地鐵車輛引上線密封方案研究

施曉芳 時 蒙 黃沈閱 張 麗（南車南京浦鎮車輛有限公司動車設計部，江蘇 南京 210031）

地鐵車輛引上線密封方案研究

施曉芳 時 蒙 黃沈閱 張 麗
（南車南京浦鎮車輛有限公司動車設計部，江蘇 南京 210031）

摘 要：本文主要涉及地鐵車輛的一種密封形式，一般常用于地鐵車輛二位端引上線孔處，此處密封不但起到防水、防塵的作用，而且還起到隔音降噪的目的。目前，我們采用Roxtec夾塊、不干膩子、膨脹膠等方案對此處進行密封。然而在現場生產過程中，Roxtec夾塊的成本較高；不干膩子存在膩子脫落的問題，且穿過引上線孔時電纜與不干膩子長期接觸存在腐蝕電纜的風險；采用膨脹膠之后，存在線束更改困難，不便于后期維護；為解決以上問題，現引進硅酮發泡封堵材料。

關鍵詞：密封；不干膩子；Roxtec夾塊；膨脹膠；硅酮發泡封堵材料

1 引言

車輛的密封性是地鐵車輛的重要技術指標，影響到車體的密封性能，也影響到乘客乘坐車輛的舒適性。列車二位端引上線孔處的密封設計不僅涉及到安裝孔處的密封等級，而且還需考慮安裝材料的防煙火性能和材料本身的隔音降噪效果，從而確保車輛具有良好的密封性和舒適性。

車輛底架二位端引上線布線中，底架電纜需要穿車體地板，接到客室電器柜或者客室內相應設備中。目前地鐵項目中我們常用以下幾種方案：

（1）采用Roxtec夾塊配合安裝襯套進行電纜安裝；

（2）采用不干膩子和車端分線箱的方案；

（3）采用膨脹膠配合車端分線箱的方案。

2 方案介紹

2.1 采用Roxtec夾塊配合夾塊安裝襯套進行電纜安裝

該方案是一種先進的電纜密封方式，采用多徑技術，能滿足不同外徑電纜的密封要求，在保證密封的同時，還起到隔音﹑降噪的效果。

Roxtec夾塊由多徑模塊﹑楔形緊塊﹑隔板﹑潤滑油四大部分組成。多徑模塊可密封從3mm～99mm直徑的電纜或管道；楔形緊塊用于矩形孔中，安裝時可壓緊和密封電纜﹑管道﹑模具和隔層板；隔板安裝在夾塊安裝襯套各排模塊之間，用于防止電纜和線管被拔出；潤滑油為天然動物脂，用于潤滑密封模塊，楔形緊塊和夾塊安裝襯套內，可確保正確的壓緊和密封。Roxtec多徑技術，只需剝離芯層，便可使單個模塊密封不同直徑的線纜或管道。

受車體強度﹑機加工刀具及模塊尺寸影響，車體二位端引上線孔開孔一般開圓孔或者為橢圓孔。目前各地鐵項目中二位端引上線孔已統型為90×300的橢圓孔。夾塊安裝襯套所選用的材料為：碳鋼Q-235B，且襯套表面做油漆處理。采用螺栓連接的方式將其安裝在車體地板上，具體安裝如圖1所示。

圖1 Roxtec夾塊引上密封結構

為了進一步提高車輛端部的美觀性，引上線方案中不但使用密封夾塊對引上線進行密封，同時還在相關部位設計有端部分線箱（除頭車一位端）。通過端部分線箱，可以使不同方向的線束合理的布置與固定，同時該分線箱也用于車端連接器的密封，具體安裝如圖2所示。

圖2 車端分線箱密封結構

2.2 采用不干膩子和車端分線箱的方案

該方案需不干膩子配合托架一起進行組裝，托架起縮小車體開孔的目的，防止列車運行過程中不干膩子脫落。

引上線安裝完畢后，將金屬托架安裝在車體地板上，然后將引上線孔用不干膩子堵上（注意電纜間的空隙也要填堵）。具體安裝參數如圖3所示。

2.3 采用膨脹膠配合車端分線箱的方案

一般而言，該方案需配合不干膩子一起使用時，車下采用不干膩子對引上線孔進行封堵，車上采用膨脹膠對引上線孔進行密封。不僅可以確保此處的密封等級，而且起到隔音降噪的效果，具體安裝操作如圖4所示。

圖3 不干膩子安裝示意圖

3 方案比較

3.1 采用Roxtec夾塊配合夾塊安裝襯套方案的優缺點：

（1）相對而言，標準模塊種類比較少，方便設計→采購→工藝→物流→生產等各環節的管控；

（2）后期變更相對比較方便，只需要拆下Roxtec楔形緊塊，在備用模塊中增加或更改線束即可；

（3）相對而言成本較高。

3.2 采用不干膩子和車端分線箱的方案

（1）操作簡單，方便后期更換；

（2）相對而言成本比較低；

（3）不干膩子容易受環境溫度影響，列車運行過程中，經常出現膩子脫落的問題；

（4）引上線孔電纜與不干膩子長期接觸會存在腐蝕電纜的風險；

圖4 膨脹膠&不干膩子安裝實例

3.3 采用膨脹膠配合車端分線箱的方案

（1）現場施工﹑操作方便；

（2）成本較低；

（3）引上線孔電纜與不干膩子及膨脹膠長期接觸會存在腐蝕電纜的風險；

（4）后期維修﹑拆卸不便，不利于后期維護。

綜合以上三種方案的優缺點，為了降低二位端引上線孔密封的費用，為了方便后期的維修﹑操作﹑更換，為了避免電纜與封堵材料之間長期接觸而產生腐蝕電纜的風險，我們考慮采用新方案解決以上問題。

圖5 封堵后樣件尺寸要求

4 硅酮發泡材料的研究分析

本方案采用硅酮發泡材料對電纜穿線孔進行密封，硅酮發泡材料需與電纜進行長時間接觸。因此，在方案試用之前，我們需先確定封堵材料與電纜或熱縮套管長期接觸是否對電纜或熱縮套管的性能產生影響，并且為了滿足車輛對非金屬材料煙火性能的要求，我們需要測量材料本身的煙火性能﹑阻燃等級﹑以及安裝完畢后的密封等級。本文，我們按如下方案驗證硅酮發泡封堵材料與電纜及熱縮套管的相容性。

4.1 電纜或熱縮套管樣品需求表

每種電纜或熱縮套管需要準備至少六根試樣，每根試樣尺寸不短于200mm。電纜末端應采用硅膠等進行密封處理。每種電纜或熱縮套管做試樣前需檢查表面狀態，不得出現凹坑﹑裂紋﹑劃痕等瑕疵。

電纜或熱縮套管樣品選型見表1。

4.2 試驗前，電纜或熱縮套管的處理：

（1）樣件需做表面清潔。

（2）用干凈的脫脂棉或紗布將樣件表面擦拭干凈。

注1：清洗干凈后禁止赤手接觸。

注2：經過清洗的試樣存放時間不得超過8h，否則重新清洗。

4.3 封堵材料施加

（1）封堵材料的施加采用模擬現場施工的方式，外部使用內徑至少為60mm的圓筒定型。

表1 電纜需求列表

（2）封堵材料在電纜或熱縮套管軸向包裹長度須大于120mm。裸露在封堵材料左右兩側的電纜或熱縮套管的長度需相同。

（3）封堵材料施加的電纜或熱縮套管試樣至少需要準備三根。

4.4 老化方法

（1）分別對上述普通試樣和封堵材料施加的試樣進行編號。

（2）對同類型的普通試樣和封堵材料施加的試樣同時進行老化（每種至少3根）。

（3）由于封堵材料﹑電纜絕緣層﹑熱縮套管均為高分子材料，因此考慮采用膠黏劑老化試驗方法進行試驗驗證。

（4）老化試驗按照ISO 9142-D3曲線進行，老化時間為4周。詳細操作步驟參閱標準ISO 9142。

4.5 試驗數據記錄

（1）老化試驗結束后，12h內將封堵材料與電纜或熱縮套管進行分離。

（2）觀察電纜或熱縮套管表面，記錄電纜表面和封堵材料表面是否產生腐蝕現象，若有則需描述腐蝕的嚴重程度和分布情況。

（3）將試件與普通試樣進行對比。若外觀檢查存在明顯差異，則判定硅酮發泡封堵材料與電纜及熱縮套管不相容。外觀檢查若無明顯差異則，則需要進一步驗證試件的機械性能和相關電氣性能。

（4）需對電纜進行的電氣試驗及試驗標準如下：

（a）電壓試驗：參照標準EN 50305 中6.3節要求進行；

（b）表面電阻：參照標準EN 50305 中6.6節要求進行；電氣試驗若存在明顯差異則判定二者不相容。

（5）對于電纜護套和熱縮套管需要進行的機械試驗及試驗方法如下：

（a）拉伸試驗：按照GB/T 2951.1中第9.1.3條制作大啞鈴試樣。按照GB/T 2951.1中第9.1.7條進行拉伸試驗。按照GB/T 2951.1中第9.1.8條進行計算。機械試驗若存在明顯差異則判定二者不相容。

4.6 試驗結果

試驗結果主要包含以下內容：

（a）試樣的詳細說明（包括種類﹑型號﹑數量）；

（b）預處理條件；

（c）試驗環境條件；

（d）試驗參數；

（e）試驗結果，陳述試驗是否導致電纜表面的腐蝕以及機械電氣性能對比結果；

（f）試驗日期﹑實驗者簽字，試驗單位蓋章；

（g）試驗附圖和附表（包括試驗過程中每個階段的數據和現象圖片）；

圖6 ISO9142 D3曲線

5 應用情況與展望

隨著軌道車輛的發展，車輛密封已成為車輛生產過程中必不可少的關鍵技術之一，引上線孔處密封方案的合理選用不但節省了設計﹑采購﹑工藝﹑生產等各環節成本，而且簡化了現場施工，方便后期維護，同時，也為軌道車輛的密封方案開辟了一種新的設計﹑運用理念。通過目前地鐵列車中所采用的幾種方案的分析比較，從而確定硅酮發泡封堵材料的密封方案更適合于此處密封，同時也為后期各軌道車輛密封方案的引進和開發提供了必要的參考依據。

參考文獻

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中圖分類號：U231

文獻標識碼：A