曲秋芬梁建全 劉中華 陳磊 孟慶棟

(唐山軌道客車(chē)有限責(zé)任公司產(chǎn)品研發(fā)中心,河北唐山 063035)

動(dòng)車(chē)組在非工作狀態(tài)噴灑雨刷液?jiǎn)栴}的分析與解決

曲秋芬1梁建全 劉中華 陳磊 孟慶棟

(唐山軌道客車(chē)有限責(zé)任公司產(chǎn)品研發(fā)中心,河北唐山 063035)

CRH3動(dòng)車(chē)組在京津線(xiàn)、武廣線(xiàn)、滬寧線(xiàn)運(yùn)行過(guò)程中曾出現(xiàn)過(guò)在非工作狀態(tài)下噴灑雨刷液的問(wèn)題,該種情況很可能對(duì)列車(chē)的行車(chē)安全造成影響。本文深入分析了產(chǎn)生該種問(wèn)題的原因,提出了有效的解決方案,并完成了跟蹤驗(yàn)證。動(dòng)車(chē)組在非工作狀態(tài)噴灑雨刷液?jiǎn)栴}的解決對(duì)于提高動(dòng)車(chē)組雨刷系統(tǒng)工作的可靠性具有重要意義。同時(shí),為其他動(dòng)車(chē)組設(shè)計(jì)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

CRH3動(dòng)車(chē)組 雨刷液 壓力

1 前言

雨刷裝置在列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中起到很重要的作用，它主要用來(lái)在雨天刮去雨水，在晴天清洗擋風(fēng)玻璃，起到清晰司機(jī)視線(xiàn)的作用。

2 問(wèn)題描述

CRH3動(dòng)車(chē)組在武廣線(xiàn)和滬寧線(xiàn)高速運(yùn)行中，曾發(fā)生多起過(guò)隧道時(shí)雨刷裝置在非工作狀態(tài)下噴灑雨刷液的情況。該種情況會(huì)短時(shí)間內(nèi)模糊司機(jī)視線(xiàn)，對(duì)列車(chē)的行車(chē)安全造成影響，所以需要對(duì)該種問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)解決。

圖1 雨刷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 重聯(lián)動(dòng)車(chē)組以390km/h通過(guò)隧道時(shí)尾部測(cè)點(diǎn)的壓力變化曲線(xiàn)

圖3 重聯(lián)動(dòng)車(chē)組以390km/h通過(guò)隧道時(shí)頭部測(cè)點(diǎn)的壓力變化曲線(xiàn)

圖4 單列隧道交會(huì)時(shí)動(dòng)車(chē)組尾部車(chē)內(nèi)外壓力變化曲線(xiàn)

3 問(wèn)題分析

3.1 對(duì)CRH3雨刷系統(tǒng)工作原理介紹

雨刷系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1：

雨刷系統(tǒng)工作原理：正常工作時(shí)，司機(jī)扳動(dòng)刮雨按鈕，控制單元和雨刷水泵同時(shí)接收到來(lái)自刮雨按鈕的信號(hào)，雨刷臂在控制單元的控制和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下按照一定的規(guī)律進(jìn)行擺動(dòng)，同時(shí)雨刷液也在雨刷水泵的驅(qū)動(dòng)下通過(guò)雨刷液管路噴灑到擋風(fēng)玻璃上；非工作時(shí)，雨刷驅(qū)動(dòng)電機(jī)和雨刷水泵不動(dòng)作，雨刷臂會(huì)停止在擋風(fēng)玻璃左側(cè)不動(dòng)，雨刷液不噴灑。

3.2 產(chǎn)生問(wèn)題的原因分析

從雨刷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中可以看出，雨刷液從水泵口噴出到雨刷液噴嘴，要經(jīng)過(guò)一段大概有5-6m的軟管管路，在雨刷裝置噴灑完一次雨刷液后，雨刷液管路里不可避免的會(huì)殘留部分雨刷液。雨刷水泵為離心泵，該泵不具有密封特性，所以整個(gè)雨刷液管路與車(chē)體外的大氣是相通的。當(dāng)雨刷液管路的壓力高于外界壓力時(shí)，雨刷液將會(huì)被噴出。

為了進(jìn)一步找出原因，對(duì)CRH3動(dòng)車(chē)組進(jìn)行了線(xiàn)路試驗(yàn)，采用不同的速度通過(guò)隧道，分別測(cè)量聯(lián)掛、會(huì)車(chē)時(shí)列車(chē)頭部和尾部車(chē)體內(nèi)外的壓力變化，結(jié)果如下（如圖2-圖5）：

從上面圖中曲線(xiàn)可以看出：列車(chē)在過(guò)隧道時(shí)，車(chē)體內(nèi)外壓差(車(chē)外壓力減去車(chē)內(nèi)壓力)基本上都是負(fù)值，即車(chē)體外壓力低于與車(chē)體內(nèi)壓力，在重聯(lián)隧道交會(huì)時(shí)情況更惡劣，最大壓差接近-6kPa。由于列車(chē)在過(guò)隧道時(shí)車(chē)體內(nèi)的壓力高于車(chē)體外的壓力，導(dǎo)致殘留在雨刷液管道里的液體在氣壓的作用下被“倒吸”出去，因此出現(xiàn)了雨刷裝置在非工作狀態(tài)下噴灑雨刷液的現(xiàn)象。

4 問(wèn)題解決

為避免雨刷裝置非工作狀態(tài)噴灑雨刷液情況的發(fā)生，需要采取措施來(lái)抵消車(chē)體內(nèi)外的壓差，可以采取在雨刷液管路中設(shè)置單向閥的方法。

單向閥工作壓力的確定要考慮以下兩點(diǎn)：第一，單向閥的工作壓力要大于列車(chē)過(guò)隧道等情況時(shí)車(chē)體內(nèi)外壓差，這樣才能起到避免雨刷裝置在非工作狀態(tài)下噴灑雨刷液的情況；第二，在雨刷系統(tǒng)正常工作時(shí)，雨刷水泵動(dòng)作，單向閥不能影響到雨刷液的正常噴灑。

圖5 重聯(lián)隧道交會(huì)時(shí)動(dòng)車(chē)組尾部車(chē)內(nèi)外空氣壓力變化曲線(xiàn)

上述試驗(yàn)時(shí)最大壓差達(dá)到近6kPa(極限情況可能更高)，雨刷水泵的最大輸送壓力為1000kPa，因此單向閥的工作壓力應(yīng)在二者之間，并且盡量靠近下限，避免影響正常噴液?？紤]到一定的安全系數(shù)，單向閥的開(kāi)啟壓力取為50～80kPa。只要車(chē)體內(nèi)外壓差低于50kPa，雨刷液管路中的單向閥將不會(huì)開(kāi)啟，雨刷液管路不通，雨刷裝置不會(huì)噴灑雨刷液。同時(shí)當(dāng)雨刷裝置正常工作時(shí)，雨刷液從雨刷水泵出來(lái)壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單向閥開(kāi)啟壓力，單向閥打開(kāi)，雨刷液管路導(dǎo)通，單向閥不會(huì)影響雨刷裝置的正常工作。

針對(duì)上述方案，先選取8列CRH3動(dòng)車(chē)組進(jìn)行了更改及跟蹤試驗(yàn)，跟蹤驗(yàn)證結(jié)果顯示，整改后沒(méi)有發(fā)生在非工作狀態(tài)下噴灑雨刷液的情況，說(shuō)明本方案切實(shí)有效，因此后續(xù)對(duì)全部CRH3動(dòng)車(chē)組均進(jìn)行了加改。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)本文通過(guò)分析CRH3動(dòng)車(chē)組在過(guò)隧道時(shí)雨刷裝置在非工作狀態(tài)下噴灑雨刷液的情況，進(jìn)行了線(xiàn)路試驗(yàn)，確定了導(dǎo)致此問(wèn)題的原因是動(dòng)車(chē)組過(guò)隧道時(shí)車(chē)內(nèi)壓力高于車(chē)外壓力。

(2)通過(guò)在雨刷水泵出口處安裝單向閥，抵消了雨刷管路內(nèi)外壓差，解決了雨刷裝置在非工作狀態(tài)下噴灑雨刷液的問(wèn)題。

(3)通過(guò)完善雨刷系統(tǒng)的功能，提高了雨刷系統(tǒng)的可靠性，消除了運(yùn)行過(guò)程中對(duì)司機(jī)的視線(xiàn)影響，同時(shí)通過(guò)對(duì)該問(wèn)題的研究為動(dòng)車(chē)組雨刷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)動(dòng)車(chē)組類(lèi)似問(wèn)題的解決具有指導(dǎo)意義。

[1]徐鵬,邢海英.動(dòng)車(chē)組司機(jī)對(duì)駕駛環(huán)境的可達(dá)性探討[B].鐵道車(chē)輛, 2014,52(8):26-29.

[2]王鶯,葉菁.單向閥密封性能測(cè)試裝置的設(shè)計(jì)[B].液壓與氣動(dòng),2012 (1):59-61.

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曲秋芬,女,工學(xué)碩士學(xué)位,工程師,主要從事軌道車(chē)輛研發(fā)設(shè)計(jì)工作。曾參與設(shè)計(jì)多種車(chē)型的車(chē)輛設(shè)計(jì)工作。