高速動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)口氣密結(jié)構(gòu)

王艷紅

摘 要：根據(jù)CRH380D型動(dòng)車組整車氣密性的要求，結(jié)合空調(diào)系統(tǒng)為影響整車氣密性指標(biāo)的重要部件，設(shè)計(jì)了這種空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)口氣密結(jié)構(gòu)，滿足空調(diào)系統(tǒng)氣密性要求，提高乘客舒適度。

關(guān)鍵詞：空調(diào)系統(tǒng)；氣密結(jié)構(gòu)；乘客舒適度；高速動(dòng)車組

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.051

隨著高鐵行業(yè)的迅猛發(fā)展和動(dòng)車技術(shù)的飛速進(jìn)步，對(duì)動(dòng)車組影響乘客舒適度的性能指標(biāo)的要求也越來越高。其中動(dòng)車組氣密性就是影響車內(nèi)旅客乘坐舒適度的重要性能指標(biāo)。因?yàn)閯?dòng)車組在通過隧道和兩車交會(huì)時(shí)，均會(huì)在車體表面產(chǎn)生較大的壓力波動(dòng)，引起車內(nèi)壓力變化，從而對(duì)車內(nèi)旅客的乘坐舒適度有較大的影響。公開資料顯示，列車以200 km/h 在隧道內(nèi)交會(huì)工況下的車內(nèi)壓力波動(dòng)，非氣密車輛約為氣密車輛的 3.5倍。因此我們動(dòng)車組制造企業(yè)也將動(dòng)車的重要部件的氣密結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為研發(fā)的重點(diǎn)。本文對(duì)CRH380D型動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)口的氣密結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)闡述和論證。

1 動(dòng)車組進(jìn)行氣密設(shè)計(jì)的重要性

動(dòng)車組在高速行駛過程中，當(dāng)兩列車交會(huì)時(shí)，其頭尾部所激起的空氣壓力擾動(dòng)在其相對(duì)一側(cè)產(chǎn)生很大的脈沖壓力—壓力波，雖一般不會(huì)對(duì)旅客舒適度產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，但通過噪聲和車體的擺動(dòng)會(huì)明顯感覺到其影響的存在。特別是當(dāng)列車高速通過隧道時(shí)，由于活塞效應(yīng)，情況就變得更加嚴(yán)重。這種壓力波的不斷傳播、反射和干擾、疊加，使壓力變化十分復(fù)雜。當(dāng)壓力波動(dòng)反應(yīng)到車廂內(nèi)，旅客會(huì)感到不舒適，輕者壓迫耳膜，重則頭暈惡心，甚至造成耳膜破裂。因此為了避免壓力 變化對(duì)旅客的不利影響，提高乘客的舒適度，必須對(duì)動(dòng)車組采取氣密性設(shè)計(jì)。

2 CRH380D型動(dòng)車組對(duì)空調(diào)系統(tǒng)氣密性的要求

CRH380D型動(dòng)車組最大運(yùn)營速度為380km/h，速度越高，壓力變化范圍越大，對(duì)整車氣密性的要求也越高，對(duì)相關(guān)部件特別是空調(diào)系統(tǒng)的氣密性要求也越高。CRH380D型動(dòng)車組對(duì)空調(diào)系統(tǒng)氣密性的要求是承受壓力范圍+6000Pa～-8740Pa。

3 新風(fēng)口氣密結(jié)構(gòu)詳述

3.1 新風(fēng)口氣密結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)背景介紹

對(duì)于車輛空調(diào)單元與新風(fēng)道之間的密封，通常的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般是在兩接觸面之間加有一定壓縮量的橡膠墊，靠一定的壓縮量來保證密封，如果對(duì)空調(diào)系統(tǒng)無氣密性要求，這種結(jié)構(gòu)可以保證密封。但如果有氣密性要求，這種結(jié)構(gòu)卻很難滿足氣密性要求。因?yàn)榭照{(diào)單元本身是個(gè)較大較重模塊，它本身的制造誤差就比較大。它還要安裝在車體鋼結(jié)構(gòu)上，而且還要連接新風(fēng)道，車體鋼結(jié)構(gòu)本身的制造誤差就比較大，還要考慮實(shí)際的現(xiàn)車安裝誤差，而且空調(diào)單元安裝完成后，不但要吸收掉所有的誤差，還要確保滿足氣密性要求。因此設(shè)計(jì)研發(fā)了這種新型的新風(fēng)口氣密結(jié)構(gòu)。

3.2 新風(fēng)口氣密結(jié)構(gòu)具體結(jié)構(gòu)形式

當(dāng)車輛空調(diào)系統(tǒng)啟動(dòng)，從外部進(jìn)入車內(nèi)的新風(fēng)通過新風(fēng)道進(jìn)入空調(diào)單元，此風(fēng)道區(qū)域與外界大氣相通，必須滿足正負(fù)壓指標(biāo)的壓力密封要求，從而確保空調(diào)系統(tǒng)的氣密性要求。其具體結(jié)構(gòu)為新風(fēng)道固定在一鋁型材框架結(jié)構(gòu)上，此型材框架分別固定在車體鋼結(jié)構(gòu)和內(nèi)裝橫梁上。在型材框架結(jié)構(gòu)里裝有特殊結(jié)構(gòu)橡膠條，空調(diào)單元與此接口結(jié)構(gòu)周圈為薄鋼板，外包橡膠條，安裝時(shí)空調(diào)單元垂直插入型材框架里的橡膠條內(nèi)，使橡膠條達(dá)到一定的壓縮量。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是既能吸收安裝誤差，又可實(shí)現(xiàn)迷宮式密封，滿足氣密性要求。（圖2，3）

3.3 特殊密封膠條的結(jié)構(gòu)形式和性能要求

3.3.1 密封膠條的結(jié)構(gòu)形式和安裝要求

根據(jù)新風(fēng)道與空調(diào)單元的接口形式，將密封條硫化處理成過渡圓滑的矩形方框形式，單面背膠直接粘貼在鋁型材框架結(jié)構(gòu)槽口的底部。根據(jù)安裝環(huán)境和公差要求，計(jì)算出密封條的壓縮量要求，選擇合適硬度的橡膠以滿足密封性要求。（圖4）

3.3.2 密封膠條的性能要求

壓縮范圍：5-15mm

密封條壓縮范圍的確定：

Z方向誤差計(jì)算：

空調(diào)單元與鋁型材框架結(jié)構(gòu)的接口配合誤差：+/-1.5mm

鋁型材框架結(jié)構(gòu)安裝誤差：+3mm

鋁型材框架制造誤差：+/-1mm

累計(jì)誤差：（+/-1.5）+（+3）+（+/-1）=+/-5.5mm

因此密封條的壓縮行程為10mm.根據(jù)密封條的機(jī)械接口結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)壓縮量為10mm，最小壓縮量為5mm，最大壓縮量為15mm。

其它性能參數(shù)要求：

來源于CRH380D動(dòng)車組的技術(shù)參數(shù)要求；

承受壓力：+6000Pa～-8740Pa；

工作溫度：-25°C～+70°C；

儲(chǔ)存溫度：-40°C～+70°C；

使用壽命：5年；

滿足防火要求（TB/T3237）和有害物質(zhì)限量要求（TB/T3139）。

3.3.3 密封膠條的氣密性試驗(yàn)情況

模擬密封膠條實(shí)際工作狀態(tài)的不同工況，按承受10000Pa壓力做保壓試驗(yàn)，驗(yàn)證密封條的氣密性能以及滿足承壓要求和在一定時(shí)間內(nèi)的壓差變化。

試驗(yàn)用材料主要有模擬密封條實(shí)際安裝環(huán)境的上下分模工裝、密封膠條和包在空調(diào)單元接口處的U型膠條。（圖6）

試驗(yàn)方法：

（1）將40x25的密封膠條接成框形，工裝的嵌槽內(nèi)貼雙面不干膠，將密封膠條粘合在嵌槽內(nèi)。

（2）將U型膠條嵌入上模蓋上，根據(jù)壓縮量要求使用指定厚度的墊塊。

（3）通入氣壓根據(jù)試驗(yàn)要求加壓并保壓30分鐘，記錄儀表壓力，觀察壓力變化。

試驗(yàn)項(xiàng)點(diǎn)及結(jié)果：

4 結(jié)束語

目前設(shè)計(jì)完成和上線運(yùn)行的動(dòng)車組均為氣密性動(dòng)車組，空調(diào)系統(tǒng)、塞拉門、端門等重要部件的氣密結(jié)構(gòu)也逐漸趨于成熟，乘客舒適度已經(jīng)得到很大提升。隨著高鐵技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)將來動(dòng)車組整車氣密性的要求也將越來越高，像空調(diào)系統(tǒng)這樣的動(dòng)車組重要部件的更加新穎、可靠的氣密結(jié)構(gòu)還有待進(jìn)一步研究和開發(fā)。

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