高速动车组空调系统新风口气密结构

王艳红

摘 要：根据CRH380D型动车组整车气密性的要求，结合空调系统为影响整车气密性指标的重要部件，设计了这种空调系统新风口气密结构，满足空调系统气密性要求，提高乘客舒适度。

关键词：空调系统；气密结构；乘客舒适度；高速动车组

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.051

随着高铁行业的迅猛发展和动车技术的飞速进步，对动车组影响乘客舒适度的性能指标的要求也越来越高。其中动车组气密性就是影响车内旅客乘坐舒适度的重要性能指标。因为动车组在通过隧道和两车交会时，均会在车体表面产生较大的压力波动，引起车内压力变化，从而对车内旅客的乘坐舒适度有较大的影响。公开资料显示，列车以200 km/h 在隧道内交会工况下的车内压力波动，非气密车辆约为气密车辆的 3.5倍。因此我们动车组制造企业也将动车的重要部件的气密结构设计作为研发的重点。本文对CRH380D型动车组空调系统新风口的气密结构进行详细阐述和论证。

1 动车组进行气密设计的重要性

动车组在高速行驶过程中，当两列车交会时，其头尾部所激起的空气压力扰动在其相对一侧产生很大的脉冲压力—压力波，虽一般不会对旅客舒适度产生严重的影响，但通过噪声和车体的摆动会明显感觉到其影响的存在。特别是当列车高速通过隧道时，由于活塞效应，情况就变得更加严重。这种压力波的不断传播、反射和干扰、叠加，使压力变化十分复杂。当压力波动反应到车厢内，旅客会感到不舒适，轻者压迫耳膜，重则头晕恶心，甚至造成耳膜破裂。因此为了避免压力 变化对旅客的不利影响，提高乘客的舒适度，必须对动车组采取气密性设计。

2 CRH380D型动车组对空调系统气密性的要求

CRH380D型动车组最大运营速度为380km/h，速度越高，压力变化范围越大，对整车气密性的要求也越高，对相关部件特别是空调系统的气密性要求也越高。CRH380D型动车组对空调系统气密性的要求是承受压力范围+6000Pa～-8740Pa。

3 新风口气密结构详述

3.1 新风口气密结构的设计背景介绍

对于车辆空调单元与新风道之间的密封，通常的传统结构一般是在两接触面之间加有一定压缩量的橡胶垫，靠一定的压缩量来保证密封，如果对空调系统无气密性要求，这种结构可以保证密封。但如果有气密性要求，这种结构却很难满足气密性要求。因为空调单元本身是个较大较重模块，它本身的制造误差就比较大。它还要安装在车体钢结构上，而且还要连接新风道，车体钢结构本身的制造误差就比较大，还要考虑实际的现车安装误差，而且空调单元安装完成后，不但要吸收掉所有的误差，还要确保满足气密性要求。因此设计研发了这种新型的新风口气密结构。

3.2 新风口气密结构具体结构形式

当车辆空调系统启动，从外部进入车内的新风通过新风道进入空调单元，此风道区域与外界大气相通，必须满足正负压指标的压力密封要求，从而确保空调系统的气密性要求。其具体结构为新风道固定在一铝型材框架结构上，此型材框架分别固定在车体钢结构和内装横梁上。在型材框架结构里装有特殊结构橡胶条，空调单元与此接口结构周圈为薄钢板，外包橡胶条，安装时空调单元垂直插入型材框架里的橡胶条内，使橡胶条达到一定的压缩量。这种结构的优点是既能吸收安装误差，又可实现迷宫式密封，满足气密性要求。（图2，3）

3.3 特殊密封胶条的结构形式和性能要求

3.3.1 密封胶条的结构形式和安装要求

根据新风道与空调单元的接口形式，将密封条硫化处理成过渡圆滑的矩形方框形式，单面背胶直接粘贴在铝型材框架结构槽口的底部。根据安装环境和公差要求，计算出密封条的压缩量要求，选择合适硬度的橡胶以满足密封性要求。（图4）

3.3.2 密封胶条的性能要求

压缩范围：5-15mm

密封条压缩范围的确定：

Z方向误差计算：

空调单元与铝型材框架结构的接口配合误差：+/-1.5mm

铝型材框架结构安装误差：+3mm

铝型材框架制造误差：+/-1mm

累计误差：（+/-1.5）+（+3）+（+/-1）=+/-5.5mm

因此密封条的压缩行程为10mm.根据密封条的机械接口结构，设计压缩量为10mm，最小压缩量为5mm，最大压缩量为15mm。

其它性能参数要求：

来源于CRH380D动车组的技术参数要求；

承受压力：+6000Pa～-8740Pa；

工作温度：-25°C～+70°C；

储存温度：-40°C～+70°C；

使用寿命：5年；

满足防火要求（TB/T3237）和有害物质限量要求（TB/T3139）。

3.3.3 密封胶条的气密性试验情况

模拟密封胶条实际工作状态的不同工况，按承受10000Pa压力做保压试验，验证密封条的气密性能以及满足承压要求和在一定时间内的压差变化。

试验用材料主要有模拟密封条实际安装环境的上下分模工装、密封胶条和包在空调单元接口处的U型胶条。（图6）

试验方法：

（1）将40x25的密封胶条接成框形，工装的嵌槽内贴双面不干胶，将密封胶条粘合在嵌槽内。

（2）将U型胶条嵌入上模盖上，根据压缩量要求使用指定厚度的垫块。

（3）通入气压根据试验要求加压并保压30分钟，记录仪表压力，观察压力变化。

试验项点及结果：

4 结束语

目前设计完成和上线运行的动车组均为气密性动车组，空调系统、塞拉门、端门等重要部件的气密结构也逐渐趋于成熟，乘客舒适度已经得到很大提升。随着高铁技术的进一步发展，对将来动车组整车气密性的要求也将越来越高，像空调系统这样的动车组重要部件的更加新颖、可靠的气密结构还有待进一步研究和开发。

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