铁路客车屏蔽室设计

2014-01-18徐言兵于福宝

铁路技术创新 2014年4期

关键词：屏蔽门风道波导

徐言兵于福宝

铁路客车屏蔽室设计

徐言兵于福宝

铁路客车屏蔽室的设计关键是屏蔽车窗、屏蔽车门、空调风道屏蔽风口。阐述和分析屏蔽车窗设计原则，提出3种技术方案并进行优缺点比较；分析屏蔽车门的结构设计、技术特点和安装；分析空调风道屏蔽通风波导窗的作用、结构和安装。

铁路客车；屏蔽室；屏蔽车窗；屏蔽车门；空调风道屏蔽

1 概述

根据客户要求设计的特种客车设有勤务保障室、通信保障室和值班室，并要求将其设计为电磁屏蔽区域。屏蔽区域的性能能否满足技术规格书的要求是客车设计成败的关键。技术规格书中要求客车屏蔽区域设计达到GJBZ 20219—1994《军用电磁屏蔽室通用技术要求和检验方法》中的B级屏蔽性能要求，并符合GB 12190—1990《高性能屏蔽室屏蔽效能设计方案》要求。B级屏蔽效能要求见表1，屏蔽区域屏蔽效能检测要求见表2。

铁路客车上设计屏蔽室无资料可借鉴。根据屏蔽区域的相关标准要求，经调研分析，确定了屏蔽车窗、屏蔽车门、空调风道屏蔽风口是客车屏蔽室设计的关键。

2 屏蔽车窗

设计原则是在保证客车侧墙厚度、钢结构窗口尺寸与普通25型客车一致情况下，满足屏蔽性能要求。针对有限的车体结构空间进行分析，提出屏蔽车窗的3种技术方案。一是全新的屏蔽车窗。放弃现有的25型客车车窗结构，按技术规格书和相关屏蔽标准，在中空玻璃中增设导电屏蔽丝网，保证车窗的电磁屏蔽性能。二是在现有25型客车车窗的外层加设导电屏蔽丝网，在普通车窗外设计屏蔽车窗达到屏蔽性能。三是保持普通25型客车车窗结构，在车内靠车窗位置增加单独的屏蔽车窗。3种技术方案优缺点比较见表3。

特种客车是单车设计生产，在客车设计生产成本不能大幅度增加的同时，还要满足客户要求，通过分析比较选择了方案3。屏蔽车窗见图1。

屏蔽车窗主要结构为普通25型客车车窗，由单独屏蔽车窗和车窗内饰框组成。单独屏蔽车窗由导电屏蔽丝网、2层5 mm厚的钢化玻璃、金属车窗框体等组成。导电丝网采用专用丝网，其径向、纬向目数不少于80目（25．4 mm）。目数多少取决于屏蔽效能要求和透光率要求。目数越多屏蔽效能越高，透光率越低；目数越少屏蔽效能越低，透光率相对较高。

屏蔽车窗安装要求屏蔽车窗中的导电屏蔽丝网应与客车车体钢结构紧密接触，与钢结构接触的部位不得涂刷油漆、沥青浆等防锈绝缘物质。因此，屏蔽车窗设计时，在金属车窗框体4边，每边留出长约100 mm的导电屏蔽丝网。屏蔽车窗安装时，采用不锈钢金属固定件（或黄铜等金属材料）固定。

屏蔽车窗设计巧妙地利用了普通25型客车车窗，在原铝合金内饰框型材断面不改变的基础上，采用机械加工将型材断面翻边长度去掉25 mm，设计成整体屏蔽车窗，既降低了成本，又满足了屏蔽区域屏蔽性能的要求。

表1 B级屏蔽效能要求

表2 屏蔽区域屏蔽效能检测要求

表3 3种技术方案优缺点比较

图1 屏蔽车窗示意

3 屏蔽车门

为满足屏蔽区域的屏蔽要求，在客车纵向方向的屏蔽区域与两边的非屏蔽区域设计了屏蔽墙。屏蔽墙采用钢板和钢梁与车体横向钢结构断面采用满焊焊接，以达到屏蔽目的。为使客车美观，在屏蔽墙的外侧增加了装饰间壁，间壁板采用普通胶合板，表面敷贴三聚氰胺塑料贴面板材料，与车内装饰材料一致，车内美工装饰统一、美观、大方。采用机螺丝将间壁板固定到屏蔽墙上，固定时如机螺丝折断，必须取出重新固定；如果无法取出，机螺丝断裂部分必须将屏蔽墙钢结构孔眼堵严，与屏蔽墙紧密接触，否则将降低屏蔽室的屏蔽效能。

屏蔽墙上的进出门必须采用屏蔽门，屏蔽门结构见图2。屏蔽门中的插刀式密闭屏蔽结构是在门体3边留有金属体槽的门框上带有反向金属体槽，并在体槽内预先设置通长的弹簧刀片，屏蔽门关闭后弹簧刀片紧紧压住门体槽边金属体，达到屏蔽电场、磁场、平面波的目的。安装折页的一边不留金属体槽，但必须保证屏蔽门关闭后，门体的金属体与门框金属体紧密接触，保证屏蔽性能。

为保证屏蔽门开关灵活、无声响、无卡滞，关键是屏蔽门体与门框体的配合。按普通折页门安装，必将造成屏蔽失效或出现车门卡滞、声响等现象。因此，将门体与门框设计在一起，要求屏蔽门在车下组装调配好后安装。门框金属体上4边带有伸出的金属板，将其与屏蔽墙的金属板满焊。

屏蔽门上的屏蔽窗采用金属丝网屏蔽窗，屏蔽效能取决与金属丝网的密度，典型的编织金属丝网为每英寸80～150根金属丝，透光率达到65%～98%。

屏蔽门上的通风窗采用波导通风窗，其作用是在屏蔽电磁场的条件下，保证屏蔽区域的内外通风。波导通风窗由许多小波导组成的截止波导束构成，波导由蜂窝芯材或其他金属材料构成，形状通常有圆形、方形和六角形，其衰减能力由波导层厚度和波导孔径大小决定。波导通风窗的衰减能力应与屏蔽室的指标相适应，一般情况下，截面形状设计制作为六角形，因为在同等衰减能力条件下，六角形波导通道面积大于方形，扩大了通风面积，减少了换气阻力。

4 空调风道屏蔽

为满足客车工作环境舒适性要求，根据技术规格书要求，屏蔽的同时屏蔽区域需要空调送风，钢结构屏蔽墙上需留有空调风道开口。因此，在钢结构屏蔽墙上增加屏蔽室专用通风波导窗，其原理、结构与屏蔽门上的波导通风窗一致。

空调风道屏蔽是在屏蔽墙上的空调风道通过部位预留安装通风波导窗的开口。组装后的波导窗周边留有伸出的金属钢板，将其与屏蔽墙的钢结构满焊，在专用通风波导窗两端制作与空调风道相连接的法兰盘，以便连接，达到空调风道屏蔽。室内风口采用铝合金百页窗装饰。按波导窗的设计安装方式，电线电缆通过屏蔽墙通道，穿过波导窗的波导孔。