高速動車組空調系統新風口氣密結構

王艷紅

摘 要：根據CRH380D型動車組整車氣密性的要求，結合空調系統為影響整車氣密性指標的重要部件，設計了這種空調系統新風口氣密結構，滿足空調系統氣密性要求，提高乘客舒適度。

關鍵詞：空調系統；氣密結構；乘客舒適度；高速動車組

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.051

隨著高鐵行業的迅猛發展和動車技術的飛速進步，對動車組影響乘客舒適度的性能指標的要求也越來越高。其中動車組氣密性就是影響車內旅客乘坐舒適度的重要性能指標。因為動車組在通過隧道和兩車交會時，均會在車體表面產生較大的壓力波動，引起車內壓力變化，從而對車內旅客的乘坐舒適度有較大的影響。公開資料顯示，列車以200 km/h 在隧道內交會工況下的車內壓力波動，非氣密車輛約為氣密車輛的 3.5倍。因此我們動車組制造企業也將動車的重要部件的氣密結構設計作為研發的重點。本文對CRH380D型動車組空調系統新風口的氣密結構進行詳細闡述和論證。

1 動車組進行氣密設計的重要性

動車組在高速行駛過程中，當兩列車交會時，其頭尾部所激起的空氣壓力擾動在其相對一側產生很大的脈沖壓力—壓力波，雖一般不會對旅客舒適度產生嚴重的影響，但通過噪聲和車體的擺動會明顯感覺到其影響的存在。特別是當列車高速通過隧道時，由于活塞效應，情況就變得更加嚴重。這種壓力波的不斷傳播、反射和干擾、疊加，使壓力變化十分復雜。當壓力波動反應到車廂內，旅客會感到不舒適，輕者壓迫耳膜，重則頭暈惡心，甚至造成耳膜破裂。因此為了避免壓力 變化對旅客的不利影響，提高乘客的舒適度，必須對動車組采取氣密性設計。

2 CRH380D型動車組對空調系統氣密性的要求

CRH380D型動車組最大運營速度為380km/h，速度越高，壓力變化范圍越大，對整車氣密性的要求也越高，對相關部件特別是空調系統的氣密性要求也越高。CRH380D型動車組對空調系統氣密性的要求是承受壓力范圍+6000Pa～-8740Pa。

3 新風口氣密結構詳述

3.1 新風口氣密結構的設計背景介紹

對于車輛空調單元與新風道之間的密封，通常的傳統結構一般是在兩接觸面之間加有一定壓縮量的橡膠墊，靠一定的壓縮量來保證密封，如果對空調系統無氣密性要求，這種結構可以保證密封。但如果有氣密性要求，這種結構卻很難滿足氣密性要求。因為空調單元本身是個較大較重模塊，它本身的制造誤差就比較大。它還要安裝在車體鋼結構上，而且還要連接新風道，車體鋼結構本身的制造誤差就比較大，還要考慮實際的現車安裝誤差，而且空調單元安裝完成后，不但要吸收掉所有的誤差，還要確保滿足氣密性要求。因此設計研發了這種新型的新風口氣密結構。

3.2 新風口氣密結構具體結構形式

當車輛空調系統啟動，從外部進入車內的新風通過新風道進入空調單元，此風道區域與外界大氣相通，必須滿足正負壓指標的壓力密封要求，從而確保空調系統的氣密性要求。其具體結構為新風道固定在一鋁型材框架結構上，此型材框架分別固定在車體鋼結構和內裝橫梁上。在型材框架結構里裝有特殊結構橡膠條，空調單元與此接口結構周圈為薄鋼板，外包橡膠條，安裝時空調單元垂直插入型材框架里的橡膠條內，使橡膠條達到一定的壓縮量。這種結構的優點是既能吸收安裝誤差，又可實現迷宮式密封，滿足氣密性要求。（圖2，3）

3.3 特殊密封膠條的結構形式和性能要求

3.3.1 密封膠條的結構形式和安裝要求

根據新風道與空調單元的接口形式，將密封條硫化處理成過渡圓滑的矩形方框形式，單面背膠直接粘貼在鋁型材框架結構槽口的底部。根據安裝環境和公差要求，計算出密封條的壓縮量要求，選擇合適硬度的橡膠以滿足密封性要求。（圖4）

3.3.2 密封膠條的性能要求

壓縮范圍：5-15mm

密封條壓縮范圍的確定：

Z方向誤差計算：

空調單元與鋁型材框架結構的接口配合誤差：+/-1.5mm

鋁型材框架結構安裝誤差：+3mm

鋁型材框架制造誤差：+/-1mm

累計誤差：（+/-1.5）+（+3）+（+/-1）=+/-5.5mm

因此密封條的壓縮行程為10mm.根據密封條的機械接口結構，設計壓縮量為10mm，最小壓縮量為5mm，最大壓縮量為15mm。

其它性能參數要求：

來源于CRH380D動車組的技術參數要求；

承受壓力：+6000Pa～-8740Pa；

工作溫度：-25°C～+70°C；

儲存溫度：-40°C～+70°C；

使用壽命：5年；

滿足防火要求（TB/T3237）和有害物質限量要求（TB/T3139）。

3.3.3 密封膠條的氣密性試驗情況

模擬密封膠條實際工作狀態的不同工況，按承受10000Pa壓力做保壓試驗，驗證密封條的氣密性能以及滿足承壓要求和在一定時間內的壓差變化。

試驗用材料主要有模擬密封條實際安裝環境的上下分模工裝、密封膠條和包在空調單元接口處的U型膠條。（圖6）

試驗方法：

（1）將40x25的密封膠條接成框形，工裝的嵌槽內貼雙面不干膠，將密封膠條粘合在嵌槽內。

（2）將U型膠條嵌入上模蓋上，根據壓縮量要求使用指定厚度的墊塊。

（3）通入氣壓根據試驗要求加壓并保壓30分鐘，記錄儀表壓力，觀察壓力變化。

試驗項點及結果：

4 結束語

目前設計完成和上線運行的動車組均為氣密性動車組，空調系統、塞拉門、端門等重要部件的氣密結構也逐漸趨于成熟，乘客舒適度已經得到很大提升。隨著高鐵技術的進一步發展，對將來動車組整車氣密性的要求也將越來越高，像空調系統這樣的動車組重要部件的更加新穎、可靠的氣密結構還有待進一步研究和開發。

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