軌道交通列車(chē)門(mén)防水密封性測(cè)試技術(shù)研究

許文君，馮仕良，曾俊鋒，謝瑞峰

（1.廣州建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測(cè)中心有限公司，廣東 廣州 510440；2.廣州建筑股份有限公司，廣東 廣州 510030；3.江蘇城鄉(xiāng)建設(shè)職業(yè)學(xué)院，江蘇 常州 213147）

0 引言

隨著城市之間的聯(lián)系交流非常密切，軌道交通的城際鐵路列車(chē)成為人們出行最常用的公共交通工具。城際列車(chē)在高速運(yùn)營(yíng)工程中，時(shí)常遇到下雨天氣，這就要求列車(chē)具有較好的防水性能，特別是對(duì)經(jīng)常啟閉的列車(chē)門(mén)，在較高風(fēng)壓下的密封性尤為重要。因此對(duì)列車(chē)門(mén)樣機(jī)進(jìn)行水密性能測(cè)試很有必要。

相關(guān)研究表明，閻雪源等[1]、王姣等[2]、陳明等[3]、李錦偉等[4]分析了列車(chē)門(mén)的技術(shù)水平，介紹了列車(chē)門(mén)的結(jié)構(gòu)與氣密性的保證措施與建議，以及在密封膠條的選用方面進(jìn)行了分析與優(yōu)化建議。黃陽(yáng)等[5]介紹了列車(chē)門(mén)系統(tǒng)綜合檢測(cè)儀研發(fā)，著重論述了檢測(cè)儀的功能模塊與硬件部分設(shè)計(jì)，主要針對(duì)列車(chē)門(mén)的開(kāi)關(guān)門(mén)功能與力學(xué)方面的測(cè)試，未對(duì)列車(chē)門(mén)水密性能方面進(jìn)行研究。楊清林等[6]通過(guò)設(shè)計(jì)研制試驗(yàn)設(shè)備，模擬了高速列車(chē)塞拉門(mén)在高速運(yùn)行時(shí)承受的空氣壓力波載荷，檢測(cè)車(chē)門(mén)不同部位的變形情況，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高速列車(chē)塞拉門(mén)受到靜載及交變載荷時(shí)數(shù)值分析結(jié)果的驗(yàn)證，為高速列車(chē)塞拉門(mén)的設(shè)計(jì)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)，未涉及列車(chē)門(mén)的防水密封性測(cè)試內(nèi)容。閻立樞[7]和李楊等[8]采用仿真分析和試驗(yàn)的方法并結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)要求，對(duì)整車(chē)進(jìn)行氣密性設(shè)計(jì)與試制；通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)，對(duì)整車(chē)全線運(yùn)行的車(chē)內(nèi)外壓力變化情況進(jìn)行分析，以及列車(chē)氣密性設(shè)計(jì)與試驗(yàn)，并提出了列車(chē)密封性保障措施，可知列車(chē)時(shí)速120km/h 的內(nèi)外壓差可達(dá)750Pa，250km/h 高速列車(chē)內(nèi)外壓差可達(dá)4000Pa。相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[9-10]也未見(jiàn)這方面測(cè)試的內(nèi)容，綜上，城際鐵路列車(chē)與地鐵地上運(yùn)行時(shí)列車(chē)門(mén)防水密封性測(cè)試尚未見(jiàn)報(bào)道，開(kāi)展相關(guān)測(cè)試技術(shù)研究很有必要。

1 測(cè)試技術(shù)

1.1 技術(shù)設(shè)備

根據(jù)城市軌道交通列車(chē)門(mén)的防水性能要求，開(kāi)展門(mén)體水密性能測(cè)試技術(shù)研究。首先制定測(cè)試工況，列車(chē)在露天運(yùn)行過(guò)程中，大多數(shù)時(shí)間承受負(fù)風(fēng)壓荷載，在列車(chē)高速進(jìn)隧道，或者慢速進(jìn)站停車(chē)時(shí)，存在正風(fēng)壓荷載作用情況，這時(shí)如遇下雨天氣，就要求列車(chē)門(mén)具有良好的密封防水性能。本測(cè)試技術(shù)基于列車(chē)門(mén)承受風(fēng)雨疊加的作用工況，模擬列車(chē)門(mén)的工作環(huán)境，開(kāi)展門(mén)體水密性能測(cè)試技術(shù)設(shè)備研究。

按照以上測(cè)試要求，技術(shù)設(shè)備應(yīng)具有列車(chē)門(mén)試件安裝、供壓、淋水、計(jì)時(shí)的功能，并制定測(cè)試方法步驟。本技術(shù)測(cè)試設(shè)備正面和側(cè)面分別如圖1、圖2 所示，由測(cè)試壓力箱、列車(chē)模型試件、列車(chē)門(mén)、試件密封結(jié)構(gòu)、鼓風(fēng)機(jī)、淋水設(shè)備構(gòu)成。

圖1 測(cè)試設(shè)備正面

圖2 測(cè)試設(shè)備側(cè)面

首先，通過(guò)獲得列車(chē)門(mén)廠提供的列車(chē)門(mén)及其模型試件的圖紙資料，列車(chē)模型試件包含列車(chē)門(mén)與固定部分，分析列車(chē)模型試件的大小與連接形式，以及邊緣構(gòu)造特點(diǎn)，設(shè)計(jì)研制列車(chē)模型試件安裝檢測(cè)所需的測(cè)試壓力箱，壓力箱采用鋼結(jié)構(gòu)形式，由龍骨與封板構(gòu)成，內(nèi)設(shè)凈寬1.5m 的人員操作活動(dòng)空間，高度與長(zhǎng)度根據(jù)試件尺寸而定，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性滿足試件安裝與測(cè)試風(fēng)壓要求。壓力箱設(shè)計(jì)試件安裝的對(duì)連接結(jié)構(gòu)，可根據(jù)試件尺寸大小任意調(diào)整。

試件密封結(jié)構(gòu)設(shè)置于試件邊緣與壓力箱密封板之間，使得整個(gè)測(cè)試壓力箱在試件安裝完成后，形成一個(gè)完整的密封箱結(jié)構(gòu)，試件密封應(yīng)牢固，具有足夠的風(fēng)壓承載能力，一般有鋼龍骨與木板構(gòu)成，縫隙通過(guò)打注密封膠保證密封性。鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備提供測(cè)試所需的氣壓，在試件淋水的同時(shí)給予試件密封箱一定的壓力，保持試件內(nèi)氣壓低于試件外氣壓，我們所稱為正壓，以測(cè)試列車(chē)門(mén)阻止水進(jìn)入內(nèi)部的防水能力。鼓風(fēng)機(jī)具有提供波動(dòng)風(fēng)壓的能力，能提供周期性的反復(fù)風(fēng)壓能力，功率根據(jù)壓力箱空間、漏氣量、風(fēng)壓大小計(jì)算確定，一般為60kW。淋水設(shè)備為列車(chē)門(mén)淋水的裝置，由水源、水泵、水管、噴頭以及水管水架構(gòu)成。噴頭出水口具有一定水壓力，滿足測(cè)試要求。噴淋水管水架尺寸根據(jù)列車(chē)門(mén)大小而定，可覆蓋整個(gè)列車(chē)門(mén)，設(shè)計(jì)可移動(dòng)式。噴頭提供霧化均勻的淋水，噴淋角度50°，設(shè)置間距500mm，距離門(mén)體1000mm。水管一般采用直徑25mm 塑料管，水泵提供一定的水壓力，滿足噴頭出水壓力要求，水源滿足測(cè)試水量要求。

1.2 測(cè)試步驟方法

進(jìn)行列車(chē)門(mén)的水密性能測(cè)試，一般包含測(cè)試前的準(zhǔn)備、測(cè)試過(guò)程、測(cè)試后數(shù)據(jù)記錄與報(bào)告的流程，如圖3所示。

圖3 測(cè)試流程

測(cè)試前準(zhǔn)備工作包括審核列車(chē)門(mén)技術(shù)資料，制定測(cè)試方案，采用壓力分級(jí)淋水測(cè)試方法，分級(jí)壓力參考建筑外門(mén)窗氣密、水密、抗風(fēng)壓性能檢測(cè)方法[11]中的水密性能定級(jí)加壓順序，測(cè)試方案如圖4 所示，試件安裝及密封，測(cè)試技術(shù)設(shè)備的調(diào)試。

圖4 測(cè)試方案

在測(cè)試準(zhǔn)備工作完成后，試件完成安裝，經(jīng)檢查與技術(shù)資料無(wú)誤后，密封檢查無(wú)問(wèn)題，設(shè)備調(diào)試正常后，按測(cè)試方案進(jìn)行正式測(cè)試過(guò)程，具體如下：①測(cè)試人員進(jìn)入壓力箱，觀察測(cè)試過(guò)程的滲水情況，或采用攝像頭監(jiān)控的形式觀察，關(guān)閉壓力箱密封門(mén)。②列車(chē)門(mén)啟閉5 次，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)設(shè)備，按測(cè)試方案中壓力加載正壓力。③開(kāi)啟淋水設(shè)備，按測(cè)試方案的流量調(diào)整大小，同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。④測(cè)試人員觀察持續(xù)觀察列車(chē)門(mén)滲水情況，按測(cè)試方案，定時(shí)記錄。⑤在方案制定壓力下持續(xù)淋水一段時(shí)間無(wú)滲漏，進(jìn)入更高壓力下了的淋水測(cè)試，步驟同上。⑥按方案完成測(cè)試，或中間有滲水情況，停止測(cè)試。⑦測(cè)試完成。

完成測(cè)試后，編寫(xiě)測(cè)試報(bào)告，根據(jù)項(xiàng)目技術(shù)資料、委托資料、測(cè)試方案，以及測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)與圖像資料，編制城市軌道交通列車(chē)門(mén)水密性能測(cè)試報(bào)告。

2 技術(shù)應(yīng)用及評(píng)價(jià)

2.1 試件介紹

試件尺寸（寬×高×厚）為1560mm×2052mm×32mm，列車(chē)門(mén)的組成材料為玻璃，厚度：5C+11A+4C，鋼化玻璃；門(mén)板粘接骨架為鋁合金材料選用鋁板為1mm 鋁合金板材。

設(shè)計(jì)性能要求之防水密封性能：在門(mén)關(guān)閉的情況下，內(nèi)表面無(wú)可見(jiàn)的水滴流。可以有單獨(dú)的水滴。僅允許在密封件的前沿有水滴流，任何進(jìn)來(lái)的水應(yīng)該不影響任何門(mén)部件的功能。

2.2 測(cè)試過(guò)程及數(shù)據(jù)

將門(mén)體安裝到試驗(yàn)臺(tái)架上，進(jìn)行如下試驗(yàn)。圖5 為樣機(jī)淋水，圖6 為樣機(jī)淋水10min 后檢查。

圖5 樣機(jī)淋水

圖6 樣機(jī)淋水10min 后檢查

技術(shù)參數(shù)如下：水流壓力3bar，流量：14L/min，噴嘴數(shù)量：5 個(gè)，噴頭到門(mén)的距離1m，射流角：50°，列車(chē)門(mén)內(nèi)箱體壓力最高750Pa，分級(jí)壓力測(cè)試，每級(jí)淋水時(shí)間5min，觀察滲漏情況。

測(cè)試結(jié)果如表1 所示。

表1 測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)

2.3 結(jié)果分析

（1）本列車(chē)門(mén)在門(mén)體關(guān)閉的情況下，最高靜壓力750Pa，有水滴流成線，為較嚴(yán)重滲漏情況，不滿足工程設(shè)計(jì)要求，建議調(diào)整列車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)方案。

（2）本列車(chē)門(mén)水密封性能最大壓力700Pa，內(nèi)表面有單獨(dú)水滴，未見(jiàn)水滴流淌成線現(xiàn)象，輕微滲漏，不影響門(mén)體部件功能。

3 結(jié)語(yǔ)

因城際鐵路與城市地鐵列車(chē)門(mén)具有一定的防水性能要求，本測(cè)試技術(shù)針對(duì)列車(chē)門(mén)承受風(fēng)雨疊加的作用工況，模擬列車(chē)門(mén)的工作環(huán)境，開(kāi)展門(mén)體水密性能測(cè)試技術(shù)研究。通過(guò)擬定門(mén)體水密性能測(cè)試方案，研制了技術(shù)設(shè)備。本文創(chuàng)新性在于：①本技術(shù)提供了一套完整的列車(chē)門(mén)水密性能測(cè)試設(shè)備裝置，具有列車(chē)門(mén)試件安裝、供壓、淋水、計(jì)時(shí)的功能，由測(cè)試壓力箱、列車(chē)模型試件、列車(chē)門(mén)、試件密封結(jié)構(gòu)、鼓風(fēng)機(jī)、淋水設(shè)備構(gòu)成。②本技術(shù)提供了一種列車(chē)門(mén)水密性能測(cè)試流程與測(cè)試方案，得出列車(chē)門(mén)水密性能評(píng)價(jià)方法。③本技術(shù)經(jīng)工程實(shí)例應(yīng)用，具有很高的實(shí)用性，達(dá)到預(yù)期目的，滿足工程檢測(cè)要求。