CRH6F 型城際動車組雙開塞拉門關鍵技術研究

王輝

（南京康尼機電股份有限公司，江蘇 南京 210038）

CRH6F 型城際動車組定位為新經(jīng)濟結構下的一小時都市圈，相對地鐵車輛具有運行速度快、加速快、編組靈活、載客量大等特點，門系統(tǒng)開度大選用雙開塞拉門系統(tǒng)，由于CRH6F 型動車組需要考慮正線與200Km 等級列車交會，因此，氣密性要求車廂內氣壓最高可充至5200Pa，從4000Pa 降至1000Pa 時間大于50S。相對于城軌雙開門系統(tǒng)，需要解決車門的鎖閉技術、密封技術及舒適性（隔音隔熱性能）。

1 關鍵技術

1.1 密封技術

CRH6F 型城際動車組定位作為城際快速列車，載客量大，停站時間短，因此,必須采用1300 開度以上的雙開塞拉門。而目前雙開塞拉門僅使用在城市軌道車輛上，城軌車輛最高運行速度為120Km/h,并且會車壓力小。城際雙開塞拉門系統(tǒng)在城軌雙開塞拉門基礎上進行結構優(yōu)化，重新設計密封結構。

（1）整體式密封門框。目前,城軌車門門框采用拼接結構，然后,在拼接處打膠。而城際雙開塞拉門系統(tǒng)由于整車要求有氣密性，因此,與門扇配合的門框必須是整體焊接而成，輪廓度要求高。

（2）整體式密封膠條。門系統(tǒng)的密封性能是影響列車密封性能和旅客舒適性的主要因素之一,因此，密封型式和密封材料的研究是保證密封性能的關鍵。

目前，國內外成熟的做法有兩種：

充氣密封：既在門板和車體之間設置膨脹膠條，門鎖好后給膨脹膠條充氣，膠條膨脹填補門板和車體之間的空隙從而達到密封效果。這種方法的優(yōu)點是密封效果優(yōu)良，但結構較復雜可靠性較低，但是，密封性能受到氣源和電源的影響較大，安裝在門扇上的充氣膠條容易損壞而無法實現(xiàn)密封。

多重壓力密封：首先，門板和門框間通過“八”字型的雙唇密封膠條在主密封面實現(xiàn)氣密，同時，在門扇外側的輔助密封面設置膠條，提升密封效果。

康尼公司CRH6 動車組側門采用多重壓力密封結構，該結構在青藏鐵路側門上使用，有多年的運營業(yè)績，滿足了低氣壓、高寒、高紫外線等惡劣環(huán)境應用。多重壓力密封如圖1 所示，關門時，門板在鎖閉裝置作用下受到一個向前推和向內收的力，此力在門板前端楔形塊的作用下使得整個門向內擠，在這種力的作用下膠條受到如圖9 所示的壓縮效果約5mm，而膠條沿門扇形成一個密封環(huán)（如圖2 所示），從而達到整體的密封效果。此項技術的關鍵在于要給門頁一個持續(xù)的壓力，即使在門扇收到會車壓力波時，也不至于影響密封。

圖1 密封膠條結構

圖2 密封膠條運動方向

門扇中部采用迷宮式膠條，在門扇鎖閉到位后實現(xiàn)中部密封。通過有限元分析，門扇在受到最大的會車壓力(5200Pa)時,門扇周邊變形為3.31mm，門系統(tǒng)密封性不受影響。

圖3 門扇位移云圖

1.2 鎖閉技術

（1）絲桿螺旋鎖閉。在承載驅動機構有一個被動機械鎖閉結構，門系統(tǒng)鎖閉機構集成在絲桿螺母中。采用的是變導程絲桿：正常導程段，變導程段，導程為零的鎖閉段（如圖4）。

鎖閉的滾動銷在絲桿螺旋槽整車導程段中滾動，實現(xiàn)門扇的移動；當門扇關閉即將到位時，即滾動銷在絲桿關門的末端進入了變導程段和零導程段，此時絲桿轉動實現(xiàn)對門的鎖閉（如圖5）。

（2）門扇中部輔助鎖閉。雙開塞拉門關門后是兩個門扇對插結構，門扇打開通過無影響。為了提高門扇的密封性能，只能在單個門扇前側下部增加下檔銷，在會車或者受壓時，減小門扇的變形（如圖6）。

圖4

圖5

圖6

（3）門扇后部輔助壓緊。為了提高門系統(tǒng)密封性能，在門扇后側增加一個氣動輔助鎖。當門扇在電機作用下關閉到位后，輔助鎖電磁閥得電供氣，鎖閉氣缸推動承載軸轉動，進入推動鎖舌運動，使得鎖舌壓緊門扇鎖扣，保證門系統(tǒng)密封；當車輛降速停車后，當門控器收到釋放開門信號時，輔助鎖電磁閥失電鎖閉氣缸自動排氣，承載軸縮回，鎖舌自動復位，與門扇鎖扣脫離（如圖7、8）。

圖7

圖8

1.3 隔音技術

由于城際列車對門扇的剛度強度、隔音、隔熱等性能要求較高，而傳統(tǒng)的鋁蜂窩無法滿足隔音隔熱的要求，因此，需要尋找新的門扇復合結構以滿足門扇的剛度強度、隔音、隔熱的要求。

門扇隔音研究：聲波在板中傳播實際是聲波使板產生振動，從而向另一側輻射，板的振動可以用力阻抗來表示。

均勻單層板聲傳播分為四個階段：

（1）當頻率比較低時，此時，剛度起決定作用，板振動隨著頻率的提高而增大，隔聲量隨著頻率的增大而較低。

（2）當頻率提高到力阻抗最小，等于板振動最大，即產生共振。此時，隔聲量最小，板的阻尼起決定性作用。

（3）當頻率繼續(xù)提高，此時面密度起決定作用，板振動隨著頻率的提高而減小，隔聲量隨著頻率的增大而增大。

（4）當頻率提高到臨界頻率時，板出現(xiàn)吻合效應，隔聲量出現(xiàn)波谷。

門扇隔熱研究：門扇結構一般由鋁型材焊接而成的框架、鋁蜂窩夾層、金屬（鋁合金或不銹鋼）蒙皮組成。主要影響因素如下。

（1）一般情況下，金屬材料的導熱系數(shù)最大；非金屬的固體材料的導熱系數(shù)次之；液體的導熱系數(shù)較小，氣體的導熱系數(shù)最小。所以，結構件的材料應選用導熱系數(shù)低的材料。

（2）型材和蒙皮都是金屬材料，導熱系數(shù)一般比較高，這是結構的其他主要性能要求所決定的。但是，在極其特殊的情況下，可以增加其他措施。

（3）以型材為骨架在蒙皮之間填充隔熱材料（導熱系數(shù)很低的材料）如陶瓷纖維、纖維增強尼龍、三元乙丙橡膠等。

保溫隔熱材料呈纖維狀與多孔結構，其骨架間間隙和空腔內含有熱導率極小的介質，這些介質在保溫隔熱材料中很少流動或者不流動，如巖棉、礦渣棉、微孔硅酸鈣、膨脹珍珠巖、泡沫塑料與發(fā)泡石棉等。

期間研究了酚醛發(fā)泡填充玻纖復合材料（以下簡稱玻纖復合材料）、PET 泡沫、紙蜂窩等。經(jīng)過反復試驗和比較，選擇PET 泡沫和隔聲氈的復合結構作為門扇填充材料，這種結構強度剛度高、隔音隔熱好、工藝相對簡單，滿足城際列車的要求。

2 結語

本文介紹在城軌塞拉門基礎上，針對城際平臺的特殊性對門系統(tǒng)進行分析，對門系統(tǒng)鎖閉結構、密封結構及隔音結構進行優(yōu)化后，可以滿足快速乘降（開度1300mm，開關時間≤3s），又要滿足氣密性（2.6kPa 降到1kPa 時間≥210s）及氣密強度（交變氣壓±2.6kPa、最大氣壓5.2kPa）要求。