动车组在非工作状态喷洒雨刷液问题的分析与解决

曲秋芬 梁建全 刘中华 陈磊 孟庆栋

【摘 要】CRH3动车组在京津线、武广线、沪宁线运行过程中曾出现过在非工作状态下喷洒雨刷液的问题，该种情况很可能对列车的行车安全造成影响。本文深入分析了产生该种问题的原因，提出了有效的解决方案，并完成了跟踪验证。动车组在非工作状态喷洒雨刷液问题的解决对于提高动车组雨刷系统工作的可靠性具有重要意义。同时，为其他动车组设计积累了宝贵的经验。

【关键词】CRH3动车组 雨刷液 压力

【Abstract】CRH3 EMU in beijing-tianjin line， Wu Guangxian， shanghai-nanjing line had appeared in the non-work state during the operation of spraying wiper fluid， this kind of situation is likely to affect the safety of the train. This paper analyzes the causes of this kind of problem， put forward the effective solutions， and tracking verification are completed. Bullet in the non-work state spraying wiper fluid on the solution of the problem to improve the reliability of the emu wiper system work is of great significance. At the same time， the accumulated valuable experience for other EMU design.

【Keywords】CRH3 EMU， Wiper Fluid， Pressure

1 前言

雨刷装置在列车运行过程中起到很重要的作用，它主要用来在雨天刮去雨水，在晴天清洗挡风玻璃，起到清晰司机视线的作用。

2 问题描述

CRH3动车组在武广线和沪宁线高速运行中，曾发生多起过隧道时雨刷装置在非工作状态下喷洒雨刷液的情况。该种情况会短时间内模糊司机视线，对列车的行车安全造成影响，所以需要对该种问题进行及时解决。

3 问题分析

3.1对CRH3雨刷系统工作原理介绍

雨刷系统的具体结构见图1：

图 1 雨刷系统结构图

1.雨刷水箱 2.雨刷水泵 3.雨刷液管路 4. 雨刷臂 5.驱动电机 6.控制单元

雨刷系统工作原理：正常工作时，司机扳动刮雨按钮，控制单元和雨刷水泵同时接收到来自刮雨按钮的信号，雨刷臂在控制单元的控制和驱动电机的驱动下按照一定的规律进行摆动，同时雨刷液也在雨刷水泵的驱动下通过雨刷液管路喷洒到挡风玻璃上；非工作时，雨刷驱动电机和雨刷水泵不动作，雨刷臂会停止在挡风玻璃左侧不动，雨刷液不喷洒。

3.2产生问题的原因分析

从雨刷系统结构图中可以看出，雨刷液从水泵口喷出到雨刷液喷嘴，要经过一段大概有5-6m的软管管路，在雨刷装置喷洒完一次雨刷液后，雨刷液管路里不可避免的会残留部分雨刷液。雨刷水泵为离心泵，该泵不具有密封特性，所以整个雨刷液管路与车体外的大气是相通的。当雨刷液管路的压力高于外界压力时，雨刷液将会被喷出。

为了进一步找出原因，对CRH3动车组进行了线路试验，采用不同的速度通过隧道，分别测量联挂、会车时列车头部和尾部车体内外的压力变化，结果如下：

图2 重联动车组以390km/h通过隧道时尾部测点的压力变化曲线

图3 重联动车组以390km/h通过隧道时头部测点的压力变化曲线

图4 单列隧道交会时动车组尾部车内外压力变化曲线

图5 重联隧道交会时动车组尾部车内外空气压力变化曲线

从上面图中曲线可以看出：列车在过隧道时，车体内外压差（车外压力减去车内压力）基本上都是负值，即车体外压力低于与车体内压力，在重联隧道交会时情况更恶劣，最大压差接近-6kPa。由于列车在过隧道时车体内的压力高于车体外的压力，导致残留在雨刷液管道里的液体在气压的作用下被“倒吸”出去，因此出现了雨刷装置在非工作状态下喷洒雨刷液的现象。

4 问题解决

为避免雨刷装置非工作状态喷洒雨刷液情况的发生，需要采取措施来抵消车体内外的压差，可以采取在雨刷液管路中设置单向阀的方法。

单向阀工作压力的确定要考虑以下两点：第一，单向阀的工作压力要大于列车过隧道等情况时车体内外压差，这样才能起到避免雨刷装置在非工作状态下喷洒雨刷液的情况；第二，在雨刷系统正常工作时，雨刷水泵动作，单向阀不能影响到雨刷液的正常喷洒。

上述试验时最大压差达到近6kPa（极限情况可能更高），雨刷水泵的最大输送压力为1000kPa，因此单向阀的工作压力应在二者之间，并且尽量靠近下限，避免影响正常喷液。考虑到一定的安全系数，单向阀的开启压力取为50～80kPa。只要车体内外压差低于50kPa，雨刷液管路中的单向阀将不会开启，雨刷液管路不通，雨刷装置不会喷洒雨刷液。同时当雨刷装置正常工作时，雨刷液从雨刷水泵出来压力远远大于单向阀开启压力，单向阀打开，雨刷液管路导通，单向阀不会影响雨刷装置的正常工作。

针对上述方案，先选取8列CRH3动车组进行了更改及跟踪试验，跟踪验证结果显示，整改后没有发生在非工作状态下喷洒雨刷液的情况，说明本方案切实有效，因此后续对全部CRH3动车组均进行了加改。

5结语

（1）本文通过分析CRH3动车组在过隧道时雨刷装置在非工作状态下喷洒雨刷液的情况，进行了线路试验，确定了导致此问题的原因是动车组过隧道时车内压力高于车外压力。

（2）通过在雨刷水泵出口处安装单向阀，抵消了雨刷管路内外压差，解决了雨刷装置在非工作状态下喷洒雨刷液的问题。

（3）通过完善雨刷系统的功能，提高了雨刷系统的可靠性，消除了运行过程中对司机的视线影响，同时通过对该问题的研究为动车组雨刷系统的设计积累了宝贵的经验，对动车组类似问题的解决具有指导意义。

参考文献：

[1]徐鹏，邢海英.动车组司机对驾驶环境的可达性探讨[B].铁道车辆，2014，52（8）：26-29.

[2]王莺，叶菁.单向阀密封性能测试装置的设计[B].液压与气动，2012（1）：59-61.

1作者简介：曲秋芬，女，工学硕士学位，工程师，主要从事轨道车辆研发设计工作。曾参与设计多种车型的车辆设计工作。