压分布及电磁场分布空间，对轨道车辆的接地网及布线结构进行优化。

具体来说，从仿真结果看，轨道回流会沿着轮对-轴端接地装置-构架-车体-接地电阻器或轮对-轴端接地装置-接地电阻器两条路径注入车体，导致车体接地网存在杂散电流。因此，对轨道车辆的接地网及布线结构进行优化的步骤可以主要包括以下几方面：

首先，在本发明的实施例中，杂散电流主要沿着车体纵向，从一位端流向二位端，因此，纵向汇流排杂散电流较大，约几A至20A，横向汇流电流较小，因此，在接地网固定安装时，可将汇流排通过支架与车体固定。在可选的实施例中，如果金属汇流排直接铆接固定在车体上，需要在汇流排与车体接触面涂绝缘胶隔离，防止电化学腐蚀。

其次，在本发明的实施例中，由于绝大部分电气设备位于司机室以及一位端和二位端两侧的电气柜，为减少杂散电流对柜体接地电气设备的干扰，可以将司机室、一位端和二位端横向接地网汇流排不直接接到车下汇流排，使杂散电流不流经此处汇流排。杂散电流主要流动路径为中部汇流排，而不是端部汇流排。在这种情况下，线束走线可以靠近金属汇流排布局，利用金属汇流排的PEC效应，减小线缆阻抗，降低共模干扰和辐射；

进一步地，在一个实施例中，车体横向接地网络汇流排杂散电流小而纵向汇流排杂散电流大，碳纤维复合材料具有复介电常数，汇流排杂散电流电磁场会通过碳纤维复材层合板耦合到邻近线束上，造成干扰。因此，车内电气设备接地应接在横向汇流排上，尽量避免接在纵向汇流排上，距离较近时线束应加金属防波套进行屏蔽。在车内外，从一位端到二位端的纵向线束屏蔽，由于采用多点接地，各接地位置应就近连接在横向汇流排上，并与纵向接地汇流排间隔一定距离。

另外，在本发明的实施例中，可以将轨道车辆中电气设备的每个设备接地点到车下接地电阻器位置所经过的路径长度设定为总电阻小于50mΩ，并将每个设备接地点的接地位置设置成临近接地网中的横向汇流排，从而有利于设备从上到下短距离接地。这样，形成有效的保护接地网络，能够满足人体和设备保护接地要求。

进一步地，在本发明的实施例中，如图9所示，从雷击仿真结果可知，碳纤维车体与接地网络存在电磁耦合，由于结构工艺限制，局部复合材料车体无法采用铜网等金属化屏蔽增强措施。在这些区域，通常的做法是复材板与金属结构件(即车体承载结构件)连接采用湿胶铆形式，以防止金属与碳纤维产生化学腐蚀。然而，由此带来的负面影响是碳纤维板与金属绝缘，导致电流泄放路径不畅。针对这一问题，采用如下解决方案：1、在车体承载结构件300附近，安装钛合金螺栓302，这些螺栓表面预先涂覆导电胶，与碳纤维板304充分接触，螺栓与邻近接地网络连接，用于电搭接导流。由于钛合金与碳纤维材料电极电位相差小，可不考虑金属电化学腐蚀问题，通过这些导流螺栓，能够及时将蒙皮电流泄放到接地网，隔离雷击大电流和操作过电压，保护车内人员和设备安全。

另外，为隔离碳纤维板与车体承载结构件、紧固件之间发生电化学腐蚀，碳纤维板之间以及与车体承载结构件、紧固件采用湿铆连接。然而，这会导致金属件与碳纤维车体连接部位阻抗增大，尤其是在雷击和操作过电压条件下，湿铆接结构会导致电压升高，威胁车内人员和设备安全。因此，将车体承载结构件300连接SPD浪涌保护器306后与接地网络连接。SPD浪涌保护器306在正常工况下保持绝缘状态，能够阻止接地网电流流过车体承载结构件产生电化学腐蚀；而在雷击或操作过电压工况下，车体电压超过其电压阈值时，又能够快速导通泄放大电流，保证车内设备和人员安全。

另一方面，本发明还提供了一种基于如上所述轨道车辆屏蔽接地系统布线方法100构建的轨道车辆屏蔽接地系统。具体来说，该轨道车辆屏蔽接地系统包括接地网和碳纤维蒙皮外罩。

在本发明的实施例中，如图3至图8所示，接地网由多个汇流排200彼此连接形成，并且碳纤维蒙皮外罩可以与接地网电搭接并由多块蒙皮204彼此拼接形成。

具体来说，如图3和图4所示，每块蒙皮204包括形成外罩外层的碳纤维布206、以及位于碳纤维布206内侧的铜网铺层208。进一步地，碳纤维布206的边缘处露出铜网铺层208，以使相邻蒙皮204可以经由露出的铜网铺层208彼此电搭接。

此外，在本发明的实施例中，如图5所示，轨道车辆屏蔽接地系统两侧的蒙皮下边缘铜网铺层208能够通过铆钉210电连接至轨道车辆的铝合金边梁212，并且接地网的汇流排200能够通过螺栓214电连接至铝合金边梁212。在实际应用中，铝合金边梁212可以通过铝垫片216经铝合金底架218接地。

进一步地，如图6至图10所示，在本发明的实施例中，接地网的各汇流排200彼此连接的节点处可以形成十字型电连接结构(如图6)、T型电连接结构(如图7)及L型电连接结构(如图8)中的任一种，以使接地网整体形成笼式结构。最终形成的轨道车辆屏蔽接地系统的接地网结构如图10所示，其中，接地网中的纵向汇流排308沿轨道车辆的车长方向延伸，车顶横向汇流排310沿轨道车辆的车宽方向延伸，侧墙横向汇流排312沿轨道车辆的高度方向延伸。

由此，可以基于以上实施例所述的轨道车辆屏蔽接地系统布线方法100构建完成经优化后的轨道车辆屏蔽接地系统。

另一方面，本发明实施例还提供了一种轨道车辆。该轨道车辆中可以包括如上所述的轨道车辆屏蔽接地系统。此外还需要指出的是，在一些实施例中，本发明实施例涉及的轨道车辆可以是任何适当类型的车辆，例如地铁、城铁、普速火车、动车等，本发明实施例不局限于某种或某些特定的轨道车辆类型。这可以根据实际应用需要来进行选择。类似地，在其他实施例中，轨道车辆车体可以是中间车厢或者司机室车厢的车体，同样可以根据实际应用需要来进行选择。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种轨道车辆屏蔽接地系统布线方法，其特征在于，包括：

构建轨道车辆的蒙皮、接地网及布线三维模型；

基于所述轨道车辆的材料阻抗参数及材料电气参数，由所述三维模型构建所述轨道车辆的电路模型及三维电磁仿真模型；

基于所述电路模型及所述三维电磁仿真模型，对所述轨道车辆的接地网及布线结构进行优化；

其中，为所述电路模型及所述三维电磁仿真模型赋予边界条件，以经由所述电路模型及所述三维电磁仿真模型分别提取杂散电流、电压分布及电磁场分布空间，其中，为所述电路模型及所述三维电磁仿真模型赋予边界条件，包括：对所述电路模型及所述三维电磁仿真模型输入设定电流，所述设定电流为轨道车辆现车在实际运行工况下所需的电流或者为所述轨道车辆在雷击工况下所接收的电流，其中，所述杂散电流为：轨道回流沿着轮对-轴端接地装置-构架-车体-接地电阻器或轮对-轴端接地装置-接地电阻器两条路径注入车体而存在于车体接地网的电流；

将经由所述电路模型及所述三维电磁仿真模型分别提取的杂散电流、电压分布及电磁场分布空间与轨道车辆现车实际工况进行相互验证；

在验证一致的情况下，基于提取的杂散电流、电压分布及电磁场分布空间，对所述轨道车辆的接地网及布线结构进行优化。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆屏蔽接地系统布线方法，其特征在于，所述构建轨道车辆的蒙皮、接地网及布线三维模型，包括：

根据车体三维模型、既有车内外电气设备安装位置和线束，提取相应电气设备的接地点和走线路径，形成电气设备接地点和走线路径的空间分布结构；

基于所述空间分布结构，形成接地网拓扑结构；

将金属化增强碳纤维蒙皮模型耦合到所述拓扑结构中，并将布线模型集成到所述拓扑结构中，形成蒙皮、接地网及布线三维模型。

3.根据权利要求1所述的轨道车辆屏蔽接地系统布线方法，其特征在于，

所述材料阻抗参数至少包括接地网中每段汇流排的等效阻抗、每块蒙皮的金属屏蔽层的等效阻抗、以及轨道和大地的等效阻抗；所述材料电气参数至少包括介电常数及电导率。

4.根据权利要求1所述的轨道车辆屏蔽接地系统布线方法，其特征在于，所述基于所述电路模型及所述三维电磁仿真模型，对所述轨道车辆的接地网及布线结构进行优化，包括：

将接地网中的汇流排通过支架与车体固定；或者

在汇流排与车体接触面涂覆绝缘胶并将汇流排铆接固定在车体上。

5.根据权利要求1所述的轨道车辆屏蔽接地系统布线方法，其特征在于，所述基于所述电路模型及所述三维电磁仿真模型，对所述轨道车辆的接地网及布线结构进行优化，包括：

将所述轨道车辆中的线束走线调整为临近所述接地网中的汇流排进行布局。

6.根据权利要求1所述的轨道车辆屏蔽接地系统布线方法，其特征在于，所述基于所述电路模型及所述三维电磁仿真模型，对所述轨道车辆的接地网及布线结构进行优化，包括：

将所述接地网中的各接地位置调整为连接在所述接地网的横向汇流排上并与纵向汇流排间隔开。

7.根据权利要求1所述的轨道车辆屏蔽接地系统布线方法，其特征在于，所述基于所述电路模型及所述三维电磁仿真模型，对所述轨道车辆的接地网及布线结构进行优化，包括：

将所述轨道车辆中电气设备的每个设备接地点到车下接地电阻器位置所经过的路径长度设定为总电阻小于50mΩ，并将每个设备接地点的接地位置设置成临近所述接地网中的横向汇流排。

8.根据权利要求1所述的轨道车辆屏蔽接地系统布线方法，其特征在于，所述基于所述电路模型及所述三维电磁仿真模型，对所述轨道车辆的接地网及布线结构进行优化，包括：

在所述轨道车辆的车体承载结构件附近安装钛合金螺栓，并在所述钛合金螺栓的表面预涂覆导电胶；

将所述轨道车辆的车体承载结构件连接SPD浪涌保护器后与所述接地网连接。

9.一种基于权利要求1至8中任一项所述轨道车辆屏蔽接地系统布线方法构建的轨道车辆屏蔽接地系统，其特征在于，包括：

接地网，所述接地网由多个汇流排彼此连接形成；

碳纤维蒙皮外罩，所述碳纤维蒙皮外罩与所述接地网电搭接并由多块蒙皮彼此拼接形成。

10.根据权利要求9所述的轨道车辆屏蔽接地系统，其特征在于，每块所述蒙皮包括形成外罩外层的碳纤维布、以及位于所述碳纤维布内侧的铜网铺层，

其中，所述碳纤维布的边缘处露出所述铜网铺层，以使相邻所述蒙皮经由露出的所述铜网铺层彼此电搭接。

11.根据权利要求10所述的轨道车辆屏蔽接地系统，其特征在于，所述轨道车辆屏蔽接地系统两侧的蒙皮下边缘铜网铺层能够通过铆钉电连接至轨道车辆的铝合金边梁，所述接地网的汇流排能够通过螺栓电连接至所述铝合金边梁，其中，所述铝合金边梁通过铝垫片经铝合金底架接地。

12.根据权利要求9所述的轨道车辆屏蔽接地系统，其特征在于，所述接地网的各所述汇流排彼此连接的节点处形成十字型电连接结构、T型电连接结构及L型电连接结构中的任一种，以使所述接地网整体形成笼式结构。

13.一种轨道车辆，其特征在于，所述轨道车辆包括权利要求9至12中任一项所述的轨道车辆屏蔽接地系统。

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