施曉芳 時(shí) 蒙 黃沈閱 張 麗（南車(chē)南京浦鎮(zhèn)車(chē)輛有限公司動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì)部，江蘇 南京 210031）

地鐵車(chē)輛引上線密封方案研究

施曉芳 時(shí) 蒙 黃沈閱 張 麗
（南車(chē)南京浦鎮(zhèn)車(chē)輛有限公司動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì)部，江蘇 南京 210031）

摘 要：本文主要涉及地鐵車(chē)輛的一種密封形式，一般常用于地鐵車(chē)輛二位端引上線孔處，此處密封不但起到防水、防塵的作用，而且還起到隔音降噪的目的。目前，我們采用Roxtec夾塊、不干膩?zhàn)印⑴蛎浤z等方案對(duì)此處進(jìn)行密封。然而在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中，Roxtec夾塊的成本較高；不干膩?zhàn)哟嬖谀佔(zhàn)用撀涞膯?wèn)題，且穿過(guò)引上線孔時(shí)電纜與不干膩?zhàn)娱L(zhǎng)期接觸存在腐蝕電纜的風(fēng)險(xiǎn)；采用膨脹膠之后，存在線束更改困難，不便于后期維護(hù)；為解決以上問(wèn)題，現(xiàn)引進(jìn)硅酮發(fā)泡封堵材料。

關(guān)鍵詞：密封；不干膩?zhàn)?；Roxtec夾塊；膨脹膠；硅酮發(fā)泡封堵材料

1 引言

車(chē)輛的密封性是地鐵車(chē)輛的重要技術(shù)指標(biāo)，影響到車(chē)體的密封性能，也影響到乘客乘坐車(chē)輛的舒適性。列車(chē)二位端引上線孔處的密封設(shè)計(jì)不僅涉及到安裝孔處的密封等級(jí)，而且還需考慮安裝材料的防煙火性能和材料本身的隔音降噪效果，從而確保車(chē)輛具有良好的密封性和舒適性。

車(chē)輛底架二位端引上線布線中，底架電纜需要穿車(chē)體地板，接到客室電器柜或者客室內(nèi)相應(yīng)設(shè)備中。目前地鐵項(xiàng)目中我們常用以下幾種方案：

（1）采用Roxtec夾塊配合安裝襯套進(jìn)行電纜安裝；

（2）采用不干膩?zhàn)雍蛙?chē)端分線箱的方案；

（3）采用膨脹膠配合車(chē)端分線箱的方案。

2 方案介紹

2.1 采用Roxtec夾塊配合夾塊安裝襯套進(jìn)行電纜安裝

該方案是一種先進(jìn)的電纜密封方式，采用多徑技術(shù)，能滿足不同外徑電纜的密封要求，在保證密封的同時(shí)，還起到隔音﹑降噪的效果。

Roxtec夾塊由多徑模塊﹑楔形緊塊﹑隔板﹑潤(rùn)滑油四大部分組成。多徑模塊可密封從3mm～99mm直徑的電纜或管道；楔形緊塊用于矩形孔中，安裝時(shí)可壓緊和密封電纜﹑管道﹑模具和隔層板；隔板安裝在夾塊安裝襯套各排模塊之間，用于防止電纜和線管被拔出；潤(rùn)滑油為天然動(dòng)物脂，用于潤(rùn)滑密封模塊，楔形緊塊和夾塊安裝襯套內(nèi)，可確保正確的壓緊和密封。Roxtec多徑技術(shù)，只需剝離芯層，便可使單個(gè)模塊密封不同直徑的線纜或管道。

受車(chē)體強(qiáng)度﹑機(jī)加工刀具及模塊尺寸影響，車(chē)體二位端引上線孔開(kāi)孔一般開(kāi)圓孔或者為橢圓孔。目前各地鐵項(xiàng)目中二位端引上線孔已統(tǒng)型為90×300的橢圓孔。夾塊安裝襯套所選用的材料為：碳鋼Q-235B，且襯套表面做油漆處理。采用螺栓連接的方式將其安裝在車(chē)體地板上，具體安裝如圖1所示。

圖1 Roxtec夾塊引上密封結(jié)構(gòu)

為了進(jìn)一步提高車(chē)輛端部的美觀性，引上線方案中不但使用密封夾塊對(duì)引上線進(jìn)行密封，同時(shí)還在相關(guān)部位設(shè)計(jì)有端部分線箱（除頭車(chē)一位端）。通過(guò)端部分線箱，可以使不同方向的線束合理的布置與固定，同時(shí)該分線箱也用于車(chē)端連接器的密封，具體安裝如圖2所示。

圖2 車(chē)端分線箱密封結(jié)構(gòu)

2.2 采用不干膩?zhàn)雍蛙?chē)端分線箱的方案

該方案需不干膩?zhàn)优浜贤屑芤黄疬M(jìn)行組裝，托架起縮小車(chē)體開(kāi)孔的目的，防止列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中不干膩?zhàn)用撀洹?/p>

引上線安裝完畢后，將金屬托架安裝在車(chē)體地板上，然后將引上線孔用不干膩?zhàn)佣律希ㄗ⒁怆娎|間的空隙也要填堵）。具體安裝參數(shù)如圖3所示。

2.3 采用膨脹膠配合車(chē)端分線箱的方案

一般而言，該方案需配合不干膩?zhàn)右黄鹗褂脮r(shí)，車(chē)下采用不干膩?zhàn)訉?duì)引上線孔進(jìn)行封堵，車(chē)上采用膨脹膠對(duì)引上線孔進(jìn)行密封。不僅可以確保此處的密封等級(jí)，而且起到隔音降噪的效果，具體安裝操作如圖4所示。

圖3 不干膩?zhàn)影惭b示意圖

3 方案比較

3.1 采用Roxtec夾塊配合夾塊安裝襯套方案的優(yōu)缺點(diǎn)：

（1）相對(duì)而言，標(biāo)準(zhǔn)模塊種類(lèi)比較少，方便設(shè)計(jì)→采購(gòu)→工藝→物流→生產(chǎn)等各環(huán)節(jié)的管控；

（2）后期變更相對(duì)比較方便，只需要拆下Roxtec楔形緊塊，在備用模塊中增加或更改線束即可；

（3）相對(duì)而言成本較高。

3.2 采用不干膩?zhàn)雍蛙?chē)端分線箱的方案

（1）操作簡(jiǎn)單，方便后期更換；

（2）相對(duì)而言成本比較低；

（3）不干膩?zhàn)尤菀资墉h(huán)境溫度影響，列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)膩?zhàn)用撀涞膯?wèn)題；

（4）引上線孔電纜與不干膩?zhàn)娱L(zhǎng)期接觸會(huì)存在腐蝕電纜的風(fēng)險(xiǎn)；

圖4 膨脹膠&不干膩?zhàn)影惭b實(shí)例

3.3 采用膨脹膠配合車(chē)端分線箱的方案

（1）現(xiàn)場(chǎng)施工﹑操作方便；

（2）成本較低；

（3）引上線孔電纜與不干膩?zhàn)蛹芭蛎浤z長(zhǎng)期接觸會(huì)存在腐蝕電纜的風(fēng)險(xiǎn)；

（4）后期維修﹑拆卸不便，不利于后期維護(hù)。

綜合以上三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，為了降低二位端引上線孔密封的費(fèi)用，為了方便后期的維修﹑操作﹑更換，為了避免電纜與封堵材料之間長(zhǎng)期接觸而產(chǎn)生腐蝕電纜的風(fēng)險(xiǎn)，我們考慮采用新方案解決以上問(wèn)題。

圖5 封堵后樣件尺寸要求

4 硅酮發(fā)泡材料的研究分析

本方案采用硅酮發(fā)泡材料對(duì)電纜穿線孔進(jìn)行密封，硅酮發(fā)泡材料需與電纜進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間接觸。因此，在方案試用之前，我們需先確定封堵材料與電纜或熱縮套管長(zhǎng)期接觸是否對(duì)電纜或熱縮套管的性能產(chǎn)生影響，并且為了滿足車(chē)輛對(duì)非金屬材料煙火性能的要求，我們需要測(cè)量材料本身的煙火性能﹑阻燃等級(jí)﹑以及安裝完畢后的密封等級(jí)。本文，我們按如下方案驗(yàn)證硅酮發(fā)泡封堵材料與電纜及熱縮套管的相容性。

4.1 電纜或熱縮套管樣品需求表

每種電纜或熱縮套管需要準(zhǔn)備至少六根試樣，每根試樣尺寸不短于200mm。電纜末端應(yīng)采用硅膠等進(jìn)行密封處理。每種電纜或熱縮套管做試樣前需檢查表面狀態(tài)，不得出現(xiàn)凹坑﹑裂紋﹑劃痕等瑕疵。

電纜或熱縮套管樣品選型見(jiàn)表1。

4.2 試驗(yàn)前，電纜或熱縮套管的處理：

（1）樣件需做表面清潔。

（2）用干凈的脫脂棉或紗布將樣件表面擦拭干凈。

注1：清洗干凈后禁止赤手接觸。

注2：經(jīng)過(guò)清洗的試樣存放時(shí)間不得超過(guò)8h，否則重新清洗。

4.3 封堵材料施加

（1）封堵材料的施加采用模擬現(xiàn)場(chǎng)施工的方式，外部使用內(nèi)徑至少為60mm的圓筒定型。

表1 電纜需求列表

（2）封堵材料在電纜或熱縮套管軸向包裹長(zhǎng)度須大于120mm。裸露在封堵材料左右兩側(cè)的電纜或熱縮套管的長(zhǎng)度需相同。

（3）封堵材料施加的電纜或熱縮套管試樣至少需要準(zhǔn)備三根。

4.4 老化方法

（1）分別對(duì)上述普通試樣和封堵材料施加的試樣進(jìn)行編號(hào)。

（2）對(duì)同類(lèi)型的普通試樣和封堵材料施加的試樣同時(shí)進(jìn)行老化（每種至少3根）。

（3）由于封堵材料﹑電纜絕緣層﹑熱縮套管均為高分子材料，因此考慮采用膠黏劑老化試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

（4）老化試驗(yàn)按照ISO 9142-D3曲線進(jìn)行，老化時(shí)間為4周。詳細(xì)操作步驟參閱標(biāo)準(zhǔn)ISO 9142。

4.5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄

（1）老化試驗(yàn)結(jié)束后，12h內(nèi)將封堵材料與電纜或熱縮套管進(jìn)行分離。

（2）觀察電纜或熱縮套管表面，記錄電纜表面和封堵材料表面是否產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，若有則需描述腐蝕的嚴(yán)重程度和分布情況。

（3）將試件與普通試樣進(jìn)行對(duì)比。若外觀檢查存在明顯差異，則判定硅酮發(fā)泡封堵材料與電纜及熱縮套管不相容。外觀檢查若無(wú)明顯差異則，則需要進(jìn)一步驗(yàn)證試件的機(jī)械性能和相關(guān)電氣性能。

（4）需對(duì)電纜進(jìn)行的電氣試驗(yàn)及試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)如下：

（a）電壓試驗(yàn)：參照標(biāo)準(zhǔn)EN 50305 中6.3節(jié)要求進(jìn)行；

（b）表面電阻：參照標(biāo)準(zhǔn)EN 50305 中6.6節(jié)要求進(jìn)行；電氣試驗(yàn)若存在明顯差異則判定二者不相容。

（5）對(duì)于電纜護(hù)套和熱縮套管需要進(jìn)行的機(jī)械試驗(yàn)及試驗(yàn)方法如下：

（a）拉伸試驗(yàn)：按照GB/T 2951.1中第9.1.3條制作大啞鈴試樣。按照GB/T 2951.1中第9.1.7條進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。按照GB/T 2951.1中第9.1.8條進(jìn)行計(jì)算。機(jī)械試驗(yàn)若存在明顯差異則判定二者不相容。

4.6 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果主要包含以下內(nèi)容：

（a）試樣的詳細(xì)說(shuō)明（包括種類(lèi)﹑型號(hào)﹑數(shù)量）；

（b）預(yù)處理?xiàng)l件；

（c）試驗(yàn)環(huán)境條件；

（d）試驗(yàn)參數(shù)；

（e）試驗(yàn)結(jié)果，陳述試驗(yàn)是否導(dǎo)致電纜表面的腐蝕以及機(jī)械電氣性能對(duì)比結(jié)果；

（f）試驗(yàn)日期﹑實(shí)驗(yàn)者簽字，試驗(yàn)單位蓋章；

（g）試驗(yàn)附圖和附表（包括試驗(yàn)過(guò)程中每個(gè)階段的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象圖片）；

圖6 ISO9142 D3曲線

5 應(yīng)用情況與展望

隨著軌道車(chē)輛的發(fā)展，車(chē)輛密封已成為車(chē)輛生產(chǎn)過(guò)程中必不可少的關(guān)鍵技術(shù)之一，引上線孔處密封方案的合理選用不但節(jié)省了設(shè)計(jì)﹑采購(gòu)﹑工藝﹑生產(chǎn)等各環(huán)節(jié)成本，而且簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)施工，方便后期維護(hù)，同時(shí)，也為軌道車(chē)輛的密封方案開(kāi)辟了一種新的設(shè)計(jì)﹑運(yùn)用理念。通過(guò)目前地鐵列車(chē)中所采用的幾種方案的分析比較，從而確定硅酮發(fā)泡封堵材料的密封方案更適合于此處密封，同時(shí)也為后期各軌道車(chē)輛密封方案的引進(jìn)和開(kāi)發(fā)提供了必要的參考依據(jù)。

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中圖分類(lèi)號(hào)：U231

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