動(dòng)車組在非工作狀態(tài)噴灑雨刷液?jiǎn)栴}的分析與解決

曲秋芬梁建全 劉中華 陳磊 孟慶棟

(唐山軌道客車有限責(zé)任公司產(chǎn)品研發(fā)中心,河北唐山 063035)

動(dòng)車組在非工作狀態(tài)噴灑雨刷液?jiǎn)栴}的分析與解決

曲秋芬1梁建全 劉中華 陳磊 孟慶棟

(唐山軌道客車有限責(zé)任公司產(chǎn)品研發(fā)中心,河北唐山 063035)

CRH3動(dòng)車組在京津線、武廣線、滬寧線運(yùn)行過(guò)程中曾出現(xiàn)過(guò)在非工作狀態(tài)下噴灑雨刷液的問(wèn)題,該種情況很可能對(duì)列車的行車安全造成影響。本文深入分析了產(chǎn)生該種問(wèn)題的原因,提出了有效的解決方案,并完成了跟蹤驗(yàn)證。動(dòng)車組在非工作狀態(tài)噴灑雨刷液?jiǎn)栴}的解決對(duì)于提高動(dòng)車組雨刷系統(tǒng)工作的可靠性具有重要意義。同時(shí),為其他動(dòng)車組設(shè)計(jì)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

CRH3動(dòng)車組 雨刷液 壓力

1 前言

雨刷裝置在列車運(yùn)行過(guò)程中起到很重要的作用，它主要用來(lái)在雨天刮去雨水，在晴天清洗擋風(fēng)玻璃，起到清晰司機(jī)視線的作用。

2 問(wèn)題描述

CRH3動(dòng)車組在武廣線和滬寧線高速運(yùn)行中，曾發(fā)生多起過(guò)隧道時(shí)雨刷裝置在非工作狀態(tài)下噴灑雨刷液的情況。該種情況會(huì)短時(shí)間內(nèi)模糊司機(jī)視線，對(duì)列車的行車安全造成影響，所以需要對(duì)該種問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)解決。

圖1 雨刷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 重聯(lián)動(dòng)車組以390km/h通過(guò)隧道時(shí)尾部測(cè)點(diǎn)的壓力變化曲線

圖3 重聯(lián)動(dòng)車組以390km/h通過(guò)隧道時(shí)頭部測(cè)點(diǎn)的壓力變化曲線

圖4 單列隧道交會(huì)時(shí)動(dòng)車組尾部車內(nèi)外壓力變化曲線

3 問(wèn)題分析

3.1 對(duì)CRH3雨刷系統(tǒng)工作原理介紹

雨刷系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1：

雨刷系統(tǒng)工作原理：正常工作時(shí)，司機(jī)扳動(dòng)刮雨按鈕，控制單元和雨刷水泵同時(shí)接收到來(lái)自刮雨按鈕的信號(hào)，雨刷臂在控制單元的控制和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下按照一定的規(guī)律進(jìn)行擺動(dòng)，同時(shí)雨刷液也在雨刷水泵的驅(qū)動(dòng)下通過(guò)雨刷液管路噴灑到擋風(fēng)玻璃上；非工作時(shí)，雨刷驅(qū)動(dòng)電機(jī)和雨刷水泵不動(dòng)作，雨刷臂會(huì)停止在擋風(fēng)玻璃左側(cè)不動(dòng)，雨刷液不噴灑。

3.2 產(chǎn)生問(wèn)題的原因分析

從雨刷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中可以看出，雨刷液從水泵口噴出到雨刷液噴嘴，要經(jīng)過(guò)一段大概有5-6m的軟管管路，在雨刷裝置噴灑完一次雨刷液后，雨刷液管路里不可避免的會(huì)殘留部分雨刷液。雨刷水泵為離心泵，該泵不具有密封特性，所以整個(gè)雨刷液管路與車體外的大氣是相通的。當(dāng)雨刷液管路的壓力高于外界壓力時(shí)，雨刷液將會(huì)被噴出。

為了進(jìn)一步找出原因，對(duì)CRH3動(dòng)車組進(jìn)行了線路試驗(yàn)，采用不同的速度通過(guò)隧道，分別測(cè)量聯(lián)掛、會(huì)車時(shí)列車頭部和尾部車體內(nèi)外的壓力變化，結(jié)果如下（如圖2-圖5）：

從上面圖中曲線可以看出：列車在過(guò)隧道時(shí)，車體內(nèi)外壓差(車外壓力減去車內(nèi)壓力)基本上都是負(fù)值，即車體外壓力低于與車體內(nèi)壓力，在重聯(lián)隧道交會(huì)時(shí)情況更惡劣，最大壓差接近-6kPa。由于列車在過(guò)隧道時(shí)車體內(nèi)的壓力高于車體外的壓力，導(dǎo)致殘留在雨刷液管道里的液體在氣壓的作用下被“倒吸”出去，因此出現(xiàn)了雨刷裝置在非工作狀態(tài)下噴灑雨刷液的現(xiàn)象。

4 問(wèn)題解決

為避免雨刷裝置非工作狀態(tài)噴灑雨刷液情況的發(fā)生，需要采取措施來(lái)抵消車體內(nèi)外的壓差，可以采取在雨刷液管路中設(shè)置單向閥的方法。

單向閥工作壓力的確定要考慮以下兩點(diǎn)：第一，單向閥的工作壓力要大于列車過(guò)隧道等情況時(shí)車體內(nèi)外壓差，這樣才能起到避免雨刷裝置在非工作狀態(tài)下噴灑雨刷液的情況；第二，在雨刷系統(tǒng)正常工作時(shí)，雨刷水泵動(dòng)作，單向閥不能影響到雨刷液的正常噴灑。

圖5 重聯(lián)隧道交會(huì)時(shí)動(dòng)車組尾部車內(nèi)外空氣壓力變化曲線

上述試驗(yàn)時(shí)最大壓差達(dá)到近6kPa(極限情況可能更高)，雨刷水泵的最大輸送壓力為1000kPa，因此單向閥的工作壓力應(yīng)在二者之間，并且盡量靠近下限，避免影響正常噴液?？紤]到一定的安全系數(shù)，單向閥的開(kāi)啟壓力取為50～80kPa。只要車體內(nèi)外壓差低于50kPa，雨刷液管路中的單向閥將不會(huì)開(kāi)啟，雨刷液管路不通，雨刷裝置不會(huì)噴灑雨刷液。同時(shí)當(dāng)雨刷裝置正常工作時(shí)，雨刷液從雨刷水泵出來(lái)壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單向閥開(kāi)啟壓力，單向閥打開(kāi)，雨刷液管路導(dǎo)通，單向閥不會(huì)影響雨刷裝置的正常工作。

針對(duì)上述方案，先選取8列CRH3動(dòng)車組進(jìn)行了更改及跟蹤試驗(yàn)，跟蹤驗(yàn)證結(jié)果顯示，整改后沒(méi)有發(fā)生在非工作狀態(tài)下噴灑雨刷液的情況，說(shuō)明本方案切實(shí)有效，因此后續(xù)對(duì)全部CRH3動(dòng)車組均進(jìn)行了加改。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)本文通過(guò)分析CRH3動(dòng)車組在過(guò)隧道時(shí)雨刷裝置在非工作狀態(tài)下噴灑雨刷液的情況，進(jìn)行了線路試驗(yàn)，確定了導(dǎo)致此問(wèn)題的原因是動(dòng)車組過(guò)隧道時(shí)車內(nèi)壓力高于車外壓力。

(2)通過(guò)在雨刷水泵出口處安裝單向閥，抵消了雨刷管路內(nèi)外壓差，解決了雨刷裝置在非工作狀態(tài)下噴灑雨刷液的問(wèn)題。

(3)通過(guò)完善雨刷系統(tǒng)的功能，提高了雨刷系統(tǒng)的可靠性，消除了運(yùn)行過(guò)程中對(duì)司機(jī)的視線影響，同時(shí)通過(guò)對(duì)該問(wèn)題的研究為動(dòng)車組雨刷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)動(dòng)車組類似問(wèn)題的解決具有指導(dǎo)意義。

[1]徐鵬,邢海英.動(dòng)車組司機(jī)對(duì)駕駛環(huán)境的可達(dá)性探討[B].鐵道車輛, 2014,52(8):26-29.

[2]王鶯,葉菁.單向閥密封性能測(cè)試裝置的設(shè)計(jì)[B].液壓與氣動(dòng),2012 (1):59-61.

CRH3 EMU in beijing-tianjin line, Wu Guangxian, shanghai-nanjing line had appeared in the non-work state during the operation of spraying wiper fluid, this kind of situation is likely to affect the safety of the train.This paper analyzes the causes of this kind of problem, put forward the effective solutions, and tracking verification are completed.Bullet in the non-work state spraying wiper fluid on the solution of the problem to improve the reliability of the emu wiper system work is of great significance.At the same time, the accumulated valuable experience for other EMU design.

CRH3 EMU, Wiper Fluid, Pressure

曲秋芬,女,工學(xué)碩士學(xué)位,工程師,主要從事軌道車輛研發(fā)設(shè)計(jì)工作。曾參與設(shè)計(jì)多種車型的車輛設(shè)計(jì)工作。