CRH6F 型城际动车组双开塞拉门关键技术研究

王辉

（南京康尼机电股份有限公司，江苏 南京 210038）

CRH6F 型城际动车组定位为新经济结构下的一小时都市圈，相对地铁车辆具有运行速度快、加速快、编组灵活、载客量大等特点，门系统开度大选用双开塞拉门系统，由于CRH6F 型动车组需要考虑正线与200Km 等级列车交会，因此，气密性要求车厢内气压最高可充至5200Pa，从4000Pa 降至1000Pa 时间大于50S。相对于城轨双开门系统，需要解决车门的锁闭技术、密封技术及舒适性（隔音隔热性能）。

1 关键技术

1.1 密封技术

CRH6F 型城际动车组定位作为城际快速列车，载客量大，停站时间短，因此,必须采用1300 开度以上的双开塞拉门。而目前双开塞拉门仅使用在城市轨道车辆上，城轨车辆最高运行速度为120Km/h,并且会车压力小。城际双开塞拉门系统在城轨双开塞拉门基础上进行结构优化，重新设计密封结构。

（1）整体式密封门框。目前,城轨车门门框采用拼接结构，然后,在拼接处打胶。而城际双开塞拉门系统由于整车要求有气密性，因此,与门扇配合的门框必须是整体焊接而成，轮廓度要求高。

（2）整体式密封胶条。门系统的密封性能是影响列车密封性能和旅客舒适性的主要因素之一,因此，密封型式和密封材料的研究是保证密封性能的关键。

目前，国内外成熟的做法有两种：

充气密封：既在门板和车体之间设置膨胀胶条，门锁好后给膨胀胶条充气，胶条膨胀填补门板和车体之间的空隙从而达到密封效果。这种方法的优点是密封效果优良，但结构较复杂可靠性较低，但是，密封性能受到气源和电源的影响较大，安装在门扇上的充气胶条容易损坏而无法实现密封。

多重压力密封：首先，门板和门框间通过“八”字型的双唇密封胶条在主密封面实现气密，同时，在门扇外侧的辅助密封面设置胶条，提升密封效果。

康尼公司CRH6 动车组侧门采用多重压力密封结构，该结构在青藏铁路侧门上使用，有多年的运营业绩，满足了低气压、高寒、高紫外线等恶劣环境应用。多重压力密封如图1 所示，关门时，门板在锁闭装置作用下受到一个向前推和向内收的力，此力在门板前端楔形块的作用下使得整个门向内挤，在这种力的作用下胶条受到如图9 所示的压缩效果约5mm，而胶条沿门扇形成一个密封环（如图2 所示），从而达到整体的密封效果。此项技术的关键在于要给门页一个持续的压力，即使在门扇收到会车压力波时，也不至于影响密封。

图1 密封胶条结构

图2 密封胶条运动方向

门扇中部采用迷宫式胶条，在门扇锁闭到位后实现中部密封。通过有限元分析，门扇在受到最大的会车压力(5200Pa)时,门扇周边变形为3.31mm，门系统密封性不受影响。

图3 门扇位移云图

1.2 锁闭技术

（1）丝杆螺旋锁闭。在承载驱动机构有一个被动机械锁闭结构，门系统锁闭机构集成在丝杆螺母中。采用的是变导程丝杆：正常导程段，变导程段，导程为零的锁闭段（如图4）。

锁闭的滚动销在丝杆螺旋槽整车导程段中滚动，实现门扇的移动；当门扇关闭即将到位时，即滚动销在丝杆关门的末端进入了变导程段和零导程段，此时丝杆转动实现对门的锁闭（如图5）。

（2）门扇中部辅助锁闭。双开塞拉门关门后是两个门扇对插结构，门扇打开通过无影响。为了提高门扇的密封性能，只能在单个门扇前侧下部增加下档销，在会车或者受压时，减小门扇的变形（如图6）。

图4

图5

图6

（3）门扇后部辅助压紧。为了提高门系统密封性能，在门扇后侧增加一个气动辅助锁。当门扇在电机作用下关闭到位后，辅助锁电磁阀得电供气，锁闭气缸推动承载轴转动，进入推动锁舌运动，使得锁舌压紧门扇锁扣，保证门系统密封；当车辆降速停车后，当门控器收到释放开门信号时，辅助锁电磁阀失电锁闭气缸自动排气，承载轴缩回，锁舌自动复位，与门扇锁扣脱离（如图7、8）。

图7

图8

1.3 隔音技术

由于城际列车对门扇的刚度强度、隔音、隔热等性能要求较高，而传统的铝蜂窝无法满足隔音隔热的要求，因此，需要寻找新的门扇复合结构以满足门扇的刚度强度、隔音、隔热的要求。

门扇隔音研究：声波在板中传播实际是声波使板产生振动，从而向另一侧辐射，板的振动可以用力阻抗来表示。

均匀单层板声传播分为四个阶段：

（1）当频率比较低时，此时，刚度起决定作用，板振动随着频率的提高而增大，隔声量随着频率的增大而较低。

（2）当频率提高到力阻抗最小，等于板振动最大，即产生共振。此时，隔声量最小，板的阻尼起决定性作用。

（3）当频率继续提高，此时面密度起决定作用，板振动随着频率的提高而减小，隔声量随着频率的增大而增大。

（4）当频率提高到临界频率时，板出现吻合效应，隔声量出现波谷。

门扇隔热研究：门扇结构一般由铝型材焊接而成的框架、铝蜂窝夹层、金属（铝合金或不锈钢）蒙皮组成。主要影响因素如下。

（1）一般情况下，金属材料的导热系数最大；非金属的固体材料的导热系数次之；液体的导热系数较小，气体的导热系数最小。所以，结构件的材料应选用导热系数低的材料。

（2）型材和蒙皮都是金属材料，导热系数一般比较高，这是结构的其他主要性能要求所决定的。但是，在极其特殊的情况下，可以增加其他措施。

（3）以型材为骨架在蒙皮之间填充隔热材料（导热系数很低的材料）如陶瓷纤维、纤维增强尼龙、三元乙丙橡胶等。

保温隔热材料呈纤维状与多孔结构，其骨架间间隙和空腔内含有热导率极小的介质，这些介质在保温隔热材料中很少流动或者不流动，如岩棉、矿渣棉、微孔硅酸钙、膨胀珍珠岩、泡沫塑料与发泡石棉等。

期间研究了酚醛发泡填充玻纤复合材料（以下简称玻纤复合材料）、PET 泡沫、纸蜂窝等。经过反复试验和比较，选择PET 泡沫和隔声毡的复合结构作为门扇填充材料，这种结构强度刚度高、隔音隔热好、工艺相对简单，满足城际列车的要求。

2 结语

本文介绍在城轨塞拉门基础上，针对城际平台的特殊性对门系统进行分析，对门系统锁闭结构、密封结构及隔音结构进行优化后，可以满足快速乘降（开度1300mm，开关时间≤3s），又要满足气密性（2.6kPa 降到1kPa 时间≥210s）及气密强度（交变气压±2.6kPa、最大气压5.2kPa）要求。