CRH6F 型城際動車組雙開塞拉門關鍵技術研究

王輝

（南京康尼機電股份有限公司，江蘇 南京 210038）

CRH6F 型城際動車組定位為新經濟結構下的一小時都市圈，相對地鐵車輛具有運行速度快、加速快、編組靈活、載客量大等特點，門系統開度大選用雙開塞拉門系統，由于CRH6F 型動車組需要考慮正線與200Km 等級列車交會，因此，氣密性要求車廂內氣壓最高可充至5200Pa，從4000Pa 降至1000Pa 時間大于50S。相對于城軌雙開門系統，需要解決車門的鎖閉技術、密封技術及舒適性（隔音隔熱性能）。

1 關鍵技術

1.1 密封技術

CRH6F 型城際動車組定位作為城際快速列車，載客量大，停站時間短，因此,必須采用1300 開度以上的雙開塞拉門。而目前雙開塞拉門僅使用在城市軌道車輛上，城軌車輛最高運行速度為120Km/h,并且會車壓力小。城際雙開塞拉門系統在城軌雙開塞拉門基礎上進行結構優化，重新設計密封結構。

（1）整體式密封門框。目前,城軌車門門框采用拼接結構，然后,在拼接處打膠。而城際雙開塞拉門系統由于整車要求有氣密性，因此,與門扇配合的門框必須是整體焊接而成，輪廓度要求高。

（2）整體式密封膠條。門系統的密封性能是影響列車密封性能和旅客舒適性的主要因素之一,因此，密封型式和密封材料的研究是保證密封性能的關鍵。

目前，國內外成熟的做法有兩種：

充氣密封：既在門板和車體之間設置膨脹膠條，門鎖好后給膨脹膠條充氣，膠條膨脹填補門板和車體之間的空隙從而達到密封效果。這種方法的優點是密封效果優良，但結構較復雜可靠性較低，但是，密封性能受到氣源和電源的影響較大，安裝在門扇上的充氣膠條容易損壞而無法實現密封。

多重壓力密封：首先，門板和門框間通過“八”字型的雙唇密封膠條在主密封面實現氣密，同時，在門扇外側的輔助密封面設置膠條，提升密封效果。

康尼公司CRH6 動車組側門采用多重壓力密封結構，該結構在青藏鐵路側門上使用，有多年的運營業績，滿足了低氣壓、高寒、高紫外線等惡劣環境應用。多重壓力密封如圖1 所示，關門時，門板在鎖閉裝置作用下受到一個向前推和向內收的力，此力在門板前端楔形塊的作用下使得整個門向內擠，在這種力的作用下膠條受到如圖9 所示的壓縮效果約5mm，而膠條沿門扇形成一個密封環（如圖2 所示），從而達到整體的密封效果。此項技術的關鍵在于要給門頁一個持續的壓力，即使在門扇收到會車壓力波時，也不至于影響密封。

圖1 密封膠條結構

圖2 密封膠條運動方向

門扇中部采用迷宮式膠條，在門扇鎖閉到位后實現中部密封。通過有限元分析，門扇在受到最大的會車壓力(5200Pa)時,門扇周邊變形為3.31mm，門系統密封性不受影響。

圖3 門扇位移云圖

1.2 鎖閉技術

（1）絲桿螺旋鎖閉。在承載驅動機構有一個被動機械鎖閉結構，門系統鎖閉機構集成在絲桿螺母中。采用的是變導程絲桿：正常導程段，變導程段，導程為零的鎖閉段（如圖4）。

鎖閉的滾動銷在絲桿螺旋槽整車導程段中滾動，實現門扇的移動；當門扇關閉即將到位時，即滾動銷在絲桿關門的末端進入了變導程段和零導程段，此時絲桿轉動實現對門的鎖閉（如圖5）。

（2）門扇中部輔助鎖閉。雙開塞拉門關門后是兩個門扇對插結構，門扇打開通過無影響。為了提高門扇的密封性能，只能在單個門扇前側下部增加下檔銷，在會車或者受壓時，減小門扇的變形（如圖6）。

圖4

圖5

圖6

（3）門扇后部輔助壓緊。為了提高門系統密封性能，在門扇后側增加一個氣動輔助鎖。當門扇在電機作用下關閉到位后，輔助鎖電磁閥得電供氣，鎖閉氣缸推動承載軸轉動，進入推動鎖舌運動，使得鎖舌壓緊門扇鎖扣，保證門系統密封；當車輛降速停車后，當門控器收到釋放開門信號時，輔助鎖電磁閥失電鎖閉氣缸自動排氣，承載軸縮回，鎖舌自動復位，與門扇鎖扣脫離（如圖7、8）。

圖7

圖8

1.3 隔音技術

由于城際列車對門扇的剛度強度、隔音、隔熱等性能要求較高，而傳統的鋁蜂窩無法滿足隔音隔熱的要求，因此，需要尋找新的門扇復合結構以滿足門扇的剛度強度、隔音、隔熱的要求。

門扇隔音研究：聲波在板中傳播實際是聲波使板產生振動，從而向另一側輻射，板的振動可以用力阻抗來表示。

均勻單層板聲傳播分為四個階段：

（1）當頻率比較低時，此時，剛度起決定作用，板振動隨著頻率的提高而增大，隔聲量隨著頻率的增大而較低。

（2）當頻率提高到力阻抗最小，等于板振動最大，即產生共振。此時，隔聲量最小，板的阻尼起決定性作用。

（3）當頻率繼續提高，此時面密度起決定作用，板振動隨著頻率的提高而減小，隔聲量隨著頻率的增大而增大。

（4）當頻率提高到臨界頻率時，板出現吻合效應，隔聲量出現波谷。

門扇隔熱研究：門扇結構一般由鋁型材焊接而成的框架、鋁蜂窩夾層、金屬（鋁合金或不銹鋼）蒙皮組成。主要影響因素如下。

（1）一般情況下，金屬材料的導熱系數最大；非金屬的固體材料的導熱系數次之；液體的導熱系數較小，氣體的導熱系數最小。所以，結構件的材料應選用導熱系數低的材料。

（2）型材和蒙皮都是金屬材料，導熱系數一般比較高，這是結構的其他主要性能要求所決定的。但是，在極其特殊的情況下，可以增加其他措施。

（3）以型材為骨架在蒙皮之間填充隔熱材料（導熱系數很低的材料）如陶瓷纖維、纖維增強尼龍、三元乙丙橡膠等。

保溫隔熱材料呈纖維狀與多孔結構，其骨架間間隙和空腔內含有熱導率極小的介質，這些介質在保溫隔熱材料中很少流動或者不流動，如巖棉、礦渣棉、微孔硅酸鈣、膨脹珍珠巖、泡沫塑料與發泡石棉等。

期間研究了酚醛發泡填充玻纖復合材料（以下簡稱玻纖復合材料）、PET 泡沫、紙蜂窩等。經過反復試驗和比較，選擇PET 泡沫和隔聲氈的復合結構作為門扇填充材料，這種結構強度剛度高、隔音隔熱好、工藝相對簡單，滿足城際列車的要求。

2 結語

本文介紹在城軌塞拉門基礎上，針對城際平臺的特殊性對門系統進行分析，對門系統鎖閉結構、密封結構及隔音結構進行優化后，可以滿足快速乘降（開度1300mm，開關時間≤3s），又要滿足氣密性（2.6kPa 降到1kPa 時間≥210s）及氣密強度（交變氣壓±2.6kPa、最大氣壓5.2kPa）要求。