高速動(dòng)車組空調(diào)機(jī)組安裝設(shè)計(jì)與試驗(yàn)驗(yàn)證

田堂冰

（青島四方龐巴迪鐵路運(yùn)輸設(shè)備有限公司工程部，山東 青島 266000）

前言

當(dāng)前動(dòng)車組空調(diào)多采用一體機(jī)安裝在車頂，并突出車頂表面一定高度。隨著動(dòng)車組速度的不斷提高，為減少運(yùn)行阻力，降低氣動(dòng)噪聲，實(shí)現(xiàn)良好的空氣動(dòng)力學(xué)性能，對(duì)車輛外型要求更為流暢，盡量避免車頂上有突出物體，保證光滑的車體外表面。常規(guī)解決方法是在突出車頂?shù)目照{(diào)區(qū)域增加導(dǎo)流罩，消除尖銳棱邊，改善局部形狀，但是不能避免空調(diào)突出車體輪廓。

時(shí)速 380km/h動(dòng)車組對(duì)空調(diào)機(jī)組的安裝進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，整個(gè)空調(diào)機(jī)組沒(méi)有任何部件突出車頂外部，而且空調(diào)機(jī)組外輪廓與車體輪廓完美融合成一體；同時(shí)，空調(diào)機(jī)組安裝滿足車輛密封性設(shè)計(jì)要求，包括氣密性、水密性，以滿足車內(nèi)乘客舒適化要求。

1 空調(diào)機(jī)組安裝結(jié)構(gòu)

圖1

圖2

空調(diào)機(jī)組位于車頂圓弧面上，機(jī)組外形與車體外輪廓完全吻合，見(jiàn)圖 1?？照{(diào)機(jī)組從車頂外部吊裝安裝。車頂開口內(nèi)部?jī)蓚?cè)墻上設(shè)有支架用于支撐車內(nèi)新風(fēng)道、回風(fēng)道、廢排風(fēng)道與空調(diào)風(fēng)口連接部件，見(jiàn)圖 2。車頂開口沿車體縱向兩側(cè)是平面安裝面，沿車體橫向兩端是弧面安裝面。弧面安裝面與車頂型材焊接在一起，即作為空調(diào)機(jī)組安裝面，又密封住車頂型材斷面，實(shí)現(xiàn)車頂型材內(nèi)腔的密封，見(jiàn)圖3。

圖3

空調(diào)機(jī)組與車體的連接，在兩側(cè)平面上通過(guò)26組螺栓連接，安裝結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 4，空調(diào)機(jī)組與車體之間有一個(gè)支撐梁，支撐梁附帶一個(gè)凹槽，用來(lái)放置密封膠條，支撐梁與車體、空調(diào)接觸面使用密封膠，以確保安裝面的密封。

圖4

沿車體橫向兩端安裝結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 5，空調(diào)機(jī)組與鋼結(jié)構(gòu)之間放置密封膠條，旁側(cè)使用二次密封膠條，最后打上密封膠。

圖5

2 空調(diào)機(jī)組安裝的強(qiáng)度計(jì)算

強(qiáng)度計(jì)算主要校核鋼結(jié)構(gòu)型材接口強(qiáng)度、焊縫強(qiáng)度和螺栓連接強(qiáng)度。計(jì)算選取空調(diào)附近一段鋼結(jié)構(gòu)建模；加載工況根據(jù)EN12663規(guī)定執(zhí)行，縱向+/-3g,垂向+3g；螺栓連接評(píng)定按照VDI 2230執(zhí)行。計(jì)算結(jié)果滿足要求，見(jiàn)圖6和圖7。

圖6

圖7

3 空調(diào)機(jī)組安裝的密封性

3.1 氣密性

為保證旅客及乘務(wù)員的安全和舒適性，動(dòng)車組采用空氣壓力密封方式設(shè)計(jì)。整車的氣密性要求能保證在其以高速通過(guò)隧道時(shí)產(chǎn)生的壓力差變化不會(huì)影響乘客的舒適度，列車在單車整備狀態(tài)下，關(guān)閉車窗、車門以及空調(diào)出風(fēng)口，車內(nèi)氣壓從+4000Pa降低至+1000Pa的時(shí)間應(yīng)超過(guò)50秒。列車的密封性由車體結(jié)構(gòu)、車窗、車門、風(fēng)擋、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)道以及穿“墻”的電纜、氣管、水管等共同保證?？照{(diào)單元安裝作為整列車密封設(shè)計(jì)的一部分，其密封設(shè)計(jì)與整列車密封設(shè)計(jì)要求相同，根據(jù)分配比例，空調(diào)與車體、空調(diào)與新風(fēng)道之間總的泄漏面積不大于0.88cm2。

密封試驗(yàn)選取包括空調(diào)機(jī)組在內(nèi)的一段區(qū)域作為測(cè)試模塊，該區(qū)域由鋼結(jié)構(gòu)、空調(diào)、端門密封工裝、外門密封工裝等組成一個(gè)密閉區(qū)域，見(jiàn)圖8。該模塊長(zhǎng)度4.8米，容量45.68立方米。端門上開有供氣源接口，壓力傳感器和數(shù)據(jù)輸出接口，測(cè)試結(jié)果可直接輸出到終端電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。

圖8

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：測(cè)試模塊內(nèi)部氣壓從+4000Pa降低至+1000Pa的時(shí)間超過(guò)80秒，完全滿足氣密性要求。

3.2 水密性

水密封通過(guò)對(duì)整列車進(jìn)行淋雨實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，將列車牽引到淋雨試驗(yàn)臺(tái)，使空調(diào)區(qū)域完全置于噴嘴噴淋范圍內(nèi)，水壓設(shè)置0.1～0.4Mpa，淋雨時(shí)間15～30分鐘，檢查車內(nèi)空調(diào)安裝接口無(wú)任何漏雨情況。見(jiàn)圖9。

圖9

4 結(jié)論

上面介紹的空調(diào)機(jī)組安裝結(jié)構(gòu)，外型上滿足了整列車的外輪廓流線型設(shè)計(jì)要求，降低了空氣阻力，減少了氣動(dòng)噪聲；同時(shí)可實(shí)現(xiàn)車輛氣密性、水密性設(shè)計(jì)要求，提高車內(nèi)舒適化程度，可為動(dòng)車組其它外置設(shè)備的安裝設(shè)計(jì)提供一定借鑒。