不銹鋼地鐵車輛水密性優化與探討

許晶晶 張海波

摘 要：文章主要結合相關標準對地鐵車輛水密性的要求，著重分析了目前設計現狀及我司不銹鋼車輛水密性方案存在的問題及風險，并且提出了可行的改進方案，為后續類似不銹鋼地鐵項目車輛結構設計提供可行的優化方向。

關鍵詞：地鐵車輛;不銹鋼;水密性

中圖分類號：U231.4 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）10-0038-02

0 引言

近年來，隨著我司自主研發的不銹鋼地鐵車輛不斷增多，在生產以及車輛淋雨試驗過程中，水流入車輛屏柜及地板的情況時有發生，造成一些返工，影響了項目進程，有必要對不銹鋼內藏門結構地鐵車輛排水問題進行深入的研究與思考，為后續我們公司不銹鋼地鐵項目的車輛設計及產品質量的提升提供參考及建議。

1 相關標準要求及設計現狀

地鐵車輛的水密性要求主要有：IEC 61133《電力牽引-機車車輛-電力和電傳動熱力機車車輛投入使用前的試驗方法》[1]、GB/T 14894《城市軌道交通車輛組裝后的檢查與試驗規則》[2]或者合同文本。IEC 61133中第8.6.2條款以及GB/T 14894條款要求大致相同：應測試車體的水密性、裝在車體外表的電器設備箱及所有開口、外蓋、防蝕板條或裂縫可能漏雨或者進雪的部件，證明其水侵入不會對電纜和電氣設備以及其他設備帶來有害的后果。

為了滿足以上要求：車輛編制了水密性型式試驗大綱，車體編制了淋雨試驗大綱，驗證車輛整體的水密性，保證車輛能夠滿足以上標準或者合同要求。地鐵車輛進水的來源主要：雨水、雪、或者洗車時的水。地鐵車輛可能進水的位置主要分布在：車體本身結構＼接頭之間;車體與其他設備結構之間，主要包括：側部車門與車體，車窗與車體，車頂上，空調與車體，以及其他設備安裝與車體之間。

目前地鐵車輛材料主要有鋁合金和不銹鋼車體兩種形式。不同材質的車體結構都有各自的特點，不銹鋼地鐵車輛結構實現的水密性難度比鋁合金大。因此，水密性的好壞是不銹鋼地鐵車輛設計的成敗的關鍵要素之一。本文主要優化和討論不銹鋼地鐵車輛的水密性。

不銹鋼地鐵車輛車體結構一般由：車頂、側墻、端墻、底架主要結構組成如圖1所示。車體結構主要通過連續的焊縫以及搭接接頭，確保車體自身結構的密封性。（1）頂蓋空調平臺大量采用弧焊密封，側頂板與波紋板間;（2）側墻蒙皮間、側墻與底架、端墻等連接部位均采用搭接結構，采用涂導電密封膠密點焊后涂結構密封膠，側墻與頂蓋連接采用通長弧焊連接密封見圖2所示。

車體與其他部件之間的密封性：車體與空調的密封主要通過空調與車體之間安裝密封條，通過壓接，實現結構密封。空調密封結構圖3所示。

車體與側窗的密封通過車體提供的支撐結構，側窗通過橡膠條打膠密封確保其密封性能。側窗與車體密封圖4所示。

車體與車門，通過密封條及車體與內裝結構保證密封。但是由于車門是需要經常開閉，內藏門地鐵車輛車體結構與內裝結構之間必然存在間隙（見圖5所示理論進水區域）。車體通過車體與車門的間隙進入車體，在圖6位置（門兩側）設置專門的排水孔引導積水排出車體。根據項目經驗車體排水方案在車門兩側的剖面線區域開大小為20×55的矩形孔。車體排水孔分布在車門兩側及排水孔形狀見圖6所示。

車體與其他部件，均通過類似方式進行密封防水。根據經驗及分析，不銹鋼地鐵車輛進水的區域僅存在于車門附近的理論區域。

試驗條件：在淋雨試驗時，雨量：6mm/min～10mm/min;噴嘴壓力：0.25MPa;評價標準：所有焊縫、所有打膠密封區域不得滲水，客室內部無水滲入。

在上述試驗條件下，雨水在各個門檻上部聚集見圖7所示，然后會從門與車體之間的縫隙流進圖示位置見圖8所示，如果排水孔設計不合理，容易在車體與內裝結構之間形成積水區，加上車體與內裝結構之間的打膠區域的質量缺陷，水就會滲入內裝地板與車體之間，進而進入車輛內部。

目前，車體結構及內裝結構之間通過打膠的方式來保證結構的密封。由于車體及內裝鋁蜂窩地板粘接區域結構復雜原因，粘接前表面處理，存在局部區域打膠空間有限。雖然制定了嚴格的打膠工藝流程，打膠質量也不能保證100%滿足設計要求。且質量檢查過程中，利用蓄水檢驗也不能保證一次檢查出打膠質量缺陷部位見圖9所示打膠區域，導致在車輛進行淋雨試驗中，水會滲入內裝地板與車體空心結構之間，進而進入車輛內部，造成大量返工。

2 設計與改進

根據以上問題的分析，不銹鋼內藏門項目水密性難點主要存在運動部件車門與車體、內裝之間的縫隙。目前車輛結構上可行的方法主要有以下幾個方面：

（1）在結構強度及噪聲允許的情況下，在目前的方案基礎上，在排水路徑的末端，設置擋水板，保證打膠質量，確保排水孔的合理設計（約車門兩側排水孔不小于20×55），避免積水。（2）在結構上保證密封，減少對打膠的依賴。在車門系統、內裝系統允許的情況下優化車體底架結構上的波紋連接板，從而使水通過圖10所示車體排水區域，通過排水孔將水排出，排水空間與內裝空間隔離，不存在優化前結構打膠區域與排水重疊區域。在結構上保證水不進入內裝地板與車體底架波紋板之間。

3 結語

為了徹底解決不銹鋼內藏門結構排水問題，必須根據內裝及車門的安裝方式的不同，從車體結構上按照上述思路進行改進性設計，滿足排水的要求。另外在車體結構考慮到位的情況下需要事先規劃排水路徑，留出排水空間，使其能夠規劃好的區域按照設計的路徑排出車體。同時，排水孔應該能夠在不產生積水的情況下及時將水排出。

參考文獻

[1] IEC 61133.電力牽引-機車車輛-電力和電傳動熱力機車車輛投入使用前的試驗方法[S].

[2] GB/T 14894.城市軌道交通車輛組裝后的檢查與試驗規則[S].