市域快軌車輛主要部件密封性措施的研究

鄧 長 海

(福州地鐵集團有限公司 機電管理中心，福建 福州 350004)

隨著我國城鎮化進程的加快，各地打造1 h都市圈的需求日益增加，市域快速軌道(以下簡稱“市域快軌”)交通的建設可以緩解城市住房壓力，調整城市布局，滿足城市發展的需要。市域快軌列車(包含市域A型車、B型車、D型車)的運行速度范圍一般在120～160 km/h[1]。

國內部分運行速度超過100 km/h的市域快軌線路曾出現因車廂內壓力變化引起乘客產生耳鳴和其他身體不適的情況。若市域快軌車輛氣密性要求過高，則會增加列車采購成本；若市域快軌車輛氣密性要求過低，則不滿足乘客乘車要求。

國內外學者對列車氣密性進行了一定的研究。徐威主要介紹了國外高速列車氣密性試驗方法及有關參數，建議我國盡早開展高速列車氣密性研究，制定合理的氣密性標準[2]。蘇曉峰等介紹了世界各國的氣密性研究現狀，給出了高速列車的氣密性要求、氣密性標準及氣密性試驗標準，對我國氣密性研究提出了建議[3]。李文夏等在論述空氣壓力波對列車的作用和對乘客影響的基礎上，介紹了日本、歐洲和我國對高速動車組和客車氣密性的要求，以及整車和部件氣密性試驗方法[4]。張寅河等通過對我國某型地鐵列車進行隧道空氣動力學實車線路試驗，得到地鐵列車實際運行過程中車內外壓力變化規律[5]。上述對列車氣密性的研究主要集中在高鐵列車上，而對市域快軌列車氣密性的研究較少。為此，本文將在原有市域快軌快軌A型車的基礎上探討提高車輛氣密性的相應措施。

1 市域快軌車輛通過隧道時車內壓力波特征

以6輛編組市域快軌A型車為例，在隧道凈空斷面積為37 m2、隧道長度分別為2.1 km和5 km條件下，建立計算模型和計算區域。分別在頭車、中間車及尾車距軌面2.5 m處布置多處測點，同時在站臺門和隧道壁面一定距離布置測點。通過壁面函數法和RNGκ-ε湍流模型配合，對流項采用三階精度的修正的QUICK格式，擴散項采用經典的二階中心差分格式，采用SIMPLE算法對模型進行仿真計算。車輛以160 km/h的速度通過2條長度不同的隧道時，車內3 s內的壓力變化值如表1所示,表中τ為整車密封性常數。車輛通過2條隧道時車內壓力變化見圖1。

表1 車輛通過2條隧道時車內3 s內的壓力變化值 Pa

圖1 車輛通過2條隧道時車內壓力變化圖

從表1、圖1可以看出，車輛通過2.1 km隧道時車內壓力變化比通過5 km隧道時車內壓力變化明顯。當τ≤3時，車內壓力變化均大于0.8 kPa/3 s；當τ≥6時，車內壓力變化均小于0.8 kPa/3 s。

參照《鐵路隧道設計施工有關標準補充規定》(鐵建設[2007]88號)第13條“當線路中隧道所占比例大于25%或每小時通過隧道大于4座時，單線隧道允許的最大瞬變壓力宜為0.8 kPa/3 s”，建議市域快軌車輛密封性要求為τ≥6。

2 市域快軌車輛部件密封性設計及實現

2.1 市域快軌車輛部件密封性分析

由上述公式可知，要達到市域快軌車輛密封性τ≥6的要求，車輛各部件也需要進行密封性管理。

2.2 市域快軌A型車密封性分析

市域快軌A型車車體采用鋁合金和不銹鋼材料制成。為了便于乘客上下車，在車體側邊設有車門，車體內設有座椅、窗戶、乘客顯示系統，車頂安裝空調機組，車體之間設有貫通道連接。

由于車門、空調直接連通車體與外部空氣，貫通道直接連接2節車體，因此車門、空調、貫通道等部件和車體結構對整車密封性影響較大。

2.3 市域快軌A型車主要部件密封性措施

2.3.1 車體結構密封性

鋁合金車體經組焊后形成一個整體，但由于需要在車體上安裝車門、車窗、空調以及各種電氣和供風管道等，在車體上預留了管道和電纜的穿線孔洞。如果這些孔洞在安裝相應的設備管路后沒有采取相應的密封措施則會漏氣，影響旅客的乘坐舒適性。

車體孔洞采用的密封工藝主要有焊縫全焊透、段焊加抹密封膠以及密封膠密封3種。針對長焊縫，采用全焊透方式以保證車體的密封性；針對局部區域，為了減少焊接變形，采用段焊加抹密封膠或直接采用密封膠連接，以保證連接強度和車體密封性。

2.3.2 車門密封性

市域快軌A型車車門與車體外表面采用一層密封膠條密封，當左右兩門板關好后車門四周的橡膠結構會緊壓在門框上。市域快軌A型車加強車門密封性的具體措施如下：

(1) 在門板中下部增加下擋銷或加鎖鉤增強密封性，可避免當車門下部門板橡膠未徹底壓緊在門框上時出現嘯叫的情況。

(2) 改進密封膠條結構。采用雙密封形式，內部密封膠條負責密封性，外部密封膠條負責防塵、防雨雪及保護內部密封膠條(圖2)。

2.3.3 貫通道密封性

市域快軌A型車加強貫通道密封性的具體措施如下：

(1) 在折棚與車體框連接處、車體框與端墻連接處均采用 EPDM 橡膠條密封(圖3)。

圖3 貫通道密封措施圖

(2) 采用雙層棚布結構，整體厚度增加，對于內部與外部的氣壓變化適應性強。

2.3.4 空調密封性

車廂的密封除了車體結構、車門及貫通道外，還包括與外界相通面積最大的空調廢排風口與新風進口。市域快軌A型車空調加強密封性應增加壓力波保護系統。在列車高速通過隧道時，壓力波保護系統壓力控制裝置中的壓力傳感器接收外部壓力改變信號，通過控制單元快速關閉新風進口和廢排風口,關閉車廂與外部空氣之間的通路，保持車內壓力穩定，并在通過隧道后解除保護，恢復正常工作狀態。

3 結束語

市域快軌交通正逐步成為全國城市軌道交通建設的熱點，市域快軌列車的生產制造也將進入批量化時期。通過對市域快軌A型車密封性的研究，可為后續市域快軌列車的設計及生產制造提供參考。