市域快轨车辆主要部件密封性措施的研究

邓 长 海

(福州地铁集团有限公司 机电管理中心，福建 福州 350004)

随着我国城镇化进程的加快，各地打造1 h都市圈的需求日益增加，市域快速轨道(以下简称“市域快轨”)交通的建设可以缓解城市住房压力，调整城市布局，满足城市发展的需要。市域快轨列车(包含市域A型车、B型车、D型车)的运行速度范围一般在120～160 km/h[1]。

国内部分运行速度超过100 km/h的市域快轨线路曾出现因车厢内压力变化引起乘客产生耳鸣和其他身体不适的情况。若市域快轨车辆气密性要求过高，则会增加列车采购成本；若市域快轨车辆气密性要求过低，则不满足乘客乘车要求。

国内外学者对列车气密性进行了一定的研究。徐威主要介绍了国外高速列车气密性试验方法及有关参数，建议我国尽早开展高速列车气密性研究，制定合理的气密性标准[2]。苏晓峰等介绍了世界各国的气密性研究现状，给出了高速列车的气密性要求、气密性标准及气密性试验标准，对我国气密性研究提出了建议[3]。李文夏等在论述空气压力波对列车的作用和对乘客影响的基础上，介绍了日本、欧洲和我国对高速动车组和客车气密性的要求，以及整车和部件气密性试验方法[4]。张寅河等通过对我国某型地铁列车进行隧道空气动力学实车线路试验，得到地铁列车实际运行过程中车内外压力变化规律[5]。上述对列车气密性的研究主要集中在高铁列车上，而对市域快轨列车气密性的研究较少。为此，本文将在原有市域快轨快轨A型车的基础上探讨提高车辆气密性的相应措施。

1 市域快轨车辆通过隧道时车内压力波特征

以6辆编组市域快轨A型车为例，在隧道净空断面积为37 m2、隧道长度分别为2.1 km和5 km条件下，建立计算模型和计算区域。分别在头车、中间车及尾车距轨面2.5 m处布置多处测点，同时在站台门和隧道壁面一定距离布置测点。通过壁面函数法和RNGκ-ε湍流模型配合，对流项采用三阶精度的修正的QUICK格式，扩散项采用经典的二阶中心差分格式，采用SIMPLE算法对模型进行仿真计算。车辆以160 km/h的速度通过2条长度不同的隧道时，车内3 s内的压力变化值如表1所示,表中τ为整车密封性常数。车辆通过2条隧道时车内压力变化见图1。

表1 车辆通过2条隧道时车内3 s内的压力变化值 Pa

图1 车辆通过2条隧道时车内压力变化图

从表1、图1可以看出，车辆通过2.1 km隧道时车内压力变化比通过5 km隧道时车内压力变化明显。当τ≤3时，车内压力变化均大于0.8 kPa/3 s；当τ≥6时，车内压力变化均小于0.8 kPa/3 s。

参照《铁路隧道设计施工有关标准补充规定》(铁建设[2007]88号)第13条“当线路中隧道所占比例大于25%或每小时通过隧道大于4座时，单线隧道允许的最大瞬变压力宜为0.8 kPa/3 s”，建议市域快轨车辆密封性要求为τ≥6。

2 市域快轨车辆部件密封性设计及实现

2.1 市域快轨车辆部件密封性分析

由上述公式可知，要达到市域快轨车辆密封性τ≥6的要求，车辆各部件也需要进行密封性管理。

2.2 市域快轨A型车密封性分析

市域快轨A型车车体采用铝合金和不锈钢材料制成。为了便于乘客上下车，在车体侧边设有车门，车体内设有座椅、窗户、乘客显示系统，车顶安装空调机组，车体之间设有贯通道连接。

由于车门、空调直接连通车体与外部空气，贯通道直接连接2节车体，因此车门、空调、贯通道等部件和车体结构对整车密封性影响较大。

2.3 市域快轨A型车主要部件密封性措施

2.3.1 车体结构密封性

铝合金车体经组焊后形成一个整体，但由于需要在车体上安装车门、车窗、空调以及各种电气和供风管道等，在车体上预留了管道和电缆的穿线孔洞。如果这些孔洞在安装相应的设备管路后没有采取相应的密封措施则会漏气，影响旅客的乘坐舒适性。

车体孔洞采用的密封工艺主要有焊缝全焊透、段焊加抹密封胶以及密封胶密封3种。针对长焊缝，采用全焊透方式以保证车体的密封性；针对局部区域，为了减少焊接变形，采用段焊加抹密封胶或直接采用密封胶连接，以保证连接强度和车体密封性。

2.3.2 车门密封性

市域快轨A型车车门与车体外表面采用一层密封胶条密封，当左右两门板关好后车门四周的橡胶结构会紧压在门框上。市域快轨A型车加强车门密封性的具体措施如下：

(1) 在门板中下部增加下挡销或加锁钩增强密封性，可避免当车门下部门板橡胶未彻底压紧在门框上时出现啸叫的情况。

(2) 改进密封胶条结构。采用双密封形式，内部密封胶条负责密封性，外部密封胶条负责防尘、防雨雪及保护内部密封胶条(图2)。

2.3.3 贯通道密封性

市域快轨A型车加强贯通道密封性的具体措施如下：

(1) 在折棚与车体框连接处、车体框与端墙连接处均采用 EPDM 橡胶条密封(图3)。

图3 贯通道密封措施图

(2) 采用双层棚布结构，整体厚度增加，对于内部与外部的气压变化适应性强。

2.3.4 空调密封性

车厢的密封除了车体结构、车门及贯通道外，还包括与外界相通面积最大的空调废排风口与新风进口。市域快轨A型车空调加强密封性应增加压力波保护系统。在列车高速通过隧道时，压力波保护系统压力控制装置中的压力传感器接收外部压力改变信号，通过控制单元快速关闭新风进口和废排风口,关闭车厢与外部空气之间的通路，保持车内压力稳定，并在通过隧道后解除保护，恢复正常工作状态。

3 结束语

市域快轨交通正逐步成为全国城市轨道交通建设的热点，市域快轨列车的生产制造也将进入批量化时期。通过对市域快轨A型车密封性的研究，可为后续市域快轨列车的设计及生产制造提供参考。