[发明专利]轨道车辆屏蔽接地系统及其布线方法、轨道车辆

说明书

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。

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。