铁路客车用蓄电池箱箱门结构优化

王倩 王佳利

摘要：以铁路客车蓄电池箱为研究对象，针对蓄电池箱常见箱门变形和密封不严等问题，对箱门的结构进行优化，并通过静强度分析和IP防护实验来验证优化结果。

关键词：蓄电池箱门;有限元;优化

蓄电池是轨道车辆的重要设备，它为车辆在应急情况下提供通风、照明、监控、通信等设备的后备电源，蓄电池箱是蓄电池的承载构件，对列车的安全稳定运行起着至关重要作用。铁路客车蓄电池箱由于在设计、生产制造、运行使用等方面的不足，时常出现蓄电池箱故障，多为箱门密封不严，使内部电器件不工作，使车辆出现安全隐患。改进蓄电池箱门的内部结构，使外露蓄电池箱满足密封性能要求，来提高铁路客车运营的安全性。

一、结构改进

（一）蓄电池箱构成

铁路客车蓄电池箱多是通过顶部吊钩安装在车体底部主横梁上，直接裸露在车厢底部，在运行过程中环境恶劣，多尘多雨。蓄电池箱主要包括蓄电池箱箱体本体、小车组成、箱门组成、导轨组成、蓄电池箱通风排气装置等。

（二）箱门构成

蓄电池箱箱门主要包括门板、内部加强筋、密封胶条、挂连锁、四角锁和防脱搭扣等零部件。

目前鐵路客车多用空心密封胶条卡装在门框上，通过门轴和四角锁的拉紧力来压缩安装在门框上的密封胶条，使门板与胶条面接触，由于门的尺寸偏大和门板自身变形严重，即使在门压紧的情况下也会在门板中间边缘处出现缝隙，在运行过程中会有尘土和水进入，使得整车供电出现安全隐患。

（三）箱门新结构

基于以上安全隐患，设计了一种全新的门密封结构，如图1所示，蓄电池箱箱体门框处装实心矩形密封胶条（满足 DIN5510-2的阻燃要求），门关上时，扭紧箱盖上的四角锁，门板边缘压紧密封胶条，起防水保护，并设有箱门防脱装置，有效避免箱门意外脱落。在门上部设三个四角锁，配专用钥匙。锁紧时，顺时针旋转到红点标记位;开启时，逆时针旋转到绿点标记位。

此种结构能有效的避免密封胶条压不结实状况，密封胶条的硬度和厚度可以根据箱体的具体尺寸进行更改。同时此种结构蓄电池箱箱门取消了四周加强梁，减少了焊接量，有效的杜绝了由焊接引起的门板变形情况。

二、静强度分析

由于新结构取消了门板四周加强筋，对门板进行了轻量化设计，为了验证门板强度的可靠性，对门板进行了静强度分析。依据标准EN12663，参考材料标准GB/T4237-2007《不锈钢热轧钢板和钢带》;GB/T 3280-2007《不锈钢冷轧钢板和钢带》;GB/T 14975-2012 《结构用不锈钢无缝钢管》;GB/T1220-2007《不锈钢棒》，安全系数S取1.15。在有限元计算中将列车在运行中加速度载荷进行组合，组合出8种工况，蓄电池箱箱门在各个载荷工况作用下的最大应力出现在门板侧面折弯处（图2），最大应力值为71.9MPa，小于材料的许用应力178MPa，满足强度设计要求。

三、IP防护实验验证

为了验证新型结构蓄电池箱箱门的密封性能，满足蓄电池箱外壳防护等级相关要求，蓄电池箱整体防护应符合GB 4208-2008 IP54的规定（通风板、漏液孔、出线管处除外），按GB 4208-2008中规定方法进行防水IPX4、防尘IP5X性能试验。试验结果，箱体内部没有灰尘进入，没有水渗入。

四、结论

对列车用蓄电池箱箱门进行了优化，通过有限元静强度分析验证了箱门的强度可靠，通过密封等级实验验证了箱门的防尘和防水性能。为铁路客车用蓄电池箱的安全性提供了可靠依据，为铁路安全运营提供了保障。

参考文献：

[1]EN12663-1：2010《铁路设施-铁路车辆车身的结构要求 第1部分：机车和客运车辆》.

[2]朱琳，田川，韩春阳，等.HXD1B 型机车蓄电池常见故障原因分析及处理[J].铁道机车与动车，2016（08）：40-42.