第４１卷 第５期 ～ ＪＩ．４ｌ （ ５ 标准化工作 ＳｌＩＡ Ｉ】ＡＲ ）ｌ Ａ ¨（）Ｎ （）ｌ｛ｋ 高速动车组和客车气密性技术与标准 李文夏，徐世东 （南车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛２６６１１１） 摘要：在论述空气压力波对列车的作用和对乘客的影响的基础上，介绍日本、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。总结在高速动车组和高原高寒客车上采取的密封措施。 建议对高速动车组和客车的气暂ｆ生作进一步试验研究，不断完善我国高速动车组和客车的气密性标准。 关键词：高速动车组；客车；气密性；标准；技术分析 中图分类号：Ｕ２６—６５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００６—９１７８（２０１３）０５—００１０—０３ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ａｉｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｗａｖｅ ｏｎ ｔｒａｉｎ ａｎｄ ｐａｓｓｅｎｇｅｒｓ，ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ ａｉｒ—ｔｉｇｈｔｎｅｓｓ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｕｎｉｔ ａｎｄ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｃａｒ ｉｎ Ｊａｐａｎ，Ｅｕｒｏｐｅ ａｎｄ Ｃｈｉｎａ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ａｉｒ－ｔｉｇｈｔ－ ｎｅｓｓ ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ａ ｗｈｏｌｅ ｔｒａｉｎ ａｎｄ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ．Ｓｅａｌｉｎｇ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｉｎ ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｕｎｉｔ ａｎｄ ｔｒａｉｎ ｒｕｎｎｉｎｇ ｏｎ ｐｌａｔｅａｕ ａｎｄ ｆｒｉｇｉｄ ｒｅｇｉｏｎｓ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｉｔ ｉｓ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｔｈａｔ ｆｕｒｔｈｅｒ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｄｏｎｅ ｆｏｒ ａｉｒ－ｔｉｇｈｔｎｅｓｓ ｏｆ ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｕｎｉｔ ａｎｄ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｃａｒ，ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔＯ ｅｏｎｓｔａｎｄｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ａｉｒ－ｔｉｇｈｔ－ ｎｅｓｓ ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ Ｃｈｉｎａ ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｕｎｉｔ ａｎｄ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｃａｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｕｎｉｔ；Ｐａｓｓｅｎｇｅｒ Ｃａｒ；Ａｉ ｔｉｇｈｔｎｅｓｓ；Ｓｔａｎｄａｒｄ；Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ １概述 国内外对列车气密性的研究，主要集中在高速 列车上，对高原和高寒列车也有所研究。伴随着我 国轨道车辆的快速发展，我国对列车气密性的研究 也在不断深入。然而，对轨道车辆密封而言，气密 当２列分别以２００ ｋｍ／ｈ和２５０ ｋｍ／ｈ速度运行的高 速列车在２ ０００ ｍ以上隧道中交会时，车外压力波 的实测情况如图１所示。 ２ ０Ｈ０Ｏ １ ｏｏＯ 性要求过高或者过低都不合理。如果气密性要求过 高，会加大车辆的制造成本，对制造工艺的要求也 更加严格，若工艺水平达不到要求，气密性试验标 拳 ０ 奋一ｌ ０００ 准要求就失去意义；如果气密性要求过低，会引起 车内压力的变化幅度过大，导致旅客耳鸣，降低乘 坐舒适性。因此，必须综合考虑制造成本、乘坐舒 适性和工艺制造水平。 ２ ０ｏｏ 一３ Ｏ０ＨＤ １０ ２０ ３０ ４０ ５Ｏ ６Ｏ ２压力波的作用 列车在不同的运行速度下承受着不同的气压。 对于高速列车（速度大于２００ ｋｍ／ｈ），当列车高速 交会或高速通过隧道时，周围空气的流速和压力都 会发生急剧变化，这种变化可以通过压力波的变化 时间 ，ｓ 图１隧道中的交会压力波 从图１可以看出，列车外压力波动为一３ ０００ ２ ０００ Ｐａ之间，达５ ０００ Ｐａ。如果列车以更高速度 会车，车外压力波动会更大。 ２．１对列车的作用 表现出来。其中，最不利的情况是在隧道中会车。 收稿日期：２０１３一Ｏ１—２５ 如果将车辆看成有多个泄漏处（如车窗、车 作者简介：李文夏，工程师 ・门、车辆连接部、端墙门、空调设备和厕所设备 １０・ 铁道技术监督 ４Ｉ卷 一∞，Ｂ生一、 ５ 等）的弹性封闭容器，若容器内部压力和外部压力 之间存在差异，则会出现２种情况：一是车体变 形，压力波较大时，还会造成列车门、窗的损坏； ３气密性要求 ８ ６ ４ ２ 。 Ｄ 日本对高速列车做密封试验时，要求将车体 所有开启部位堵塞，车内压力由４ ０００ Ｐａ降至 二是由于泄漏而造成的内外压力平衡。外部压力作 用下车体的变形如图２所示。 图２外部压力作用下车体的变形 ２．２对旅客的影响 如果列车不密封，压力波就会传到车厢内。当 车内空气压力的变化量和变化率超过一定值时，就 会刺激旅客耳朵鼓膜，引起耳胀耳痛，影响乘坐舒 适性，严重时会头晕恶心，甚至耳膜破裂。所以， 车内压力的变化量和变化率影响着乘客的舒适性。 日本铁路的人体舒适度耳感极限如图３所示。 不快 感 ＿ ＼ 耳痛容许 界限，（ｋＦ ａ／ｓ） ＼ 无妨碍 ＼ ＼ ０ １ ２ ３ 车内压力变化量的绝对伯 Ｐａ 图３人体舒适度耳感极限 从图３可以看出，车内压力的变化量在２ ０００ Ｐａ 以内时，人体可以忍受；压力的变化量接近３ ０００ Ｐａ 时，人体开始感觉不舒适。日本、德国和中国都规 定，高速列车车内最大压力的变化量为１ ０００ Ｐａ。对 于高速列车车内压力变化率，日本要求新车最大压力 变化率不得超过２００ Ｐａ／ｓ，旧车不得超过３００ Ｐａ／ｓ； 德国规定车内压力变化率范围为２００－－４００ Ｐａ／ｓ；我国 规定车内压力变化率不超过２００ Ｐａ／ｓ或８００ Ｐａ／３ｓ。 １ ０００ Ｐａ的时间必须大于５０ ｓ。 欧洲的高速列车试验曾参照日本的标准要求， 目前，德国、意大利等国家对车内压力的要求有所 变化，即压力从３ ６００ Ｐａ降至１ ３５０ Ｐａ的时间大 于１８ ｓ。 我国在铁道部科教装［２００１］２１号（（２００ ｋｍ／ｈ 及以上速度级列车密封设计及试验鉴定暂行规定》 中要求：①整车落成后的密封性能试验，车内压 力从３ ６００ Ｐａ降至１ ３５０ Ｐａ的时间应大于１８ ｓ； ②车体结构的密封性能，压力从３ ６００ Ｐａ降至 ｌ ３５０ Ｐａ的时间须大于３６ Ｓ；③组成后的车窗、车 门和风挡等，应能在±４ ０００ Ｐａ的气动载荷作用下 保持良好的密封性。 ＴＢ／Ｔ ３２５０－－－－２０１０《动车组密封设计及试验规 规定：①整车气密性试验的降压时间，对于速 度等级为２００ ｋｍ／ｈ≤Ｖ≤２５０ ｋｍ／ｈ的动车组，车内 外压力差由４ ０００ Ｐａ降至１ ０００ Ｐａ的时间应不小 于４０ ｓ；对于速度等级为２５０ ｋｍ／ｈ＜Ｖ≤３５０ ｋｍ／ｈ 的动车组，车内外压力差由４ ０００ Ｐａ降至１ ０００ Ｐａ 的时间应不小于５０ ｓ。②车体金属结构、车窗、车 门、风挡和空调装置，应能在±６ ０００ Ｐａ压力下保 持良好的密封性。③车内连通到车外的各种电缆、 电器管路和其他风、水管路，应采用密封结构， 在±６ ０００ Ｐａ时仍有密封作用。 ＴＢ／Ｔ ３２５０－－－２０１０是在科教装［２００１］２１号 （（２００ ｋｍ／ｈ及以上速度级列车密封设计及试验鉴定 暂行规定》和运装客车（２０１０］２５３号《时速３５０ ｋｍ 新一代动车组技术条件》基础上制定的，适用于最 高运行速度在２００～３５０ ｋｍ／ｈ的动车组。此外，我 国生产制造的高原车辆和高寒车辆的整车气密性要 求，也可以参照该标准。 以ＣＲＨ２型动车组为例，气密性试验考核指标 为，车内压力从４ ０００ Ｐａ降至１ ０００ Ｐａ所需时间 应大于或等于５０ ｓ。目前，我国ＣＲＨ２型动车组车 辆气密性试验测得所需时间均大于１００ ｓ，满足气 密性标准要求，且大大高于国际标准要求。 我国对青藏高原客车气密性的要求是，在关闭 门窗及空调设备对外开口的情况下，车内外压力由 ４ ０００ Ｐａ降至１ ０００ Ｐａ的时间应大于４０ ｓ。 标准化工作 求，采用不同的密封技术。例如，ＣＲＨ１型列车采 ４气密性试验 车辆整车的气密性由车体结构、车窗、车门、 风挡、卫生设备、空调通风系统，以及各种穿 “墙”的电缆、电气、风和水等管路部分的密封性 共同保证。 整车落成后的气密性试验，可采用内部充气或 抽真空的方式进行。对于铁道客车和动车组车辆的 气密性试验，一般采用内部充气方式。采用内部充 气方式时，在门窗关闭、空调设备对外的新风口和 废气口均关闭的情况下，向车体内部缓慢充气加 压。当车内外气压差达到规定值并稳压一定时间 后，停止充气，车内压力开始衰减。测定从预定最 高压力值降到规定低压力值所需要的时间，是否满 足整车气密性要求。 部件的气密性试验方法与整车气密性试验方法 相同。 在车体金属结构组焊完成后，检查所有焊缝是 否有气孔、裂纹或漏焊点等。对发现的气孔、裂纹 或漏焊点等，通过补焊或用密封胶堵漏。金属结构 组焊后应能在规定的压力下保持良好的密封性。 组成后的车窗、车门、风挡与空调装置，可在 特制的试验装置上进行气密性试验。加压至规定压 力后，车窗、车门、风挡与空调装置应有良好的密 封性。试验时，测定预定最高压力值降到规定低压 力值所需要的时间，要求其满足整车气密性规定。 ５密封措施 （１）车体结构采用连续焊缝，以消除焊接气 隙。对不能施焊的部位，用密封胶密封。高速动车 组车体的总体结构由铝合金大型挤压型材制成，筒 形车体由地板、侧墙和车顶焊接而成，为整体密封 结构。因此，车体的密封主要取决于焊接工艺。 （２）车窗采用固定式结构，其组装工艺可以保 证密封的可靠性和耐久性。个别车窗可以打开，为 充气膨胀式密封结构。高速动车组车窗包括侧窗、 盲窗、司机室侧窗和司机室前窗，均为密闭结构。 （３）车门采用多重密封技术。通常对门页周围 采用膨胀式密封和液压压紧装置，以有效抵挡压力 波造成的影响。外门采用密封性能良好的塞拉门， 其外形与车体外形一致，闭合后车门能完整嵌入门 口空间，使车门与车体处在同一个外表面上。门边 设有密封装置，根据列车的运用环境及密封指标要 ・１２・ 用膨胀式密封；高寒车采用更加安全可靠的压紧密 封（ＣＲＨ５）；车速进一步提高后，采用双层密封结 构，以抵抗车厢内外更大的压力波动范围 （ＣＲＨ３）。此外，头、尾的端门，司机室登车门，可 采用充压缩空气的橡胶条密封。青藏高原客车采用 双唇密封式结构的塞拉门，保证客车的密封Ｉ生能。 （４）在２节车厢之间，设置气密内风挡和密封 式折棚风挡等，安装在车体的外端墙上，并处理好 渡板处的密封问题，保证车辆的密封性能。气密式 内风挡采用全波纹气密橡胶，由金属框、金属安装 框、全波纹橡胶密封件和外罩等组成，主要通过螺 栓及橡胶密封件形成气密结构，具有良好的伸缩 性、气密性和水密眭，以保证车辆内部的气压波动 在标准值以内。ＣＲＨ２型动车组采用橡胶气密内风 挡，ＣＲＨ３型动车组采用波纹式密封折棚式风挡， 均可保证客车的密封性能。 （５）空调环控设备具有压力控制功能。例如， 在客室进、排气风口安装压力保护阀，在排气风道 中装设带节气阀的排风机，安装压力保护通风机 等。安装这些设备的主要目的是，既保证正常的通 风换气，又保证车内压力变化在限值之内。 （６）厕所、洗脸室的水通过真空装置排到车 外，而不采用直排式。对直通车下的管路和电缆 孔，采用涂抹密封胶的方式来保证密封性能。 ６建议 我国铁道行业标准仅规定了最高运行速度 ２００～３５０ ｋｍ／ｈ动车组的气密性要求。随着我国京 沪、京广高速铁路的相继开通，以及更高速度试验 列车的下线，结合我国高速列车系统集成国家工程 实验室气密性试验、线路运行试验和旅客的感受， 以及我国动车组制造工艺水平，有必要对车辆的气 密性作进一步试验研究，并不断完善我国高速动车 组和客车的气密性标准。 参考文献 ［１］科教装［２００１］２１号２００ ｋｍ／ｈ及以上速度等级列车密封设计 及试验鉴定暂行规定的通知［ｓ］． ［２］铁运［２００８］２８号高速动车组整车试验规范Ｉｓ］． ［３］运装客车（２０１０］２５３号时速３５０ ｋｍ新一代动车组技术条件 ［Ｓ］． ［４］ＴＢ／Ｔ ３２５０－－２０１０动车组列车密封设计及试验规范『Ｓ］． （责任编辑刘春雨）