車體密封性能及密封措施
一、壓力波的作用
1.對(duì)列車的作用
將車輛看成有多個(gè)泄漏出(諸如車窗、腳蹬門、車輛格蘭富機(jī)械密封連接部、端墻門、空調(diào)設(shè)備和廁所設(shè)備等)的彈性封閉容器，如果容器內(nèi)部壓力和外部壓力之間存在差異，則會(huì)出現(xiàn)兩種情況：1.車體變形; 2.由于泄漏而造成的內(nèi)外壓力平衡。
2.對(duì)旅客的影響
高速列車在會(huì)車時(shí)，特別是在隧道內(nèi)高速會(huì)車時(shí)，車進(jìn)口機(jī)械密封體表面將承受正負(fù)數(shù)千帕的瞬時(shí)壓力變化。如果列車不密封，則壓力波輝傳到車廂內(nèi)，旅客會(huì)感到不舒服，輕者耳膜受壓迫，重者頭暈惡心，甚至集裝式機(jī)械密封耳膜破裂。
二、對(duì)車體密封性能的要求
日本高速列車密封試驗(yàn)，要求將車體所有開(kāi)啟部位堵塞，車內(nèi)壓力由4000Pa降至1000Pa的時(shí)間必須大于50s。
歐洲高速列車曾采用壓力從4000Pa降至1000Pa的時(shí)間大于50s(車輛通過(guò)臺(tái)和空調(diào)設(shè)備關(guān)閉)。
現(xiàn)在，德國(guó)、意大利等國(guó)家采用壓力從3600Pa降至1350Pa的時(shí)間大于18s。
我國(guó)在《200km/h及以上速度級(jí)列車密封設(shè)計(jì)及試驗(yàn)鑒定暫行規(guī)定》中要求：
整車落成后的密封性能試驗(yàn)，要求達(dá)到車內(nèi)壓力從3600Pa降至1350Pa的時(shí)間大于18s;
車體結(jié)構(gòu)的密封性能要求壓力從3600Pa降至1350Pa的時(shí)間須大于36s;
組成后的車窗、車門、風(fēng)擋應(yīng)能在±4000Pa的氣動(dòng)載荷作用下保持良好的密封性。
三、高速動(dòng)車組的密封性能試驗(yàn)
1.車體氣密性試驗(yàn)
車體氣密性試驗(yàn)室采用內(nèi)部充氣的方式進(jìn)行，即在封堵了所有的開(kāi)口以后，使車內(nèi)形成一個(gè)氣密艙室，然后使用壓縮空氣向車內(nèi)慢慢充氣加壓。當(dāng)車內(nèi)達(dá)到規(guī)定的高壓力值以后停止供氣，測(cè)定壓力將至規(guī)定的低壓力值所需的時(shí)間。
2.車體結(jié)構(gòu)漏氣檢查
在車體金屬結(jié)構(gòu)焊接完成后，須查找是否有漏氣的地方。對(duì)所有開(kāi)口處進(jìn)行封堵，然后給氣體充氣增壓至規(guī)定的壓力(4000Pa)，根據(jù)噪聲或肥皂水尋找泄漏處。對(duì)泄漏處作上標(biāo)記，帶放氣后進(jìn)行補(bǔ)焊或用米高膠堵漏。在規(guī)定的穩(wěn)壓時(shí)間內(nèi)，反復(fù)檢查，知道沒(méi)有泄露的地方為止。
3.車門氣密性試驗(yàn)
將車門總成裝在特制的試驗(yàn)腔室上進(jìn)行氣密性。安裝方式盡量與使用時(shí)相同。車門安裝在試驗(yàn)腔室后，腔室形成了一個(gè)密閉容器，期內(nèi)達(dá)到規(guī)定的壓力后，檢驗(yàn)車門是否能保持良好的密封性能。
4.通過(guò)臺(tái)氣密性試驗(yàn)
同樣，將通過(guò)臺(tái)總成裝在特制的試驗(yàn)架上進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。安裝方式盡量與使用時(shí)相同。通過(guò)臺(tái)安裝在試驗(yàn)架上以后，試驗(yàn)架形成了一個(gè)密閉容器，期內(nèi)達(dá)到規(guī)定限額壓力后，通過(guò)臺(tái)須保持良好的密封性能。
5.車窗氣密性試驗(yàn)
同樣，將車窗總成裝在特制的試驗(yàn)腔室上進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。安裝方式盡量與使用時(shí)相同。車窗安裝在試驗(yàn)腔室后，腔室形成了一個(gè)密閉容器，其內(nèi)達(dá)到規(guī)定的壓了后，檢驗(yàn)車窗能否保持良好的密封性能。
四、高速動(dòng)車組的密封措施
高速動(dòng)車組所采取的密封措施主要涉及到車體結(jié)構(gòu)、車窗、車門、(側(cè)門、端墻門)、通過(guò)臺(tái)、空氣系統(tǒng)和廁所設(shè)備。
1.車體密封
對(duì)車體要進(jìn)行計(jì)算與試驗(yàn)，車體應(yīng)能承受規(guī)定的壓力(±6000Pa)。現(xiàn)代高速動(dòng)車組車體的總體結(jié)構(gòu)師由鋁合金大型擠壓型材制成，筒形車體由地板、側(cè)墻和車頂組成，三部分焊接在一起，從設(shè)計(jì)上就是整體密封的，因此車體的密封主要取決于焊接工藝，在車體的結(jié)構(gòu)焊接完成后要按照上述方法進(jìn)行漏氣檢查和氣密性試驗(yàn)，來(lái)保證車體的密封性要求。直通車下山的管路和合電纜穿孔等都要采取密封措施。
2.車窗密封
由于車廂內(nèi)要求壓力密封，因此高速動(dòng)車組車窗不需要考慮開(kāi)關(guān)問(wèn)題。從外形看來(lái)，高速動(dòng)車組的車窗一般是看不見(jiàn)的窗框，但實(shí)際上是有窗框的。為了達(dá)到外觀的要求，需采用粘合劑將玻璃粘到窗框中去。車窗玻璃是順著壓力的方向，從外向里安裝，然后用螺栓擰緊。螺栓的縫隙最后用有彈性的填料充填蓋嚴(yán)，德國(guó)的高速動(dòng)車組ICE的車窗結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖7—17)就是典型的示例。同時(shí)，要求車窗在規(guī)定的壓力—(±6000Pa)下不損壞、不變形。
3.側(cè)門密封
現(xiàn)代高速動(dòng)車組的側(cè)門一般采用塞拉門，必須就有良好的密封性能。于常用的斜面密封塞拉門不同，高速動(dòng)車組用的高壓密封塞拉門，還必須具有如下的密封要求：
(1)就有一個(gè)環(huán)繞的密封面，也就是實(shí)現(xiàn)所謂的“密封蓋”原則，以避免密封面偏移;
(2)采用雙重密封(雙緣密封)，他能夠在高壓和低壓兩種情況下具有相同的密封性能;
(3)門扇就有走狗的鋼度和強(qiáng)度，以保證密封處不偏移;
(4)附加閉鎖或止動(dòng)裝置。
4.通過(guò)臺(tái)
(1)高速動(dòng)車組的通過(guò)臺(tái)是兩個(gè)車廂之間的連接通道，是人員來(lái)往的必經(jīng)之路，因此對(duì)其密封性也有嚴(yán)格的要求。通過(guò)臺(tái)一般分為外套式的通過(guò)臺(tái)和波紋折棚式的通過(guò)臺(tái)。
(2)外套式通過(guò)臺(tái)在車體的外墻加一個(gè)外套連接。由于這種外套在換掛時(shí)的男的較大，造成不必要的麻煩，因此這種外套式的通過(guò)臺(tái)在高速動(dòng)車組上已很少使用。
(3)波紋折棚式通過(guò)臺(tái)在高速動(dòng)車組上得到廣泛的應(yīng)用。波紋折棚安裝在中間緩沖車鉤的橫向構(gòu)件上，將中間緩沖車鉤所屬的空間全部包圍起來(lái)。整個(gè)通過(guò)臺(tái)為密封性結(jié)構(gòu)，如前所述，需要進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，以保證其就有良好的密封性。
5.端墻門密封
由于通過(guò)臺(tái)進(jìn)行了密封，端墻門似乎就不用密封了。但是，對(duì)于機(jī)車牽引的高速列車，在列車編組時(shí)，最前邊和最后面的端墻門還得進(jìn)行密封。對(duì)于高速動(dòng)車組，由于她沒(méi)有尾車，車廂的兩頭都掛在動(dòng)力車上，因此也必須有密封的通過(guò)臺(tái)，以便動(dòng)力車上的人員能夠進(jìn)入車廂。另外，由于機(jī)械控制車不是密封的，所以通往車廂的端墻門也必須是密封的。
端墻門的密封要比側(cè)門容易多，這種門表面看起來(lái)與其他自動(dòng)化的端墻門并無(wú)多大區(qū)別，只是將強(qiáng)一些密封措施，例如轉(zhuǎn)動(dòng)手把的密封要比傳統(tǒng)車門上的好一些;門框上多安裝一條能充氣的橡皮管，能充氣鼓起來(lái)密封;通過(guò)手控密封開(kāi)關(guān)，可以給密封軟管充氣;門關(guān)閉密封后被門閂暫時(shí)鎖住等。
6.空調(diào)裝置密封
空調(diào)裝置的主要功能之一就是將新鮮空氣連續(xù)輸入車廂，吧污濁的空氣排出車外。因此在裝置上開(kāi)有一個(gè)進(jìn)氣口和一個(gè)或幾個(gè)排氣口，空氣的運(yùn)送通過(guò)一個(gè)進(jìn)氣風(fēng)機(jī)和一個(gè)排氣風(fēng)機(jī)。空調(diào)裝置密封的目的是防止車外的空氣壓力波從進(jìn)氣口進(jìn)入車內(nèi)。解決的方法基本上有三種：
(1)采用過(guò)壓保護(hù)閥
在空氣的進(jìn)出口個(gè)個(gè)安裝一個(gè)閥門。當(dāng)車內(nèi)外壓差超過(guò)規(guī)定值時(shí)，兩個(gè)閥門同時(shí)關(guān)閉。在此期間進(jìn)排氣中止。這種方法的缺點(diǎn)是：如果閥門關(guān)不時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，旅客會(huì)感到不舒服。
(2)采用節(jié)流閥控制空壓機(jī)
空氣壓縮機(jī)安裝在排氣口，是兩個(gè)氣口在全壓差的情況下，空氣流動(dòng)方向與原來(lái)保持不變。通過(guò)節(jié)流閥來(lái)控制空氣流量，并使其相等。
(3)采用過(guò)壓保護(hù)風(fēng)機(jī)
過(guò)壓保護(hù)風(fēng)機(jī)起空壓機(jī)的作用，它具有坡度較大的特性曲線，從而使其輸送的而空氣流量不受車內(nèi)為壓差的影響。在理想情況下，每臺(tái)進(jìn)排氣風(fēng)機(jī)的空氣流量保持不變，因此車外進(jìn)入車內(nèi)的空氣流量和車內(nèi)排出車外的空氣流量也是一個(gè)常數(shù)。
空調(diào)裝置密封最常采用的方法是第一種，也有采用兩種方法組合的方案，列入德國(guó)鐵路的高速動(dòng)車組ICE采用帶有過(guò)壓保護(hù)閥的過(guò)壓把偶風(fēng)機(jī)方案。由于過(guò)壓保護(hù)風(fēng)機(jī)在車內(nèi)外壓力接近時(shí)消耗能量較多，因此在正常工作時(shí)它是關(guān)閉的，這時(shí)通過(guò)旁通管道來(lái)循環(huán)車內(nèi)外的空氣。當(dāng)列車高速進(jìn)入隧道壓力超過(guò)規(guī)定值時(shí)，列車通過(guò)列車自動(dòng)控制系統(tǒng)(LZB)自動(dòng)報(bào)警。
7.廁所密封
高速動(dòng)車組的廁所都是采用密封式的廁所，通過(guò)一套真空設(shè)備將糞便排入集便器。而集便器一般裝于列車地板下方。
作者：嘉善日益機(jī)械密封件廠
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