動車組司機室標志燈罩漏雨故障分析

韓玉紅

（南車青島四方機車車輛股份有限公司，山東青島 266111）

1 引言

動車組，簡稱EMU（Electric Multiple Units），是城際和市郊鐵路實現小編組、大密度的高效運輸工具，以其編組靈活、方便、快捷、安全、可靠、舒適為特點，備受世界各國鐵路運輸和城市軌道交通運輸的青睞［1］。自2004 年國家發改委與鐵道部聯合印發《大功率交流傳動電力機車技術引進與國產化實施方案》和《時速200 公里動車組引進與國產化實施方案》，到2006 年國內首列國產化時速200km/h動車組下線，再看今天最高運營速度可達380km/h的高速動車組“貼地飛行”于武廣、京滬、京廣等鐵路客運專線，中國已全面進入高鐵時代。

隨著動車組車輛速度等級和投入數量不斷提高，列車運營過程中故障的數量和種類也隨之增加，特別是300km/h以上高速動車組技術走在世界的前列，缺少可借鑒經驗，同時試驗條件下難以模擬高速運營中復雜環境因素對車輛各部件的影響。所以針對動車組運用過程中的故障制定快捷、有效的措施，是其運營的前提和安全的保障，是提高高速列車效能的重要途徑，也是提高車輛效率、可用性，增強鐵路運輸企業競爭力的一個重要手段。本文結合動車組司機室標志燈面罩漏雨的故障分析，通過密封膠性能研究、淋水試驗等措施制定合理的修復方案，并在分析國內檢修技術基礎上，提出高速動車組維修性設計、完善高速列車故障診斷系統和提高列車的可用性的合理化建議。

2 動車組司機室標志燈面罩漏雨現場調查

通過對漏雨的車輛進行排查，水是由司機室車內頂板滴下，漏雨位置判定為司機室標志燈聚碳酸酯面罩與車體接觸密封區域。同期出廠的車輛中，漏雨只發生在個別車輛，初步分析發生漏雨的可能的原因有：（a）聚碳酸酯標志燈面罩與車體間密封膠老化失效；（b）聚碳酸酯標志燈面罩與車體間密封膠被運營環境中的沙石等異物損傷；（c）密封膠涂打飽滿度及底涂劑應用的規范性等施工過程的控制。

3 動車組司機室標志燈面罩漏雨故障分析

3.1 聚碳酸酯標志燈面罩與車體間密封膠老化失效分析

動車組司機室標志燈面罩材質為聚碳酸酯玻璃，與車體間密封采用聚硫和硅酮兩種類型的密封膠。底層使用的雙組分聚硫密封膠，是以液體聚硫橡膠為主體，配以硫化組分構成的高性能密封材料［2］，具有良好的氣密性，表l 給出了各類密封膠的水蒸氣及氣體的透過性。表層使用的單組份硅酮密封膠，是以線型聚硅氧烷為主要原料的密封材料，也稱有機硅密封膠。硅酮密封膠的高分子主鏈主要由Si-O-Si 鍵組成，在固化過程中交聯劑與基礎聚合物反應形成網狀的Si-O-Si 骨架結構，由于Si-O 鍵較高的化學鍵能，使其具有優異的耐高低溫性能和耐候性能，如表2 所示。經過對漏雨車輛表層密封膠的排查，未發現局部粉化、發粘、龜裂、斑點、起泡及變形等老化現象。

老化是一種不可逆的變化，指高分子材料在加工、貯存和使用過程中，由于受內外因素的綜合作用，其性能逐漸變壞，以致最后喪失使用價值的現象［4］。如果密封膠發生老化現象，最直接的現象就是彈性下降，將削弱其抵制水蒸氣、氣體的作用，嚴重時就可能發生漏水的故障。斷裂伸長率是將試樣在拉力機上以一定速度拉斷時，其伸長部分與原長度之比，是衡量密封膠老化的重要指標。將表層密封膠試樣制備為啞鈴型（1 型），在標準條件下放置約7d，按照《GB/T 14522-2008 機械工業產品用塑料、涂料、橡膠材料人工氣候老化試驗方法 熒光紫外燈》［5］“附錄C 熒光紫外燈暴露試驗的典型試驗條件”中“暴露周期類型2”規定進行耐紫外光老化試驗：光源為UV-A（340nm），輻照度（0.76±0.02）W/m2·nm，60℃8h 干燥（光照），50℃4h 冷凝，試驗進行1500h，試驗結束后，在標準條件下狀態調節24h，然后測定斷裂伸長率。老化試驗后密封膠樣品和現車裁剪密封膠樣品，按照《GB/T 528-1998 硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應力應變性能》［6］制作成啞鈴型（1 型），膠膜厚度為2mm±0.5mm，以500mm/min的速度勻速拉伸，檢測其斷裂伸長率結果如表3 所示。

表1 各類密封膠的水蒸氣及氣體的透過性

表2 幾種化學鍵鍵能

表3 表層硅酮密封膠斷裂伸長率檢測

密封膠樣品人工加速老化試驗1500h 后，表面未出現局部粉化、發粘、龜裂、斑點、起泡及變形等老化的現象，彈性保持率為85%；現車樣品斷裂伸長率為562%，彈性保持率為94%，高于老化試驗樣品的彈性保持率。從聚碳酸酯標志燈面罩與車體間密封膠的表面狀況和彈性保持率證明：表層硅酮密封膠未出現老化失效現象，不是造成漏雨故障的直接原因。

3.2 聚碳酸酯標志燈面罩與車體間密封膠異物損傷分析

圖1 表面膠層損傷情況

圖2 壓條拆除后密封膠狀況

通過對漏雨車輛密封膠的排查，發現部分密封膠有明顯缺損的現象，如圖1所示。缺損的原因是列車高速運營條件下，受到環境中沙石等異物的撞擊，但損傷只發生在表層硅酮密封膠，未深及底層聚硫密封膠。所以聚碳酸酯標志燈面罩與車體間密封膠被運營環境中的沙石等異物損傷同樣不是導致漏雨的直接原因，但如果損傷面較大將成為漏雨故障的隱患。

3.3 聚碳酸酯標志燈面罩與車體間密封膠施工質量分析

經過淋雨試驗、車窗拆卸和膠粘劑施工分析，漏雨故障與施工過程的控制有直接的影響。在壓條拆除后，發現壓條與車體間的密封膠存在很多空隙，即密封膠涂打量不足或壓條按壓力度不夠，如圖2 所示。

3.4 聚碳酸酯標志燈面罩漏雨原因分析

司機室前窗是動車組運營過程中承受風剪切力最大，也是最容易受到環境中沙石等異物撞擊的區域之一。動車組運營前的氣密性和淋雨試驗能夠滿足技術指標要求，而當聚碳酸酯標志燈面罩與車體間密封膠受到外力的沖擊導致破損，破損區域又與壓條下密封膠空隙相連通時就發生了漏雨現象。

4 動車組司機室標志燈面罩漏雨改進措施

4.1 運營中動車組臨時處理措施

對于運營中動車組，首先使用壁紙刀修整破損區域，保證修補區域表層平滑、無松動的密封膠；使用無紡布除凈膠條周邊的水和灰塵，在待修補區域四周擴大20～50mm的范圍刷涂專用底涂劑，以增加原有膠層和修補膠層的附著力，要求覆蓋聚碳酸酯標志燈面罩與車體部分；底涂劑干燥20min 后，對底涂劑刷涂區域涂打與現車相同的硅酮密封膠；密封膠自然干燥16h 以上允許上線運營；修補的同時，對施工車輛的車號和區域進行詳細記錄，便于在高級修程時進行徹底修復。

4.2 高級修動車組處理措施

動車組達到高級修程時，對于運營過程中發生漏雨故障，已采取臨時處理的車輛按照如下步驟進行徹底修復：司機室前窗及車體防護→拆除標志燈正面罩四周壓板→割除原車密封膠(包括壓條以及聚碳酸酯標志燈面罩與車體間密封膠)→刷涂底涂劑→干燥20min→恢復聚硫密封膠→恢復壓條→干燥24h→恢復硅酮密封膠→干燥48h。

在修復過程中，嚴格控制底涂劑干燥時間和密封膠的涂打。底涂劑要求干燥20min 以上，密封膠涂打飽滿、均勻，保證壓條與車體間無空隙。對于司機室前窗密封膠有明顯缺損的車輛，按照圖3 所示步驟進行檢查，如發現漏雨故障按照上述步驟進行修復。

圖3 漏雨故障普查步驟

5 高速動車組檢修技術發展趨勢展望

以往的檢修觀念是注重檢修對設備效能的恢復和可靠性的保持，主要包括定期維修（又稱計劃修）、視情維修（又稱狀態修）和事后維修（又稱故障修）三種方式［7］，定期維修和視情維修均屬于預防性的，而事后維修方式則是非預防性的。目前在借鑒國外檢修技術的基礎上，國內高速動車組以可靠性、舒適性為中心，實行計劃定期檢查和整備與監控預報狀態修理相結合；單元部件換件修理、壽命管理以及主要元部件實行高度專業化集中修理相結合的維修制度。

未來高速動車組檢修技術要注重維修性設計，就是從設計階段賦予高速動車組方便、迅速地進行維修的特性，提高RAMS（可靠性、可用性、維修性和安全性）、保障性和經濟性（壽命周期費用）；完善高速列車故障診斷系統，包括地面故障診斷系統和車載故障診斷系統，及時以信息為依據，準確、完整地給予高速動車組故障分析和決策；依托維修、保養及整備(包括排污)工作可并行作業，且設備先進的維修管理中心，即高速動車組維修基地(或稱為動車段)，縮短列車的維修停時，提高列車的可用性，實現高速動車組安全可靠、舒適正點、周轉迅速地運行。

［1］林曉言.高速動車組的重要經濟影響［J］.中國鐵路，2007（4）：45-47.

［2］黃正強，宋秋靈，劉暢，等.改性聚硫密封膠的研制［J］.中國建筑防水，2010（18）：25-28.

［3］邢鳳群，崔洪，郭月萍，等.聚硫密封膠的性能特點及應用［J］.粘接，2007，18（5）：53-55.

［4］馮新德，等.高分子辭典［M］.北京：中國石化出版社，1998.

［5］GB/T 14522-2008，機械工業產品用塑料、涂料、橡膠材料人工氣候老化試驗方法熒光紫外燈［S］.

［6］GB/T 528-2009，硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應力應變性能的測定［S］.

［7］劉麗影，劉繼剛，劉繼.我國高速動車組檢修制度［J］.同濟大學學報，2001，29（8）：1000-1003.