淺析車輛系統高寒環境適應性

張籍弟（長春軌道客車股份有限公司 技術中心 長春 130062）

淺析車輛系統高寒環境適應性

張籍弟
（長春軌道客車股份有限公司 技術中心 長春 130062）

摘要：本文針對車輛運營在高寒環境（-40℃～40℃）下，車輛各系統對環境的適應性進行了闡述。

關鍵詞：環境；車輛；適應性；闡述

1　車體結構

車輛車體結構主要由鋁合金車體、車頭結構、設備艙、車鉤、風擋、開閉機構等部件構成。

鋁合金車體材料按DIN5513標準選擇采用6005A-T6、5083-H111、5754-H22、6082-T6鋁合金。中國科學院金屬研究所針對車體型材6005A-T6和板材5083-H111、5083-H321進行了低溫性能試驗，結果證明在-50℃、-40℃、-25℃環境溫度下，鋁合金材料的屈服強度、抗拉強度、沖擊性能和疲勞強度滿足低溫運用環境要求。

車頭結構排障器材質為Q345E，低溫沖擊功滿足高寒環境使用要求。

設備艙采用密封結構，能滿足高寒要求。

自動車鉤中受環境溫度影響的主要部件有連掛系統中的解鉤氣缸、控制系統中的換向閥和推送氣缸，其他部件如氣液緩沖器、安裝吊掛系統等受環境溫度影響較小。

風擋主要由雙層折棚、渡板及踏板三部分組成，8年高寒環境運營過程中，風擋狀態良好，未出現任何問題，能滿足高寒要求。

2　內裝防寒

車體防寒采用高性能纖維棉及鋁箔包裹結構，靜止狀態下車體傳熱系數K=1.0 W/m2℃。

3　牽引高壓

車輛高壓牽引系統由受電弓、集成儀表箱、主斷路器、牽引變壓器、高壓箱、牽引輔助變流器、牽引電機、制動變阻器、高壓電纜等部件構成。

受電弓型號為DSA250型，受電弓底架結構為鋼，上臂下臂及弓頭材質為鋁合金，符合低溫適應性的要求。氣囊符合EN60068-2-1能適應-50℃的環境要求。整弓的低溫試驗符合高寒環境的運行要求。

集成儀表箱符合EN50125-1 等級T2，滿足高寒環境的運行要求。

主斷路器型式試驗中包含低溫動作限值試驗，包括-25℃和-40℃的低溫動作限值試驗；牽引變壓器箱體材料為耐低溫材料Q345E；牽引變壓器冷卻液采用的是酯油IEC61099；高壓箱箱體材料為耐低溫材料Q345E；牽引輔助變流器箱體材料為耐低溫材料Q345E等能夠滿足高寒要求。

4　輔助供電

輔助供電系統由輔助變流器、蓄電池、充電機、中壓箱等部件組成。

蓄電池箱箱體材質為符合標準GB/T3880-2006鋁鎂硅合金鋁板6082-T6，該材料耐低溫沖擊韌性強；箱蓋密封條材料硅橡膠：硅橡膠具有優異的耐熱性、耐寒性、介電性、耐臭氧和耐大氣老化等性能，尤其突出的性能是使用溫度范圍廣，能在-60℃至+250℃的溫度范圍下長期使用；充電機箱體材質為符合標準GB/T1591-2008規定的低合金結構鋼鋼板Q345E，該材料耐低溫沖擊韌性強。

5　 制動系統

車輛制動系統包括一套微處理器控制的電空直通制動系統，和用于救援和回送的備用空氣制動系統。備用空氣制動系統可由采用自動式空氣制動系統的中國既有線機車操縱控制。車輛常用制動為電制動和空氣制動的復合制動，電制動優先，緊急制動僅為空氣制動。

車輛制動系統零部件適用溫度-40℃等級，零部件滿足-40℃環境溫度的運用需求。

6　 網絡控制

車輛列車網絡控制系統由主處理器單元MPU、遠程輸入輸出模塊RIOM、顯示屏TS/TD/LT、網關GW、高壓控制單元CLT、遠程數據傳輸裝置DDU等部件構成。

對列車網絡控制系統各部件進行了低溫摸底試驗，試驗結果滿足要求。

7　 空調采暖

采暖系統由空調機組內的空氣預熱器和車內地板上方的輔助加熱器組成。

車輛采暖功率及車輛隔熱保溫性能進行了低溫摸底試驗，試驗結果滿足要求。

8　 給水衛生系統

給水衛生系統主要由供排水管路、衛生間布置、凈水箱和污物箱、電開水爐、吧車廚房設備等幾部分組成。

供排水管路大部分位于地板夾層中，每個管路均布置伴熱線進行伴熱。

防護箱內沖水管路伴熱線功率、凈水箱和污物箱底部分別設置了功率為2000W的電熱毯。

電開水爐采用φ27的排水管路以及排水電動球閥排水形式。

9　 門窗設備

門窗設備部分主要包括：塞拉門、司機蹬車門、餐車上貨門、側窗、擋風玻璃。

適用于-40℃低溫的材質驅動機構攜門架、采用適用于-40℃低溫的密封條潤滑脂、門板內表面增加集水槽，通過定期清理防止冷凝水下流結冰 、自動腳踏板（站臺補償裝置）中的電氣部件（包括電機）及機械中的運動、承載部件改成耐低溫材質；

側窗和擋風玻璃主要原材料為玻璃、鋁型材、粘接膠、膠條，各材料在-40℃的低溫環境下，性能指標能滿足要求。

10 轉向架

構架及枕梁鋼板采用的是S355J2G3 EN10025-2，中科學院金屬研究所對構架、枕梁用鋼板（12mm、30mm后）進行了研究，其中針對低溫沖擊的測試包括-20℃、-40℃、-60℃，測試結果遠大于標準要求的-20℃的27焦耳，表明所用鋼板低溫沖擊性能良好。

對構架焊接填充材料牌號為G3Si1，中科院金屬研究所對該填充材料形成的焊接接頭進行沖擊性能試驗，試驗溫度為0℃、-20℃、-40℃和-60℃，試驗結果顯示-40℃沖擊功均值遠大于-20℃要求的27J，滿足-40℃環境使用要求。

鋼彈簧材質為51CrV4，根據中國科學院技術研究于2007年11月份進行的分析研究結果，該鋼彈簧-40℃時的AKU值均大于10J，并且對-60℃時的AKU值進行了測試，結果最小的為16J，滿足-40℃環境使用要求。

空氣彈簧的型式試驗中包含了橡膠材料低溫脆性試驗、橡膠堆-40℃時的靜態及動態剛度試驗，試驗結果表明，空氣彈簧能夠滿足-40℃環境使用要求。

參考文獻：

[1]王受之.世界現代設計史[M].北京：中國青年出版社,2002.