王輝

（南京康尼機(jī)電股份有限公司，江蘇 南京 210038）

CRH6F 型城際動(dòng)車組定位為新經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)下的一小時(shí)都市圈，相對(duì)地鐵車輛具有運(yùn)行速度快、加速快、編組靈活、載客量大等特點(diǎn)，門系統(tǒng)開度大選用雙開塞拉門系統(tǒng)，由于CRH6F 型動(dòng)車組需要考慮正線與200Km 等級(jí)列車交會(huì)，因此，氣密性要求車廂內(nèi)氣壓最高可充至5200Pa，從4000Pa 降至1000Pa 時(shí)間大于50S。相對(duì)于城軌雙開門系統(tǒng)，需要解決車門的鎖閉技術(shù)、密封技術(shù)及舒適性（隔音隔熱性能）。

1 關(guān)鍵技術(shù)

1.1 密封技術(shù)

CRH6F 型城際動(dòng)車組定位作為城際快速列車，載客量大，停站時(shí)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(yùn)行速度為120Km/h,并且會(huì)車壓力小。城際雙開塞拉門系統(tǒng)在城軌雙開塞拉門基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，重新設(shè)計(jì)密封結(jié)構(gòu)。

（1）整體式密封門框。目前,城軌車門門框采用拼接結(jié)構(gòu)，然后,在拼接處打膠。而城際雙開塞拉門系統(tǒng)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(tǒng)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(guān)鍵。

目前，國(guó)內(nèi)外成熟的做法有兩種：

充氣密封：既在門板和車體之間設(shè)置膨脹膠條，門鎖好后給膨脹膠條充氣，膠條膨脹填補(bǔ)門板和車體之間的空隙從而達(dá)到密封效果。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是密封效果優(yōu)良，但結(jié)構(gòu)較復(fù)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(wú)法實(shí)現(xiàn)密封。

多重壓力密封：首先，門板和門框間通過(guò)“八”字型的雙唇密封膠條在主密封面實(shí)現(xiàn)氣密，同時(shí)，在門扇外側(cè)的輔助密封面設(shè)置膠條，提升密封效果。

康尼公司CRH6 動(dòng)車組側(cè)門采用多重壓力密封結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在青藏鐵路側(cè)門上使用，有多年的運(yùn)營(yíng)業(yè)績(jī)，滿足了低氣壓、高寒、高紫外線等惡劣環(huán)境應(yīng)用。多重壓力密封如圖1 所示，關(guān)門時(shí)，門板在鎖閉裝置作用下受到一個(gè)向前推和向內(nèi)收的力，此力在門板前端楔形塊的作用下使得整個(gè)門向內(nèi)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(gè)密封環(huán)（如圖2 所示），從而達(dá)到整體的密封效果。此項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵在于要給門頁(yè)一個(gè)持續(xù)的壓力，即使在門扇收到會(huì)車壓力波時(shí)，也不至于影響密封。

圖1 密封膠條結(jié)構(gòu)

圖2 密封膠條運(yùn)動(dòng)方向

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

圖3 門扇位移云圖

1.2 鎖閉技術(shù)

（1）絲桿螺旋鎖閉。在承載驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有一個(gè)被動(dòng)機(jī)械鎖閉結(jié)構(gòu)，門系統(tǒng)鎖閉機(jī)構(gòu)集成在絲桿螺母中。采用的是變導(dǎo)程絲桿：正常導(dǎo)程段，變導(dǎo)程段，導(dǎo)程為零的鎖閉段（如圖4）。

鎖閉的滾動(dòng)銷在絲桿螺旋槽整車導(dǎo)程段中滾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)門扇的移動(dòng)；當(dāng)門扇關(guān)閉即將到位時(shí)，即滾動(dòng)銷在絲桿關(guān)門的末端進(jìn)入了變導(dǎo)程段和零導(dǎo)程段，此時(shí)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)門的鎖閉（如圖5）。

（2）門扇中部輔助鎖閉。雙開塞拉門關(guān)門后是兩個(gè)門扇對(duì)插結(jié)構(gòu)，門扇打開通過(guò)無(wú)影響。為了提高門扇的密封性能，只能在單個(gè)門扇前側(cè)下部增加下檔銷，在會(huì)車或者受壓時(shí)，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(tǒng)密封性能，在門扇后側(cè)增加一個(gè)氣動(dòng)輔助鎖。當(dāng)門扇在電機(jī)作用下關(guān)閉到位后，輔助鎖電磁閥得電供氣，鎖閉氣缸推動(dòng)承載軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)入推動(dòng)鎖舌運(yùn)動(dòng)，使得鎖舌壓緊門扇鎖扣，保證門系統(tǒng)密封；當(dāng)車輛降速停車后，當(dāng)門控器收到釋放開門信號(hào)時(shí)，輔助鎖電磁閥失電鎖閉氣缸自動(dòng)排氣，承載軸縮回，鎖舌自動(dòng)復(fù)位，與門扇鎖扣脫離（如圖7、8）。

圖7

圖8

1.3 隔音技術(shù)

由于城際列車對(duì)門扇的剛度強(qiáng)度、隔音、隔熱等性能要求較高，而傳統(tǒng)的鋁蜂窩無(wú)法滿足隔音隔熱的要求，因此，需要尋找新的門扇復(fù)合結(jié)構(gòu)以滿足門扇的剛度強(qiáng)度、隔音、隔熱的要求。

門扇隔音研究：聲波在板中傳播實(shí)際是聲波使板產(chǎn)生振動(dòng)，從而向另一側(cè)輻射，板的振動(dòng)可以用力阻抗來(lái)表示。

均勻單層板聲傳播分為四個(gè)階段：

（1）當(dāng)頻率比較低時(shí)，此時(shí)，剛度起決定作用，板振動(dòng)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(dāng)頻率提高到力阻抗最小，等于板振動(dòng)最大，即產(chǎn)生共振。此時(shí)，隔聲量最小，板的阻尼起決定性作用。

（3）當(dāng)頻率繼續(xù)提高，此時(shí)面密度起決定作用，板振動(dòng)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(dāng)頻率提高到臨界頻率時(shí)，板出現(xiàn)吻合效應(yīng)，隔聲量出現(xiàn)波谷。

門扇隔熱研究：門扇結(jié)構(gòu)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(dǎo)熱系數(shù)最大；非金屬的固體材料的導(dǎo)熱系數(shù)次之；液體的導(dǎo)熱系數(shù)較小，氣體的導(dǎo)熱系數(shù)最小。所以，結(jié)構(gòu)件的材料應(yīng)選用導(dǎo)熱系數(shù)低的材料。

（2）型材和蒙皮都是金屬材料，導(dǎo)熱系數(shù)一般比較高，這是結(jié)構(gòu)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(dǎo)熱系數(shù)很低的材料）如陶瓷纖維、纖維增強(qiáng)尼龍、三元乙丙橡膠等。

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

期間研究了酚醛發(fā)泡填充玻纖復(fù)合材料（以下簡(jiǎn)稱玻纖復(fù)合材料）、PET 泡沫、紙蜂窩等。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)和比較，選擇PET 泡沫和隔聲氈的復(fù)合結(jié)構(gòu)作為門扇填充材料，這種結(jié)構(gòu)強(qiáng)度剛度高、隔音隔熱好、工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，滿足城際列車的要求。

2 結(jié)語(yǔ)

本文介紹在城軌塞拉門基礎(chǔ)上，針對(duì)城際平臺(tái)的特殊性對(duì)門系統(tǒng)進(jìn)行分析，對(duì)門系統(tǒng)鎖閉結(jié)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)及隔音結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化后，可以滿足快速乘降（開度1300mm，開關(guān)時(shí)間≤3s），又要滿足氣密性（2.6kPa 降到1kPa 時(shí)間≥210s）及氣密強(qiáng)度（交變氣壓±2.6kPa、最大氣壓5.2kPa）要求。