高速動車組空調機組安裝設計與試驗驗證

田堂冰

（青島四方龐巴迪鐵路運輸設備有限公司工程部，山東 青島 266000）

前言

當前動車組空調多采用一體機安裝在車頂，并突出車頂表面一定高度。隨著動車組速度的不斷提高，為減少運行阻力，降低氣動噪聲，實現良好的空氣動力學性能，對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。常規解決方法是在突出車頂的空調區域增加導流罩，消除尖銳棱邊，改善局部形狀，但是不能避免空調突出車體輪廓。

時速 380km/h動車組對空調機組的安裝進行了優化設計，整個空調機組沒有任何部件突出車頂外部，而且空調機組外輪廓與車體輪廓完美融合成一體；同時，空調機組安裝滿足車輛密封性設計要求，包括氣密性、水密性，以滿足車內乘客舒適化要求。

1 空調機組安裝結構

圖1

圖2

空調機組位于車頂圓弧面上，機組外形與車體外輪廓完全吻合，見圖 1。空調機組從車頂外部吊裝安裝。車頂開口內部兩側墻上設有支架用于支撐車內新風道、回風道、廢排風道與空調風口連接部件，見圖 2。車頂開口沿車體縱向兩側是平面安裝面，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，即作為空調機組安裝面，又密封住車頂型材斷面，實現車頂型材內腔的密封，見圖3。

圖3

空調機組與車體的連接，在兩側平面上通過26組螺栓連接，安裝結構見圖 4，空調機組與車體之間有一個支撐梁，支撐梁附帶一個凹槽，用來放置密封膠條，支撐梁與車體、空調接觸面使用密封膠，以確保安裝面的密封。

圖4

沿車體橫向兩端安裝結構見圖 5，空調機組與鋼結構之間放置密封膠條，旁側使用二次密封膠條，最后打上密封膠。

圖5

2 空調機組安裝的強度計算

強度計算主要校核鋼結構型材接口強度、焊縫強度和螺栓連接強度。計算選取空調附近一段鋼結構建模；加載工況根據EN12663規定執行，縱向+/-3g,垂向+3g；螺栓連接評定按照VDI 2230執行。計算結果滿足要求，見圖6和圖7。

圖6

圖7

3 空調機組安裝的密封性

3.1 氣密性

為保證旅客及乘務員的安全和舒適性，動車組采用空氣壓力密封方式設計。整車的氣密性要求能保證在其以高速通過隧道時產生的壓力差變化不會影響乘客的舒適度，列車在單車整備狀態下，關閉車窗、車門以及空調出風口，車內氣壓從+4000Pa降低至+1000Pa的時間應超過50秒。列車的密封性由車體結構、車窗、車門、風擋、空調通風系統的風道以及穿“墻”的電纜、氣管、水管等共同保證。空調單元安裝作為整列車密封設計的一部分，其密封設計與整列車密封設計要求相同，根據分配比例，空調與車體、空調與新風道之間總的泄漏面積不大于0.88cm2。

密封試驗選取包括空調機組在內的一段區域作為測試模塊，該區域由鋼結構、空調、端門密封工裝、外門密封工裝等組成一個密閉區域，見圖8。該模塊長度4.8米，容量45.68立方米。端門上開有供氣源接口，壓力傳感器和數據輸出接口，測試結果可直接輸出到終端電腦進行數據分析處理。

圖8

實驗結果：測試模塊內部氣壓從+4000Pa降低至+1000Pa的時間超過80秒，完全滿足氣密性要求。

3.2 水密性

水密封通過對整列車進行淋雨實驗來驗證，將列車牽引到淋雨試驗臺，使空調區域完全置于噴嘴噴淋范圍內，水壓設置0.1～0.4Mpa，淋雨時間15～30分鐘，檢查車內空調安裝接口無任何漏雨情況。見圖9。

圖9

4 結論

上面介紹的空調機組安裝結構，外型上滿足了整列車的外輪廓流線型設計要求，降低了空氣阻力，減少了氣動噪聲；同時可實現車輛氣密性、水密性設計要求，提高車內舒適化程度，可為動車組其它外置設備的安裝設計提供一定借鑒。