動車組在非工作狀態噴灑雨刷液問題的分析與解決

曲秋芬 梁建全 劉中華 陳磊 孟慶棟

【摘 要】CRH3動車組在京津線、武廣線、滬寧線運行過程中曾出現過在非工作狀態下噴灑雨刷液的問題，該種情況很可能對列車的行車安全造成影響。本文深入分析了產生該種問題的原因，提出了有效的解決方案，并完成了跟蹤驗證。動車組在非工作狀態噴灑雨刷液問題的解決對于提高動車組雨刷系統工作的可靠性具有重要意義。同時，為其他動車組設計積累了寶貴的經驗。

【關鍵詞】CRH3動車組 雨刷液 壓力

【Abstract】CRH3 EMU in beijing-tianjin line， Wu Guangxian， shanghai-nanjing line had appeared in the non-work state during the operation of spraying wiper fluid， this kind of situation is likely to affect the safety of the train. This paper analyzes the causes of this kind of problem， put forward the effective solutions， and tracking verification are completed. Bullet in the non-work state spraying wiper fluid on the solution of the problem to improve the reliability of the emu wiper system work is of great significance. At the same time， the accumulated valuable experience for other EMU design.

【Keywords】CRH3 EMU， Wiper Fluid， Pressure

1 前言

雨刷裝置在列車運行過程中起到很重要的作用，它主要用來在雨天刮去雨水，在晴天清洗擋風玻璃，起到清晰司機視線的作用。

2 問題描述

CRH3動車組在武廣線和滬寧線高速運行中，曾發生多起過隧道時雨刷裝置在非工作狀態下噴灑雨刷液的情況。該種情況會短時間內模糊司機視線，對列車的行車安全造成影響，所以需要對該種問題進行及時解決。

3 問題分析

3.1對CRH3雨刷系統工作原理介紹

雨刷系統的具體結構見圖1：

圖 1 雨刷系統結構圖

1.雨刷水箱 2.雨刷水泵 3.雨刷液管路 4. 雨刷臂 5.驅動電機 6.控制單元

雨刷系統工作原理：正常工作時，司機扳動刮雨按鈕，控制單元和雨刷水泵同時接收到來自刮雨按鈕的信號，雨刷臂在控制單元的控制和驅動電機的驅動下按照一定的規律進行擺動，同時雨刷液也在雨刷水泵的驅動下通過雨刷液管路噴灑到擋風玻璃上；非工作時，雨刷驅動電機和雨刷水泵不動作，雨刷臂會停止在擋風玻璃左側不動，雨刷液不噴灑。

3.2產生問題的原因分析

從雨刷系統結構圖中可以看出，雨刷液從水泵口噴出到雨刷液噴嘴，要經過一段大概有5-6m的軟管管路，在雨刷裝置噴灑完一次雨刷液后，雨刷液管路里不可避免的會殘留部分雨刷液。雨刷水泵為離心泵，該泵不具有密封特性，所以整個雨刷液管路與車體外的大氣是相通的。當雨刷液管路的壓力高于外界壓力時，雨刷液將會被噴出。

為了進一步找出原因，對CRH3動車組進行了線路試驗，采用不同的速度通過隧道，分別測量聯掛、會車時列車頭部和尾部車體內外的壓力變化，結果如下：

圖2 重聯動車組以390km/h通過隧道時尾部測點的壓力變化曲線

圖3 重聯動車組以390km/h通過隧道時頭部測點的壓力變化曲線

圖4 單列隧道交會時動車組尾部車內外壓力變化曲線

圖5 重聯隧道交會時動車組尾部車內外空氣壓力變化曲線

從上面圖中曲線可以看出：列車在過隧道時，車體內外壓差（車外壓力減去車內壓力）基本上都是負值，即車體外壓力低于與車體內壓力，在重聯隧道交會時情況更惡劣，最大壓差接近-6kPa。由于列車在過隧道時車體內的壓力高于車體外的壓力，導致殘留在雨刷液管道里的液體在氣壓的作用下被“倒吸”出去，因此出現了雨刷裝置在非工作狀態下噴灑雨刷液的現象。

4 問題解決

為避免雨刷裝置非工作狀態噴灑雨刷液情況的發生，需要采取措施來抵消車體內外的壓差，可以采取在雨刷液管路中設置單向閥的方法。

單向閥工作壓力的確定要考慮以下兩點：第一，單向閥的工作壓力要大于列車過隧道等情況時車體內外壓差，這樣才能起到避免雨刷裝置在非工作狀態下噴灑雨刷液的情況；第二，在雨刷系統正常工作時，雨刷水泵動作，單向閥不能影響到雨刷液的正常噴灑。

上述試驗時最大壓差達到近6kPa（極限情況可能更高），雨刷水泵的最大輸送壓力為1000kPa，因此單向閥的工作壓力應在二者之間，并且盡量靠近下限，避免影響正常噴液。考慮到一定的安全系數，單向閥的開啟壓力取為50～80kPa。只要車體內外壓差低于50kPa，雨刷液管路中的單向閥將不會開啟，雨刷液管路不通，雨刷裝置不會噴灑雨刷液。同時當雨刷裝置正常工作時，雨刷液從雨刷水泵出來壓力遠遠大于單向閥開啟壓力，單向閥打開，雨刷液管路導通，單向閥不會影響雨刷裝置的正常工作。

針對上述方案，先選取8列CRH3動車組進行了更改及跟蹤試驗，跟蹤驗證結果顯示，整改后沒有發生在非工作狀態下噴灑雨刷液的情況，說明本方案切實有效，因此后續對全部CRH3動車組均進行了加改。

5結語

（1）本文通過分析CRH3動車組在過隧道時雨刷裝置在非工作狀態下噴灑雨刷液的情況，進行了線路試驗，確定了導致此問題的原因是動車組過隧道時車內壓力高于車外壓力。

（2）通過在雨刷水泵出口處安裝單向閥，抵消了雨刷管路內外壓差，解決了雨刷裝置在非工作狀態下噴灑雨刷液的問題。

（3）通過完善雨刷系統的功能，提高了雨刷系統的可靠性，消除了運行過程中對司機的視線影響，同時通過對該問題的研究為動車組雨刷系統的設計積累了寶貴的經驗，對動車組類似問題的解決具有指導意義。

參考文獻：

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[2]王鶯，葉菁.單向閥密封性能測試裝置的設計[B].液壓與氣動，2012（1）：59-61.

1作者簡介：曲秋芬，女，工學碩士學位，工程師，主要從事軌道車輛研發設計工作。曾參與設計多種車型的車輛設計工作。