鐵路客車用蓄電池箱箱門結構優化

王倩 王佳利

摘要：以鐵路客車蓄電池箱為研究對象，針對蓄電池箱常見箱門變形和密封不嚴等問題，對箱門的結構進行優化，并通過靜強度分析和IP防護實驗來驗證優化結果。

關鍵詞：蓄電池箱門;有限元;優化

蓄電池是軌道車輛的重要設備，它為車輛在應急情況下提供通風、照明、監控、通信等設備的后備電源，蓄電池箱是蓄電池的承載構件，對列車的安全穩定運行起著至關重要作用。鐵路客車蓄電池箱由于在設計、生產制造、運行使用等方面的不足，時常出現蓄電池箱故障，多為箱門密封不嚴，使內部電器件不工作，使車輛出現安全隱患。改進蓄電池箱門的內部結構，使外露蓄電池箱滿足密封性能要求，來提高鐵路客車運營的安全性。

一、結構改進

（一）蓄電池箱構成

鐵路客車蓄電池箱多是通過頂部吊鉤安裝在車體底部主橫梁上，直接裸露在車廂底部，在運行過程中環境惡劣，多塵多雨。蓄電池箱主要包括蓄電池箱箱體本體、小車組成、箱門組成、導軌組成、蓄電池箱通風排氣裝置等。

（二）箱門構成

蓄電池箱箱門主要包括門板、內部加強筋、密封膠條、掛連鎖、四角鎖和防脫搭扣等零部件。

目前鐵路客車多用空心密封膠條卡裝在門框上，通過門軸和四角鎖的拉緊力來壓縮安裝在門框上的密封膠條，使門板與膠條面接觸，由于門的尺寸偏大和門板自身變形嚴重，即使在門壓緊的情況下也會在門板中間邊緣處出現縫隙，在運行過程中會有塵土和水進入，使得整車供電出現安全隱患。

（三）箱門新結構

基于以上安全隱患，設計了一種全新的門密封結構，如圖1所示，蓄電池箱箱體門框處裝實心矩形密封膠條（滿足 DIN5510-2的阻燃要求），門關上時，扭緊箱蓋上的四角鎖，門板邊緣壓緊密封膠條，起防水保護，并設有箱門防脫裝置，有效避免箱門意外脫落。在門上部設三個四角鎖，配專用鑰匙。鎖緊時，順時針旋轉到紅點標記位;開啟時，逆時針旋轉到綠點標記位。

此種結構能有效的避免密封膠條壓不結實狀況，密封膠條的硬度和厚度可以根據箱體的具體尺寸進行更改。同時此種結構蓄電池箱箱門取消了四周加強梁，減少了焊接量，有效的杜絕了由焊接引起的門板變形情況。

二、靜強度分析

由于新結構取消了門板四周加強筋，對門板進行了輕量化設計，為了驗證門板強度的可靠性，對門板進行了靜強度分析。依據標準EN12663，參考材料標準GB/T4237-2007《不銹鋼熱軋鋼板和鋼帶》;GB/T 3280-2007《不銹鋼冷軋鋼板和鋼帶》;GB/T 14975-2012 《結構用不銹鋼無縫鋼管》;GB/T1220-2007《不銹鋼棒》，安全系數S取1.15。在有限元計算中將列車在運行中加速度載荷進行組合，組合出8種工況，蓄電池箱箱門在各個載荷工況作用下的最大應力出現在門板側面折彎處（圖2），最大應力值為71.9MPa，小于材料的許用應力178MPa，滿足強度設計要求。

三、IP防護實驗驗證

為了驗證新型結構蓄電池箱箱門的密封性能，滿足蓄電池箱外殼防護等級相關要求，蓄電池箱整體防護應符合GB 4208-2008 IP54的規定（通風板、漏液孔、出線管處除外），按GB 4208-2008中規定方法進行防水IPX4、防塵IP5X性能試驗。試驗結果，箱體內部沒有灰塵進入，沒有水滲入。

四、結論

對列車用蓄電池箱箱門進行了優化，通過有限元靜強度分析驗證了箱門的強度可靠，通過密封等級實驗驗證了箱門的防塵和防水性能。為鐵路客車用蓄電池箱的安全性提供了可靠依據，為鐵路安全運營提供了保障。

參考文獻：

[1]EN12663-1：2010《鐵路設施-鐵路車輛車身的結構要求 第1部分：機車和客運車輛》.

[2]朱琳，田川，韓春陽，等.HXD1B 型機車蓄電池常見故障原因分析及處理[J].鐵道機車與動車，2016（08）：40-42.