軌道交通列車門防水密封性測試技術研究

許文君，馮仕良，曾俊鋒，謝瑞峰

（1.廣州建設工程質量安全檢測中心有限公司，廣東 廣州 510440；2.廣州建筑股份有限公司，廣東 廣州 510030；3.江蘇城鄉建設職業學院，江蘇 常州 213147）

0 引言

隨著城市之間的聯系交流非常密切，軌道交通的城際鐵路列車成為人們出行最常用的公共交通工具。城際列車在高速運營工程中，時常遇到下雨天氣，這就要求列車具有較好的防水性能，特別是對經常啟閉的列車門，在較高風壓下的密封性尤為重要。因此對列車門樣機進行水密性能測試很有必要。

相關研究表明，閻雪源等[1]、王姣等[2]、陳明等[3]、李錦偉等[4]分析了列車門的技術水平，介紹了列車門的結構與氣密性的保證措施與建議，以及在密封膠條的選用方面進行了分析與優化建議。黃陽等[5]介紹了列車門系統綜合檢測儀研發，著重論述了檢測儀的功能模塊與硬件部分設計，主要針對列車門的開關門功能與力學方面的測試，未對列車門水密性能方面進行研究。楊清林等[6]通過設計研制試驗設備，模擬了高速列車塞拉門在高速運行時承受的空氣壓力波載荷，檢測車門不同部位的變形情況，實現了對高速列車塞拉門受到靜載及交變載荷時數值分析結果的驗證，為高速列車塞拉門的設計提供實驗依據，未涉及列車門的防水密封性測試內容。閻立樞[7]和李楊等[8]采用仿真分析和試驗的方法并結合相關標準指標要求，對整車進行氣密性設計與試制；通過現場空氣動力學試驗，對整車全線運行的車內外壓力變化情況進行分析，以及列車氣密性設計與試驗，并提出了列車密封性保障措施，可知列車時速120km/h 的內外壓差可達750Pa，250km/h 高速列車內外壓差可達4000Pa。相關的技術標準[9-10]也未見這方面測試的內容，綜上，城際鐵路列車與地鐵地上運行時列車門防水密封性測試尚未見報道，開展相關測試技術研究很有必要。

1 測試技術

1.1 技術設備

根據城市軌道交通列車門的防水性能要求，開展門體水密性能測試技術研究。首先制定測試工況，列車在露天運行過程中，大多數時間承受負風壓荷載，在列車高速進隧道，或者慢速進站停車時，存在正風壓荷載作用情況，這時如遇下雨天氣，就要求列車門具有良好的密封防水性能。本測試技術基于列車門承受風雨疊加的作用工況，模擬列車門的工作環境，開展門體水密性能測試技術設備研究。

按照以上測試要求，技術設備應具有列車門試件安裝、供壓、淋水、計時的功能，并制定測試方法步驟。本技術測試設備正面和側面分別如圖1、圖2 所示，由測試壓力箱、列車模型試件、列車門、試件密封結構、鼓風機、淋水設備構成。

圖1 測試設備正面

圖2 測試設備側面

首先，通過獲得列車門廠提供的列車門及其模型試件的圖紙資料，列車模型試件包含列車門與固定部分，分析列車模型試件的大小與連接形式，以及邊緣構造特點，設計研制列車模型試件安裝檢測所需的測試壓力箱，壓力箱采用鋼結構形式，由龍骨與封板構成，內設凈寬1.5m 的人員操作活動空間，高度與長度根據試件尺寸而定，整體結構穩定性滿足試件安裝與測試風壓要求。壓力箱設計試件安裝的對連接結構，可根據試件尺寸大小任意調整。

試件密封結構設置于試件邊緣與壓力箱密封板之間，使得整個測試壓力箱在試件安裝完成后，形成一個完整的密封箱結構，試件密封應牢固，具有足夠的風壓承載能力，一般有鋼龍骨與木板構成，縫隙通過打注密封膠保證密封性。鼓風機設備提供測試所需的氣壓，在試件淋水的同時給予試件密封箱一定的壓力，保持試件內氣壓低于試件外氣壓，我們所稱為正壓，以測試列車門阻止水進入內部的防水能力。鼓風機具有提供波動風壓的能力，能提供周期性的反復風壓能力，功率根據壓力箱空間、漏氣量、風壓大小計算確定，一般為60kW。淋水設備為列車門淋水的裝置，由水源、水泵、水管、噴頭以及水管水架構成。噴頭出水口具有一定水壓力，滿足測試要求。噴淋水管水架尺寸根據列車門大小而定，可覆蓋整個列車門，設計可移動式。噴頭提供霧化均勻的淋水，噴淋角度50°，設置間距500mm，距離門體1000mm。水管一般采用直徑25mm 塑料管，水泵提供一定的水壓力，滿足噴頭出水壓力要求，水源滿足測試水量要求。

1.2 測試步驟方法

進行列車門的水密性能測試，一般包含測試前的準備、測試過程、測試后數據記錄與報告的流程，如圖3所示。

圖3 測試流程

測試前準備工作包括審核列車門技術資料，制定測試方案，采用壓力分級淋水測試方法，分級壓力參考建筑外門窗氣密、水密、抗風壓性能檢測方法[11]中的水密性能定級加壓順序，測試方案如圖4 所示，試件安裝及密封，測試技術設備的調試。

圖4 測試方案

在測試準備工作完成后，試件完成安裝，經檢查與技術資料無誤后，密封檢查無問題，設備調試正常后，按測試方案進行正式測試過程，具體如下：①測試人員進入壓力箱，觀察測試過程的滲水情況，或采用攝像頭監控的形式觀察，關閉壓力箱密封門。②列車門啟閉5 次，啟動風機設備，按測試方案中壓力加載正壓力。③開啟淋水設備，按測試方案的流量調整大小，同時開始計時。④測試人員觀察持續觀察列車門滲水情況，按測試方案，定時記錄。⑤在方案制定壓力下持續淋水一段時間無滲漏，進入更高壓力下了的淋水測試，步驟同上。⑥按方案完成測試，或中間有滲水情況，停止測試。⑦測試完成。

完成測試后，編寫測試報告，根據項目技術資料、委托資料、測試方案，以及測試結果數據與圖像資料，編制城市軌道交通列車門水密性能測試報告。

2 技術應用及評價

2.1 試件介紹

試件尺寸（寬×高×厚）為1560mm×2052mm×32mm，列車門的組成材料為玻璃，厚度：5C+11A+4C，鋼化玻璃；門板粘接骨架為鋁合金材料選用鋁板為1mm 鋁合金板材。

設計性能要求之防水密封性能：在門關閉的情況下，內表面無可見的水滴流。可以有單獨的水滴。僅允許在密封件的前沿有水滴流，任何進來的水應該不影響任何門部件的功能。

2.2 測試過程及數據

將門體安裝到試驗臺架上，進行如下試驗。圖5 為樣機淋水，圖6 為樣機淋水10min 后檢查。

圖5 樣機淋水

圖6 樣機淋水10min 后檢查

技術參數如下：水流壓力3bar，流量：14L/min，噴嘴數量：5 個，噴頭到門的距離1m，射流角：50°，列車門內箱體壓力最高750Pa，分級壓力測試，每級淋水時間5min，觀察滲漏情況。

測試結果如表1 所示。

表1 測試結果數據

2.3 結果分析

（1）本列車門在門體關閉的情況下，最高靜壓力750Pa，有水滴流成線，為較嚴重滲漏情況，不滿足工程設計要求，建議調整列車門設計方案。

（2）本列車門水密封性能最大壓力700Pa，內表面有單獨水滴，未見水滴流淌成線現象，輕微滲漏，不影響門體部件功能。

3 結語

因城際鐵路與城市地鐵列車門具有一定的防水性能要求，本測試技術針對列車門承受風雨疊加的作用工況，模擬列車門的工作環境，開展門體水密性能測試技術研究。通過擬定門體水密性能測試方案，研制了技術設備。本文創新性在于：①本技術提供了一套完整的列車門水密性能測試設備裝置，具有列車門試件安裝、供壓、淋水、計時的功能，由測試壓力箱、列車模型試件、列車門、試件密封結構、鼓風機、淋水設備構成。②本技術提供了一種列車門水密性能測試流程與測試方案，得出列車門水密性能評價方法。③本技術經工程實例應用，具有很高的實用性，達到預期目的，滿足工程檢測要求。