動車組上線口密封方案優化研究

殷英，王浩

（中車青島四方機車車輛股份有限公司，山東 青島 266111）

1 前言

20世紀90年代至今，中國高速動車組經歷了自主探索、引進消化吸收、自主創新、全面創新四個發展階段，成功實現了從追趕到領跑的歷史性跨越。目前,“復興號”奔馳在祖國廣袤的大地上，實現了高鐵時速350km的商業化運營，刷新了世界高鐵商業運營記錄。“四縱四橫”高鐵網已經形成，“八縱八橫”高鐵網正在加密成型，高鐵已覆蓋全國92%的50萬人口以上城市，運營網絡通達水平世界最高。截至2021年年底，中國高鐵營業里程突破4萬公里。中國已成為世界上高鐵運營里程最長、在建規模最大、高速列車數量最多、商業運營速度最高、高鐵技術體系最全、運營場景和管理經驗最豐富的國家。

高速動車組的迅速發展給人們提供了既快捷又舒適的出行方式。在高速動車組的各項技術指標中，氣密性是比較重要的一項，對行車安全以及旅客乘車舒適度影響較大。目前，動車組的密封主要從車體結構和部件上給予考慮，密封技術主要有：

（1）車體結構連續焊接以及消除焊接氣隙；不能焊的部分用密封膠焊接。

（2）采用固定式車窗，車窗的組裝要保證密封的可靠性和持久性。

（3）側窗采用密封性能良好的塞拉門。

（4）空調環控設備設立壓力控制，如在客室進排氣風口安裝壓力保護閥，在排氣風道裝設排風機，安裝壓力保護通風機等，主要目的是既保證正常通風換氣，又保證壓力變化控制在限值內。

（5）廁所、洗臉室的水不采用直排式，而是通過密封裝置排在車外。

（6）對車內外貫通部位，如管路和電纜孔采取密封措施。其中，動車組上線口部位貫通車內和車外，它的密封性對乘車舒適度有重要影響。

目前，運營的動車組上線口密封方案主要有以下幾種：

（1）使用Roxtec夾塊密封，它是由多徑模塊、楔形緊塊、隔板、潤滑脂等四個部分組成。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電纜和管道。該方案具有很好的密封效果，但僅適用于特定尺寸的線纜，且成本較高。

（2）使用不干膩子進行密封。該方案成本最低，但由于不干膩子與基材的黏附力受環境溫度影響較大，在環境溫度較高或車輛震動頻繁時較易脫落，影響密封壽命。

（3）使用發泡材料進行密封。發泡材料可現車灌注于各種尺寸的上線口，但現車膨脹發泡，受障礙物影響，部分空間未填充滿，密封性較差。

（4）使用雙組份聚氨酯密封膠密封。該種方案可應用于各種尺寸的上線口，強度高、密封性好，應用較普遍。但雙組份聚氨酯密封膠，固化后硬度較高，難以拆除，后續檢修加改費時費力。

針對現有各種密封方案的優缺點，本文介紹了一種優化后的密封方案，使用少量不干膩子填在上線口底部，起到托底作用，然后，使用雙組份膠槍向上線口灌注雙組份硅酮密封膠。待密封膠完全固化后，從上線口下方拆除外露部分的不干膩子。該方案成本較低，既能滿足貫通部位的密封性，又能避免列車運行過程中不干膩子脫落，還能滿足列車檢修時快速拆除密封膠的要求。兼顧了經濟性、安全性、密封性和易拆卸性的使用要求。

2 試驗過程

2.1 試驗材料

動車組現車用線纜、現車用不干膩子、某型號雙組份硅酮密封膠、鋁合金貫通件。

2.2 試驗過程

（1）制作試驗樣件及模擬工況驗證分析。模擬動車組上線口安裝結構，將線纜穿過鋁合金貫通件，使用少量不干膩子封住鋁合金貫通件底部，并與線纜緊密結合，無明顯縫隙。按雙組份硅酮密封膠產品說明書規定的混合比例混合均勻后，緩慢、勻速地灌注于貫通部位。同時，測量并記錄該過程的溫度，記錄雙組份混合和固化過程的中的最高溫度。觀察和記錄密封膠表干和可操作時間、完全固化時間。密封膠固化7天后，進行破壞試驗，對比電線與密封膠內部的黏接強度以及密封膠去除的難以程度。記錄試驗結果。

該密封膠固化過程貫通部位最高溫度32℃，未釋放大量熱量。密封膠可操作時間12min，表干時間35min，完全固化時間24h，性能滿足現車施工工藝要求。密封膠固化7天后，進行破壞試驗，模擬現車動線場景晃動線纜時，線纜與密封膠黏接牢固，未開裂，見圖1。模擬檢修時拆線場景，用拆線工具可以輕松去除密封膠，實現線纜和密封膠的分離，且不損傷線纜，見圖2。

圖1 模擬現車動線效果圖

圖2 模擬檢修時拆線效果圖

（2）密封膠阻燃及環保性能驗證。根據第三方檢測報告，該密封膠阻燃性能符合TB/T 3237動車組用內裝材料阻燃技術條件，環保性能符合TB/T 3139機車車輛內裝材料及室內空氣有害物質限量，檢測結果見表1。

表1 雙組份硅酮密封膠環保性能

（3）密封膠其他物理化學性能驗證。參考相關國家標準，結合密封膠實際應用環境，制定以下測試標準，委托第三方進行性能測定，具體試驗方法如下：

①體積電阻率測定：按照GB/T 1410執行。

②剪切強度的測定：按照GB/T 7124的規定進行，被粘接材料為鋁。涂膠前，樣板用砂紙打磨除去表面氧化膜，用清潔劑或溶劑清潔除油，并晾干，在無油、干凈、干燥的表面涂膠。樣板厚度2mm，膠層厚度3mm，以恒速拉伸，拉伸速度為18mm/min。每種樣品平行試驗至少5次，取其平均值。

③拉伸強度和斷裂延伸率的測定：按照GB/T 528執行。

④耐水性測定：用剪切強度值相對標準條件的變化率表示。剪切試樣制備后在標準條件下固化7天，然后，放入40℃±2℃的去離子水中168h，取出沖凈，擦干，立即按照GB/T 7124給定的方法進行測量，每種樣品平行試樣至少5個，其平均值與標準條件下7天的剪切強度進行比較，求其百分比。

⑤耐化學介質性測定：用shore A硬度表示。選用的試驗介質為10%(質量分數)硫酸溶液、10%(質量分數）氫氧化鈉溶液、無水乙醇。試驗方法是，制備厚度為10mm±1（完全固化后）的試樣在標準條件下固化7天，然后放入23℃±2℃下不同化學介質溶液中168h，取出沖凈，擦干，立即按照GB/T 531.1測量shore A硬度，每種介質平行試樣至少5個。

⑥耐冷熱濕性測定：用剪切強度值相對標準條件的變化率表示。試驗方法是，試樣制備后在標準條件下固化7天，然后放入23℃±2℃的水中7天，80℃±2℃環境中24h，標準條件下2h，70℃±2℃飽和濕度下7天，標準條件下2h，-30℃±2℃下24h，標準條件下2h后按照GB/T 7124給定的方法測定剪切強度。每種樣品平行試樣至少5個，其平均值與標準條件下的剪切強度進行比較，中間各環節只進行外觀檢查，并記錄有無裂紋產生。

根據第三方檢測報告，該密封膠的物理化學性能均滿足表2中的指標要求。

表2 雙組份硅酮密封膠物理化學性能

（4）裝車驗證及運營考核。通過制作試驗樣件、模擬工況驗證分析，以及密封膠阻燃性能、環保性能、物理化學性能等方面的第三方檢測驗證，該密封膠以及該密封方案滿足小批量裝車應用的要求。下一步將該密封方案在五級修動車組2117列14車上進行為期3個月的裝車驗證，驗證結果良好，貫通部位密封良好，未出現密封膠開裂、融化、脫落等現象。說明該密封方案初步滿足現車施工工藝以及動車組零部件性能要求。后續又分別在高級修動車組2536、2065、2070、2515、2093等5列車進行50萬公里運營考核，考核結果均合格。充分驗證了該密封方案的可靠性。后期有望在新造和檢修動車組上全面裝車應用。

3 結語

本文結合目前動車組上線口各種密封方法的優缺點，介紹了一種優化后的密封方案，使用少量不干膩子填在上線口底部，起到托底作用，然后，使用雙組份膠槍向上線口灌注雙組份硅酮密封膠。待密封膠完全固化后，從上線口下方拆除外露部分的不干膩子。該方案成本較低，能滿足現車施工要求以及動車組零部件的環保、阻燃、物理化學性能要求，經過充分的試驗驗證和裝車運營考核，后續有望在新造和檢修動車組上全面裝車應用。