車(chē)體密封性能及密封措施

一、壓力波的作用

1.對列車(chē)的作用

將車(chē)輛看成有多個(gè)泄漏出(諸如車(chē)窗、腳蹬門(mén)、車(chē)輛格蘭富機械密封連接部、端墻門(mén)、空調設備和廁所設備等)的彈性封閉容器，如果容器內部壓力和外部壓力之間存在差異，則會(huì )出現兩種情況：1.車(chē)體變形; 2.由于泄漏而造成的內外壓力平衡。

2.對旅客的影響

高速列車(chē)在會(huì )車(chē)時(shí)，特別是在隧道內高速會(huì )車(chē)時(shí)，車(chē)進(jìn)口機械密封體表面將承受正負數千帕的瞬時(shí)壓力變化。如果列車(chē)不密封，則壓力波輝傳到車(chē)廂內，旅客會(huì )感到不舒服，輕者耳膜受壓迫，重者頭暈惡心，甚至集裝式機械密封耳膜破裂。

二、對車(chē)體密封性能的要求

日本高速列車(chē)密封試驗，要求將車(chē)體所有開(kāi)啟部位堵塞，車(chē)內壓力由4000Pa降至1000Pa的時(shí)間必須大于50s。

歐洲高速列車(chē)曾采用壓力從4000Pa降至1000Pa的時(shí)間大于50s(車(chē)輛通過(guò)臺和空調設備關(guān)閉)。

現在，德國、意大利等國家采用壓力從3600Pa降至1350Pa的時(shí)間大于18s。

我國在《200km/h及以上速度級列車(chē)密封設計及試驗鑒定暫行規定》中要求：

整車(chē)落成后的密封性能試驗，要求達到車(chē)內壓力從3600Pa降至1350Pa的時(shí)間大于18s;

車(chē)體結構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(chē)窗、車(chē)門(mén)、風(fēng)擋應能在±4000Pa的氣動(dòng)載荷作用下保持良好的密封性。

三、高速動(dòng)車(chē)組的密封性能試驗

1.車(chē)體氣密性試驗

車(chē)體氣密性試驗室采用內部充氣的方式進(jìn)行，即在封堵了所有的開(kāi)口以后，使車(chē)內形成一個(gè)氣密艙室，然后使用壓縮空氣向車(chē)內慢慢充氣加壓。當車(chē)內達到規定的高壓力值以后停止供氣，測定壓力將至規定的低壓力值所需的時(shí)間。

2.車(chē)體結構漏氣檢查

在車(chē)體金屬結構焊接完成后，須查找是否有漏氣的地方。對所有開(kāi)口處進(jìn)行封堵，然后給氣體充氣增壓至規定的壓力(4000Pa)，根據噪聲或肥皂水尋找泄漏處。對泄漏處作上標記，帶放氣后進(jìn)行補焊或用米高膠堵漏。在規定的穩壓時(shí)間內，反復檢查，知道沒(méi)有泄露的地方為止。

3.車(chē)門(mén)氣密性試驗

將車(chē)門(mén)總成裝在特制的試驗腔室上進(jìn)行氣密性。安裝方式盡量與使用時(shí)相同。車(chē)門(mén)安裝在試驗腔室后，腔室形成了一個(gè)密閉容器，期內達到規定的壓力后，檢驗車(chē)門(mén)是否能保持良好的密封性能。

4.通過(guò)臺氣密性試驗

同樣，將通過(guò)臺總成裝在特制的試驗架上進(jìn)行氣密性試驗。安裝方式盡量與使用時(shí)相同。通過(guò)臺安裝在試驗架上以后，試驗架形成了一個(gè)密閉容器，期內達到規定限額壓力后，通過(guò)臺須保持良好的密封性能。

5.車(chē)窗氣密性試驗

同樣，將車(chē)窗總成裝在特制的試驗腔室上進(jìn)行氣密性試驗。安裝方式盡量與使用時(shí)相同。車(chē)窗安裝在試驗腔室后，腔室形成了一個(gè)密閉容器，其內達到規定的壓了后，檢驗車(chē)窗能否保持良好的密封性能。

四、高速動(dòng)車(chē)組的密封措施

高速動(dòng)車(chē)組所采取的密封措施主要涉及到車(chē)體結構、車(chē)窗、車(chē)門(mén)、(側門(mén)、端墻門(mén))、通過(guò)臺、空氣系統和廁所設備。

1.車(chē)體密封

對車(chē)體要進(jìn)行計算與試驗，車(chē)體應能承受規定的壓力(±6000Pa)?，F代高速動(dòng)車(chē)組車(chē)體的總體結構師由鋁合金大型擠壓型材制成，筒形車(chē)體由地板、側墻和車(chē)頂組成，三部分焊接在一起，從設計上就是整體密封的，因此車(chē)體的密封主要取決于焊接工藝，在車(chē)體的結構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，來(lái)保證車(chē)體的密封性要求。直通車(chē)下山的管路和合電纜穿孔等都要采取密封措施。
2.車(chē)窗密封

由于車(chē)廂內要求壓力密封，因此高速動(dòng)車(chē)組車(chē)窗不需要考慮開(kāi)關(guān)問(wèn)題。從外形看來(lái)，高速動(dòng)車(chē)組的車(chē)窗一般是看不見(jiàn)的窗框，但實(shí)際上是有窗框的。為了達到外觀(guān)的要求，需采用粘合劑將玻璃粘到窗框中去。車(chē)窗玻璃是順著(zhù)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，德國的高速動(dòng)車(chē)組ICE的車(chē)窗結構(見(jiàn)圖7—17)就是典型的示例。同時(shí)，要求車(chē)窗在規定的壓力—(±6000Pa)下不損壞、不變形。

3.側門(mén)密封

現代高速動(dòng)車(chē)組的側門(mén)一般采用塞拉門(mén)，必須就有良好的密封性能。于常用的斜面密封塞拉門(mén)不同，高速動(dòng)車(chē)組用的高壓密封塞拉門(mén)，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(mén)扇就有走狗的鋼度和強度，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

(1)高速動(dòng)車(chē)組的通過(guò)臺是兩個(gè)車(chē)廂之間的連接通道，是人員來(lái)往的必經(jīng)之路，因此對其密封性也有嚴格的要求。通過(guò)臺一般分為外套式的通過(guò)臺和波紋折棚式的通過(guò)臺。

(2)外套式通過(guò)臺在車(chē)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)臺在高速動(dòng)車(chē)組上已很少使用。

(3)波紋折棚式通過(guò)臺在高速動(dòng)車(chē)組上得到廣泛的應用。波紋折棚安裝在中間緩沖車(chē)鉤的橫向構件上，將中間緩沖車(chē)鉤所屬的空間全部包圍起來(lái)。整個(gè)通過(guò)臺為密封性結構，如前所述，需要進(jìn)行氣密性試驗，以保證其就有良好的密封性。

5.端墻門(mén)密封

由于通過(guò)臺進(jìn)行了密封，端墻門(mén)似乎就不用密封了。但是，對于機車(chē)牽引的高速列車(chē)，在列車(chē)編組時(shí)，最前邊和最后面的端墻門(mén)還得進(jìn)行密封。對于高速動(dòng)車(chē)組，由于她沒(méi)有尾車(chē)，車(chē)廂的兩頭都掛在動(dòng)力車(chē)上，因此也必須有密封的通過(guò)臺，以便動(dòng)力車(chē)上的人員能夠進(jìn)入車(chē)廂。另外，由于機械控制車(chē)不是密封的，所以通往車(chē)廂的端墻門(mén)也必須是密封的。

端墻門(mén)的密封要比側門(mén)容易多，這種門(mén)表面看起來(lái)與其他自動(dòng)化的端墻門(mén)并無(wú)多大區別，只是將強一些密封措施，例如轉動(dòng)手把的密封要比傳統車(chē)門(mén)上的好一些;門(mén)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(mén)關(guān)閉密封后被門(mén)閂暫時(shí)鎖住等。

6.空調裝置密封

空調裝置的主要功能之一就是將新鮮空氣連續輸入車(chē)廂，吧污濁的空氣排出車(chē)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，空氣的運送通過(guò)一個(gè)進(jìn)氣風(fēng)機和一個(gè)排氣風(fēng)機?？照{裝置密封的目的是防止車(chē)外的空氣壓力波從進(jìn)氣口進(jìn)入車(chē)內。解決的方法基本上有三種：

(1)采用過(guò)壓保護閥

在空氣的進(jìn)出口個(gè)個(gè)安裝一個(gè)閥門(mén)。當車(chē)內外壓差超過(guò)規定值時(shí)，兩個(gè)閥門(mén)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(mén)關(guān)不時(shí)間過(guò)長(cháng)，旅客會(huì )感到不舒服。

(2)采用節流閥控制空壓機

空氣壓縮機安裝在排氣口，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)節流閥來(lái)控制空氣流量，并使其相等。

(3)采用過(guò)壓保護風(fēng)機

過(guò)壓保護風(fēng)機起空壓機的作用，它具有坡度較大的特性曲線(xiàn)，從而使其輸送的而空氣流量不受車(chē)內為壓差的影響。在理想情況下，每臺進(jìn)排氣風(fēng)機的空氣流量保持不變，因此車(chē)外進(jìn)入車(chē)內的空氣流量和車(chē)內排出車(chē)外的空氣流量也是一個(gè)常數。

空調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，列入德國鐵路的高速動(dòng)車(chē)組ICE采用帶有過(guò)壓保護閥的過(guò)壓把偶風(fēng)機方案。由于過(guò)壓保護風(fēng)機在車(chē)內外壓力接近時(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(chē)內外的空氣。當列車(chē)高速進(jìn)入隧道壓力超過(guò)規定值時(shí)，列車(chē)通過(guò)列車(chē)自動(dòng)控制系統(LZB)自動(dòng)報警。

7.廁所密封

高速動(dòng)車(chē)組的廁所都是采用密封式的廁所，通過(guò)一套真空設備將糞便排入集便器。而集便器一般裝于列車(chē)地板下方。



作者：嘉善日益機械密封件廠(chǎng)

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