淺析車(chē)輛系統(tǒng)高寒環(huán)境適應(yīng)性

張籍弟（長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份有限公司 技術(shù)中心 長(zhǎng)春 130062）

淺析車(chē)輛系統(tǒng)高寒環(huán)境適應(yīng)性

張籍弟
（長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份有限公司 技術(shù)中心 長(zhǎng)春 130062）

摘要：本文針對(duì)車(chē)輛運(yùn)營(yíng)在高寒環(huán)境（-40℃～40℃）下，車(chē)輛各系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：環(huán)境；車(chē)輛；適應(yīng)性；闡述

1　車(chē)體結(jié)構(gòu)

車(chē)輛車(chē)體結(jié)構(gòu)主要由鋁合金車(chē)體、車(chē)頭結(jié)構(gòu)、設(shè)備艙、車(chē)鉤、風(fēng)擋、開(kāi)閉機(jī)構(gòu)等部件構(gòu)成。

鋁合金車(chē)體材料按DIN5513標(biāo)準(zhǔn)選擇采用6005A-T6、5083-H111、5754-H22、6082-T6鋁合金。中國(guó)科學(xué)院金屬研究所針對(duì)車(chē)體型材6005A-T6和板材5083-H111、5083-H321進(jìn)行了低溫性能試驗(yàn)，結(jié)果證明在-50℃、-40℃、-25℃環(huán)境溫度下，鋁合金材料的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、沖擊性能和疲勞強(qiáng)度滿足低溫運(yùn)用環(huán)境要求。

車(chē)頭結(jié)構(gòu)排障器材質(zhì)為Q345E，低溫沖擊功滿足高寒環(huán)境使用要求。

設(shè)備艙采用密封結(jié)構(gòu)，能滿足高寒要求。

自動(dòng)車(chē)鉤中受環(huán)境溫度影響的主要部件有連掛系統(tǒng)中的解鉤氣缸、控制系統(tǒng)中的換向閥和推送氣缸，其他部件如氣液緩沖器、安裝吊掛系統(tǒng)等受環(huán)境溫度影響較小。

風(fēng)擋主要由雙層折棚、渡板及踏板三部分組成，8年高寒環(huán)境運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，風(fēng)擋狀態(tài)良好，未出現(xiàn)任何問(wèn)題，能滿足高寒要求。

2　內(nèi)裝防寒

車(chē)體防寒采用高性能纖維棉及鋁箔包裹結(jié)構(gòu)，靜止?fàn)顟B(tài)下車(chē)體傳熱系數(shù)K=1.0 W/m2℃。

3　牽引高壓

車(chē)輛高壓牽引系統(tǒng)由受電弓、集成儀表箱、主斷路器、牽引變壓器、高壓箱、牽引輔助變流器、牽引電機(jī)、制動(dòng)變阻器、高壓電纜等部件構(gòu)成。

受電弓型號(hào)為DSA250型，受電弓底架結(jié)構(gòu)為鋼，上臂下臂及弓頭材質(zhì)為鋁合金，符合低溫適應(yīng)性的要求。氣囊符合EN60068-2-1能適應(yīng)-50℃的環(huán)境要求。整弓的低溫試驗(yàn)符合高寒環(huán)境的運(yùn)行要求。

集成儀表箱符合EN50125-1 等級(jí)T2，滿足高寒環(huán)境的運(yùn)行要求。

主斷路器型式試驗(yàn)中包含低溫動(dòng)作限值試驗(yàn)，包括-25℃和-40℃的低溫動(dòng)作限值試驗(yàn)；牽引變壓器箱體材料為耐低溫材料Q345E；牽引變壓器冷卻液采用的是酯油IEC61099；高壓箱箱體材料為耐低溫材料Q345E；牽引輔助變流器箱體材料為耐低溫材料Q345E等能夠滿足高寒要求。

4　輔助供電

輔助供電系統(tǒng)由輔助變流器、蓄電池、充電機(jī)、中壓箱等部件組成。

蓄電池箱箱體材質(zhì)為符合標(biāo)準(zhǔn)GB/T3880-2006鋁鎂硅合金鋁板6082-T6，該材料耐低溫沖擊韌性強(qiáng)；箱蓋密封條材料硅橡膠：硅橡膠具有優(yōu)異的耐熱性、耐寒性、介電性、耐臭氧和耐大氣老化等性能，尤其突出的性能是使用溫度范圍廣，能在-60℃至+250℃的溫度范圍下長(zhǎng)期使用；充電機(jī)箱體材質(zhì)為符合標(biāo)準(zhǔn)GB/T1591-2008規(guī)定的低合金結(jié)構(gòu)鋼鋼板Q345E，該材料耐低溫沖擊韌性強(qiáng)。

5　 制動(dòng)系統(tǒng)

車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)包括一套微處理器控制的電空直通制動(dòng)系統(tǒng)，和用于救援和回送的備用空氣制動(dòng)系統(tǒng)。備用空氣制動(dòng)系統(tǒng)可由采用自動(dòng)式空氣制動(dòng)系統(tǒng)的中國(guó)既有線機(jī)車(chē)操縱控制。車(chē)輛常用制動(dòng)為電制動(dòng)和空氣制動(dòng)的復(fù)合制動(dòng)，電制動(dòng)優(yōu)先，緊急制動(dòng)僅為空氣制動(dòng)。

車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)零部件適用溫度-40℃等級(jí)，零部件滿足-40℃環(huán)境溫度的運(yùn)用需求。

6　 網(wǎng)絡(luò)控制

車(chē)輛列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)由主處理器單元MPU、遠(yuǎn)程輸入輸出模塊RIOM、顯示屏TS/TD/LT、網(wǎng)關(guān)GW、高壓控制單元CLT、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸裝置DDU等部件構(gòu)成。

對(duì)列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)各部件進(jìn)行了低溫摸底試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果滿足要求。

7　 空調(diào)采暖

采暖系統(tǒng)由空調(diào)機(jī)組內(nèi)的空氣預(yù)熱器和車(chē)內(nèi)地板上方的輔助加熱器組成。

車(chē)輛采暖功率及車(chē)輛隔熱保溫性能進(jìn)行了低溫摸底試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果滿足要求。

8　 給水衛(wèi)生系統(tǒng)

給水衛(wèi)生系統(tǒng)主要由供排水管路、衛(wèi)生間布置、凈水箱和污物箱、電開(kāi)水爐、吧車(chē)廚房設(shè)備等幾部分組成。

供排水管路大部分位于地板夾層中，每個(gè)管路均布置伴熱線進(jìn)行伴熱。

防護(hù)箱內(nèi)沖水管路伴熱線功率、凈水箱和污物箱底部分別設(shè)置了功率為2000W的電熱毯。

電開(kāi)水爐采用φ27的排水管路以及排水電動(dòng)球閥排水形式。

9　 門(mén)窗設(shè)備

門(mén)窗設(shè)備部分主要包括：塞拉門(mén)、司機(jī)蹬車(chē)門(mén)、餐車(chē)上貨門(mén)、側(cè)窗、擋風(fēng)玻璃。

適用于-40℃低溫的材質(zhì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)攜門(mén)架、采用適用于-40℃低溫的密封條潤(rùn)滑脂、門(mén)板內(nèi)表面增加集水槽，通過(guò)定期清理防止冷凝水下流結(jié)冰 、自動(dòng)腳踏板（站臺(tái)補(bǔ)償裝置）中的電氣部件（包括電機(jī)）及機(jī)械中的運(yùn)動(dòng)、承載部件改成耐低溫材質(zhì)；

側(cè)窗和擋風(fēng)玻璃主要原材料為玻璃、鋁型材、粘接膠、膠條，各材料在-40℃的低溫環(huán)境下，性能指標(biāo)能滿足要求。

10 轉(zhuǎn)向架

構(gòu)架及枕梁鋼板采用的是S355J2G3 EN10025-2，中科學(xué)院金屬研究所對(duì)構(gòu)架、枕梁用鋼板（12mm、30mm后）進(jìn)行了研究，其中針對(duì)低溫沖擊的測(cè)試包括-20℃、-40℃、-60℃，測(cè)試結(jié)果遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)要求的-20℃的27焦耳，表明所用鋼板低溫沖擊性能良好。

對(duì)構(gòu)架焊接填充材料牌號(hào)為G3Si1，中科院金屬研究所對(duì)該填充材料形成的焊接接頭進(jìn)行沖擊性能試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度為0℃、-20℃、-40℃和-60℃，試驗(yàn)結(jié)果顯示-40℃沖擊功均值遠(yuǎn)大于-20℃要求的27J，滿足-40℃環(huán)境使用要求。

鋼彈簧材質(zhì)為51CrV4，根據(jù)中國(guó)科學(xué)院技術(shù)研究于2007年11月份進(jìn)行的分析研究結(jié)果，該鋼彈簧-40℃時(shí)的AKU值均大于10J，并且對(duì)-60℃時(shí)的AKU值進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果最小的為16J，滿足-40℃環(huán)境使用要求。

空氣彈簧的型式試驗(yàn)中包含了橡膠材料低溫脆性試驗(yàn)、橡膠堆-40℃時(shí)的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)剛度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，空氣彈簧能夠滿足-40℃環(huán)境使用要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]王受之.世界現(xiàn)代設(shè)計(jì)史[M].北京：中國(guó)青年出版社,2002.