新型高速动车排污口门的研制

戴祖信

[摘要]介绍了新型CRH3-380型高速动车排污口门的结构、主要技术参数、试验和应用情况。

[关键词]高速动车；排污口门；结构；技术参数；试验

CRH3-380型高速动车排污口门安装在列车车厢下部两侧裙板上，排污口门的功能是保护排污装置，防止被飞石破坏。同时优化车体空气动力学性能，使车体外形保持流线型，减少空气阻力。使用时，打开排污口门，接上排污管和压缩空气排出污物。CRH3-380型高速动车排污口门安全性要求极高，即列车高速行驶中，任何零部件失效都不能导致门板伸出车体之外，更不允许门板脱落飞出，造成安全事故。原先使用的排污口门为外翻铰链式（图1），因列车排污口位置在列车地板面以下，一旦门锁失效，门板即被打开，且伸出车体，与站台发生碰撞，存在严重的安全隐患。

新型排污口门采用的是门板向内开启方式，克服了原外翻铰链式门板安全性差的弊端，是一种结构新颖安全可靠的排污口塞拉门。

1.技术原理

新型排污口门的裙板安装有上下导柱，连接门板的上摆臂可绕上导柱转动或平移，连接门板的下摆臂可绕下导柱转动或平移，关闭时，连接门板的上摆臂与门板处于垂直状态，连接门板的下摆臂与门板处于平行状态，只要锁住门板下部，整个门板即被可靠锁住。开启时，打开门锁，推动门板，连接门板的摆臂绕上下导柱转动，使门板向内摆动，此时连接门板的上摆臂与门板处于平行状态，连接门板的下摆臂与门板处于垂直状态，上摆臂的导向滚子进入导向支架上的导向槽，侧向移动门板，门被打开（图2）。由于门板是向后开启，且门板组件外轮廓尺寸大于裙板门洞尺寸，所以即使出现门锁失效或其他意外故障，门板也不会飞出车体外，只能滑落到车体内部，不会造成安全事故。

2.主要特点

（1）门板摆动采用四连杆机构，结构简单，重量轻，摆动灵活稳定。

（2）门板平移采用上下导柱加导向槽结构，导向槽的作用是防止门板在平移中发生摆动。

（3）上下摆臂内装有IGUS滑动膜（直线滑动轴承），使门板在平移过程中轻便顺畅。

（4）因列车地板面以下处于非密封状态，新型排污口门各运动部件采用免润滑，防止油脂粘上尘土和沙石，阻碍门板的开启。

（5）模块化设计，现场安装调整工作量小，维修更换方便。

3.技术参数

4.主要结构

高速动车裙板上的排污口手动塞拉门主要由上导轨组件、下导轨组件、门板组件和连接件等组成，上导轨组件、下导轨组件及锁挡安装在裙板上，门板组件通过转轴与上下导轨组件上的上摆臂组件和下摆臂组件连接。

4.1上导轨组件

上导轨组件含上导柱、导向支架和上摆臂组件，导柱为不锈钢园管，安装在导向支架上，两端装有缓冲橡胶环（图3），上摆臂组件含上摆臂、浮动轴套、IGUS滑动膜、滾子和盖板，滑动膜装在浮动轴套内，其作用是消除上下导柱安装平行度误差带来的影响，保证门板平移顺畅，上摆臂由不锈钢铸件加工制造，可绕导柱转动或沿导柱轴线移动（图4）。

4.2下导轨组件

下导轨组件含支座、下导柱和下摆臂组件（10），导柱为不锈钢园管，两端通过支座安装在裙板上，下摆臂由铝型材加工制造，内孔两端装有IGUS滑动膜，可绕导柱转动或沿导柱轴线移动。

4.3门板组件

门板组件含门板、锁闭装置、防护罩、胶条和标识等，门板采用6mm铝板模压成型，锁闭装置为曲柄连杆插销式锁，扭簧过死点保护，防止在振动下条件下锁舌脱离锁钩，胶条的作用是减小门板关闭是对裙板的撞击（图6）。

5.计算

康尼公司利用ANSYS有限元分析软件对门板强度进行了计算。工况条件是模拟列车在高速行驶下车体两侧所承受的风压6000Pa，载荷性质为门板外表面垂直均布载荷，门板中部最大变形为0.206mm，门板最大应力水平为21.3MPa，门板材料为铝合金，屈服强度110Mpa，安全系数为S=110/21.3=5.16，根据国际铁路联盟规程《客车车体及其构件的载荷》UIC566-90-3，3.2.1节安全系数5.16>1.1，即能够满足强度要求。

6.试验

2010年10月，康尼公司对CRH3-380项目排污口门进行振动和冲击试验。振动试验是在3个互相垂直方向上进行，按照IEC61373-1999规定的试验等级和频率范围和试验参数，每个方向分别试验5h，总共进行15h的试验，在每个方向试验后，门系统进行5次开关门循环，检查门系统的机械结构的完好性；冲击试验也是按IEC61373-1999规定的试验条件，对门系统施加18次冲击（3个正交平面上正向和反向各3次），每次持续时间为30ms，试验结束后，检查门系统的机械结构的完好性。试验结果显示：外观和机械结构没有发生变化，各零部件功能完好，符合试验大纲规定的各项要求。

7.结束语

康尼公司研制的新型CRH3-380型高速动车排污口门，具有结构简单、重量轻、占用空间小、安全性高等特点，装车运行后经受了恶劣工况的考验，其各项性能指标均符合车辆厂采购技术规范要求，目前已在多条高速动车项目中应用。