南寧地鐵車輛空調(diào)機(jī)組漏水分析研究及對(duì)策

徐偉倡

【摘 要】南寧地鐵2號(hào)線新造地鐵車輛在進(jìn)行高速動(dòng)調(diào)時(shí)，車輛客室內(nèi)部回風(fēng)口及送風(fēng)口格柵處有大量水珠，滴到客室座椅與地板上。文章從排水設(shè)計(jì)、安裝工藝、密封技術(shù)、淋雨試驗(yàn)等多個(gè)角度找出可能的漏水點(diǎn)，對(duì)漏水點(diǎn)進(jìn)行分析處理，提出空調(diào)漏水修復(fù)方案及后期設(shè)計(jì)改善建議。

【關(guān)鍵詞】空調(diào)機(jī)組;回風(fēng)口;“V”形密封膠條;西卡膠268;廢氣排放裝置

【中圖分類號(hào)】U270.383 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2019）05-0105-03

南寧地鐵2號(hào)線車輛為標(biāo)準(zhǔn)B型地鐵車輛，每節(jié)車廂頂部配備有2臺(tái)KG35G型空調(diào)機(jī)組，單臺(tái)空調(diào)機(jī)組制冷量為35 kW。司機(jī)室采用通風(fēng)單元通過支風(fēng)道與相鄰客室空調(diào)風(fēng)道相連，通過通風(fēng)單元內(nèi)部的通風(fēng)機(jī)從客室風(fēng)道向司機(jī)室內(nèi)引風(fēng)，實(shí)現(xiàn)司機(jī)室內(nèi)部的空氣調(diào)節(jié)?？照{(diào)機(jī)組的結(jié)構(gòu)形式為車頂單元式，安裝在車頂1/4、3/4處。機(jī)組從箱體底部回風(fēng)，底部送風(fēng)，新風(fēng)從機(jī)組兩側(cè)導(dǎo)入。新風(fēng)和回風(fēng)在回風(fēng)腔內(nèi)混合后，經(jīng)蒸發(fā)器冷卻后通過送風(fēng)機(jī)送入客室內(nèi)，使室內(nèi)溫度緩緩下降，并使其維持在干球溫度為24～28 ℃，相對(duì)濕度為50%～70%，對(duì)人體較舒適的范圍內(nèi)?？照{(diào)機(jī)組的冷凝水通過機(jī)組底部的排水孔直接排至車頂。空調(diào)機(jī)組的室外冷凝風(fēng)從機(jī)組兩側(cè)面進(jìn)入，通過冷凝器后，再從機(jī)組頂部向上排出。

空調(diào)機(jī)組分為蒸發(fā)單元及冷凝單元。蒸發(fā)單元主要包含離心風(fēng)機(jī)、蒸發(fā)器、混合風(fēng)濾網(wǎng)、新風(fēng)閥、回風(fēng)閥、新風(fēng)口及新風(fēng)濾網(wǎng)、新風(fēng)溫度傳感器、送風(fēng)溫度傳感器、節(jié)流裝置、空氣凈化器等。冷凝單元主要包含壓縮機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)、冷凝器、制冷管路、干燥過濾器、視液鏡、逆止閥、壓力開關(guān)、氣液分離器等。

1 空調(diào)機(jī)組在客室內(nèi)部漏水的原因分析及對(duì)策

在車輛運(yùn)營過程中，空調(diào)機(jī)組回風(fēng)口及送風(fēng)口處常出現(xiàn)滴水的情況，地鐵車輛客室內(nèi)部滴水會(huì)影響乘客乘車舒適度。在車輛試驗(yàn)階段，空調(diào)滴水嚴(yán)重時(shí)，可能進(jìn)入電器元件內(nèi)部，影響行車安全。

在南寧地鐵新造車輛進(jìn)行80 km動(dòng)態(tài)調(diào)試試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，部分車輛出風(fēng)格柵出風(fēng)處或回風(fēng)格柵回風(fēng)處出現(xiàn)不同程度的滴水現(xiàn)象，且該現(xiàn)象在進(jìn)行車輛動(dòng)態(tài)調(diào)試時(shí)反復(fù)出現(xiàn)，但查找淋雨試驗(yàn)記錄發(fā)現(xiàn)在前期進(jìn)行淋雨試驗(yàn)時(shí)，并未出現(xiàn)客室空調(diào)漏水的情況。在出現(xiàn)該問題之后，使用牽引車將地鐵車輛再次拖入地鐵車輛專用淋雨架，進(jìn)行漏水試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)要求，使用2.5 kPa的水壓進(jìn)行靜態(tài)淋雨5 min，并外接高壓對(duì)車輛通電，此時(shí)空調(diào)開啟制冷模式，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)，空調(diào)出風(fēng)格柵及回風(fēng)格柵處出現(xiàn)滴水的現(xiàn)象。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，空調(diào)漏水與車輛空調(diào)開啟制冷模式有關(guān)。當(dāng)空調(diào)運(yùn)行時(shí)，車頂回風(fēng)口處空氣壓力要小于空調(diào)機(jī)體內(nèi)側(cè)壓力，該處形成的負(fù)壓導(dǎo)致車體頂部的冷凝積水被反吸至回風(fēng)口處，致使車頂積水與冷凝水進(jìn)入機(jī)組內(nèi)部，從回風(fēng)口處溢出。之后對(duì)漏水點(diǎn)一一排查，在排除車門密封膠條漏水及鋁合金車體漏水等原因后，初步確定為空調(diào)機(jī)組與車頂法蘭口處密封不到位，車頂積水無法順暢排走等原因，最終導(dǎo)致空調(diào)機(jī)組冷凝水經(jīng)空調(diào)底部排水口排至車頂后被反吸至回風(fēng)道，進(jìn)入客室回風(fēng)口處。

2 優(yōu)化改進(jìn)措施

（1）使用2.5 T吊帶將空調(diào)機(jī)組吊裝后發(fā)現(xiàn)，車頂上有大量的積水沉積，空調(diào)頂部的冷凝積水主要依靠車頂自身的弧度從車頂兩側(cè)的排水溝向外排走，當(dāng)使用水平尺測量車頂水平度時(shí)發(fā)現(xiàn)，車輛車頂未設(shè)置有從兩側(cè)向下的明顯坡度，在送風(fēng)口及回風(fēng)口法蘭處有多處明顯低洼處，車頂由多塊板材焊接而成，存在多處焊縫，而焊縫的突起明顯高于車頂正常平面，導(dǎo)致車頂有多處洼地出現(xiàn)積水，排水不暢。在車體車頂弧度設(shè)計(jì)時(shí)，可適當(dāng)考慮車頂帶有較小的從兩側(cè)朝下的弧度，即車體水平面向兩側(cè)具有3‰的坡度，利于車頂積水依靠自身重力向兩側(cè)排出。同時(shí)，車頂焊縫偏高，可以設(shè)置豎向的排水槽，便于積水通過排水槽向外流至車輛端墻的雨水槽內(nèi)。

（2）在檢查車頂“V”形密封膠條時(shí)，發(fā)現(xiàn)膠條內(nèi)側(cè)均有水珠，同時(shí)車頂法蘭口內(nèi)側(cè)表面也有大量水珠附著?？照{(diào)下方的出風(fēng)口與車體間法蘭口采用兩橡膠條密封。檢查“V”形密封膠條的安裝工藝要求時(shí)發(fā)現(xiàn)，安裝采用的密封膠條為一捆100 m長的橡膠條，作業(yè)員工根據(jù)法蘭口的長度進(jìn)行自行截?cái)啵缓髮ⅰ癡”形密封膠條扣壓在車體法蘭口上，在密封膠條合攏處使用樂泰膠進(jìn)行黏接，防止車頂?shù)睦淠ㄟ^斷口處回流進(jìn)入空調(diào)機(jī)組。該密封方式有以下幾個(gè)缺陷。首先，操作人員使用剪割工具裁剪“V”形膠條時(shí)，人工操作時(shí)存在偶然性，即“V”形膠條接口處不平整，易出現(xiàn)端部不平齊的情況，對(duì)接時(shí)存在喇叭口。其次，使用“樂泰”膠黏接膠條斷開處，由于后期車輛運(yùn)行時(shí)，長期處于擠壓的狀態(tài)，“樂泰”膠水黏接力度不夠，容易裂開，且“樂泰”膠水為黏接膠，無法起到密封的作用。

改進(jìn)方法：對(duì)現(xiàn)有“V”形密封膠條進(jìn)行涂膠密封處理，取出“V”形密封膠條，在膠條內(nèi)側(cè)涂抹“德邦”高黏度膠水，使其能夠與車體法蘭框貼合緊密，然后在“V”形膠條與車頂空隙處四周使用膠槍注射西卡膠268，再經(jīng)過24 h的恒溫恒濕等待時(shí)間，以保證西卡膠的密封功能，同時(shí)在“V”形膠條接口處使用西卡膠進(jìn)行黏接處理，保證接口處無明顯縫隙。

由于改方案僅為臨時(shí)處理方法，后期項(xiàng)目及車輛維保時(shí)，建議更改“V”形密封膠條的結(jié)構(gòu)。根據(jù)車頂出風(fēng)口與回風(fēng)口的尺寸，將膠條制作成一體成形無縫隙的結(jié)構(gòu)，以避免人工裁剪的偶然性。安裝時(shí)，可直接嵌入車體頂部法蘭口，保證車頂空調(diào)的積水不會(huì)因?yàn)閿嗫陂_裂，從斷口處流入空調(diào)機(jī)組回風(fēng)口處。

（3）對(duì)空調(diào)密封性進(jìn)行研究，空調(diào)下部粘貼一層厚度為15 mm的方形橡膠塊，利用空調(diào)自身的重力，擠壓車體頂部法蘭口處的“V”形密封膠條達(dá)到密封效果。在進(jìn)行空調(diào)密封測試時(shí)，使用游標(biāo)卡尺測量“V”形密封膠條圓弧處的厚度為6 mm，經(jīng)過使用6～12 mm厚度不一的密封膠條進(jìn)行多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于空調(diào)外形尺寸（3.5 m×1.9 m）較大，空調(diào)機(jī)組通過8顆M12×45的螺栓固定在車頂上方，但由于各安裝座在焊接時(shí)會(huì)存在誤差，安裝座的上表面難以控制在同一水平面，空調(diào)機(jī)組送風(fēng)口尺寸為920 mm×260 mm，密封區(qū)域較大。安裝后，空調(diào)機(jī)組容易與車體形成一個(gè)較小角度，導(dǎo)致空調(diào)四周的角度存在高低不平的狀況。此時(shí)，將導(dǎo)致兩密封膠條未變形到一定程度，無法形成有效密封。

使用ANSYS仿真軟件進(jìn)行力學(xué)實(shí)驗(yàn)分析，以及使用不同厚度的“V”形密封膠條進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)“V”形密封膠條厚度為8～10 mm時(shí)，此時(shí)密封效果較佳，同時(shí)“V”形密封膠條也不可太厚，否則會(huì)導(dǎo)致空調(diào)被墊起，安裝螺栓無法形成有效力矩，建議更改“V”形密封膠條厚度為8 mm。

（4）地鐵車輛在進(jìn)行淋雨試驗(yàn)時(shí)，通常分為兩種情況：①在靜態(tài)條件下，車輛不通電，此時(shí)使用2.5 MPa水壓進(jìn)行淋雨，主要檢測車頂空調(diào)安裝孔與定位孔是否漏水，以及車體、車門等部件的密封性。②車輛激活，受電弓不升起取電（淋雨架處無DC 1 500 V高壓線路），車輛使用蓄電池箱內(nèi)的DC 110 V蓄電池進(jìn)行供電，此時(shí)，可以進(jìn)行制動(dòng)、照明等緊急措施。由于淋雨架處無DC 1 500 V高壓線路，受電弓無法升起取電，此時(shí)空調(diào)只能開啟正常通風(fēng)模式，功率達(dá)不到制冷狀態(tài)，無法模擬車輛真實(shí)運(yùn)行狀態(tài)。

建議在車輛淋雨試驗(yàn)時(shí)，利用淋雨架泵房的電源，外接AC 380 V高壓電到空調(diào)控制盤，使單臺(tái)空調(diào)機(jī)組4臺(tái)壓縮機(jī)全部運(yùn)行，空調(diào)開啟100%制冷模式，并提前開啟15 min。此時(shí)，空調(diào)車頂存在部分積水且空調(diào)內(nèi)部形成負(fù)壓，可較真實(shí)地模擬車輛運(yùn)行情況。

（5）空調(diào)兩側(cè)底部設(shè)置有多個(gè)直徑為10 mm的冷凝水排水孔，在排水孔下方粘貼了10 mm厚的保溫棉，用于吸附飛濺的水珠，在車輛正線運(yùn)行時(shí)，車輛在不同坡度的路面行駛時(shí)，車頂上部積水在振動(dòng)失重條件下容易向上飛濺，進(jìn)入空調(diào)機(jī)組內(nèi)部，因此建議在排水孔末端縮口配置逆向半截止球，冷凝水利用自身重力，打開逆向半截止球閥門，當(dāng)車頂積水飛濺時(shí)，由于有一片閥門遮擋，所以可有效阻止積水飛濺到空調(diào)機(jī)組內(nèi)部。

3 空調(diào)機(jī)組其他漏水情況的原因分析及對(duì)策

（1）為了維持客室氣壓正常，在車輛頂部兩側(cè)設(shè)置了4個(gè)廢氣排放裝置，并沿車體的中心線對(duì)稱放置，利用空調(diào)機(jī)組向客室內(nèi)部送風(fēng)，在客室形成正壓，此時(shí)排氣裝置的調(diào)節(jié)合頁由于壓力向外張開，向外排氣，客室內(nèi)部正壓越大，排氣裝置的合頁開度越大。當(dāng)空調(diào)機(jī)組不向車內(nèi)送風(fēng)時(shí)，排氣裝置在合頁彈簧的作用下，自動(dòng)合攏。由于排氣裝置采用合頁進(jìn)行開關(guān)，當(dāng)合頁的彈簧失效時(shí)，此時(shí)排氣裝置為常開狀態(tài)。在淋雨試驗(yàn)時(shí)，正對(duì)排氣裝置的淋雨架噴頭將大量水流灌入車體內(nèi)部，此時(shí)表現(xiàn)為漏水量大且急等特點(diǎn)。

對(duì)于該問題，建議停止淋雨試驗(yàn)，防止水大量流入客室內(nèi)部，進(jìn)入攝像頭及動(dòng)態(tài)地圖等部件的電氣元件。在安全作業(yè)情況下，登上車輛頂部，拆下廢氣排放裝置，取出廢氣排放裝置的內(nèi)罩，檢查內(nèi)罩兩側(cè)的合頁是否能夠開關(guān)自由，如出現(xiàn)卡滯或不順暢的情況，需要更換新的內(nèi)罩。

（2）在空調(diào)機(jī)組安裝時(shí)，空調(diào)機(jī)組兩側(cè)各有2個(gè)定位孔，位于安裝吊耳旁，在安裝時(shí)，空調(diào)定位孔與車體頂部預(yù)留孔位一一對(duì)應(yīng)。該孔位與車體預(yù)留孔位對(duì)應(yīng)時(shí)，空調(diào)8個(gè)安裝吊耳與車體可以保持較高的平面度。南寧地鐵2號(hào)線車輛在淋雨試驗(yàn)過程中，淋雨試驗(yàn)進(jìn)行了1 min后，側(cè)頂板處出現(xiàn)了大量的溢水，水流直接從側(cè)頂板側(cè)面上的動(dòng)態(tài)地圖流下。此時(shí)，雖及時(shí)關(guān)閉淋雨系統(tǒng)，但由于水量太大，動(dòng)態(tài)地圖接頭處進(jìn)水導(dǎo)致電線短路，動(dòng)態(tài)地圖被燒毀。在分析原因時(shí)，發(fā)現(xiàn)有2個(gè)車體空調(diào)定位孔與客室內(nèi)部是連通的。經(jīng)與車體焊接人員分析，此為焊接人員在開孔時(shí)，未觀察注意風(fēng)槍進(jìn)給深度，導(dǎo)致車體空調(diào)定位孔過深，與車體客室內(nèi)部相連，在淋雨時(shí)，雨水直接進(jìn)入客室內(nèi)部，從側(cè)頂板處流入客室內(nèi)部。

該類情況發(fā)生次數(shù)較少，主要原因是焊接人員作業(yè)時(shí)未仔細(xì)觀察鉆頭進(jìn)給深度，導(dǎo)致客室型材被打穿，此時(shí)可以在車頂焊接一塊型材，進(jìn)行補(bǔ)孔，并重新進(jìn)行淋雨驗(yàn)證。

4 結(jié)語

本文通過對(duì)地鐵車輛試制組裝現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的一些問題，針對(duì)車頂結(jié)構(gòu)及空調(diào)密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，在地鐵車輛組裝和設(shè)計(jì)時(shí)有效地解決空調(diào)機(jī)組頂部排水、客室漏水的問題，從源頭上清除問題，空調(diào)機(jī)組漏水問題在后續(xù)項(xiàng)目得到有效解決，極大地提高了車輛出廠質(zhì)量。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]李啟俊.南京地鐵車輛空調(diào)機(jī)組漏水問題分析與對(duì)策[J].北京：現(xiàn)代城市軌道交通，2009（3）.

[2]張寶霞.鐵道車輛制冷與空氣調(diào)節(jié)[M].北京：中國鐵道出版社，2005.

[3]袁秀玲，田懷璋，張華俊.制冷與空調(diào)設(shè)備[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，2001.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]