时速160 公里“复兴号”动力集中动车组新疆运营适应性研究

石邹亮，韩春刚，张新，李阳，王智勇

（乌鲁木齐铁路局 动车运用所，新疆 乌鲁木齐 830011）

为满足广大乘客在舒适性、经济性、安全性等方面的需求，时速160 公里“复兴号”动力集中动车组（下文简称动力集中动车组）应运而生[1]. 动力集中动车组的投入使用是对普速客车实施转换升级，逐步推行普速列车动车化，以夕发朝至和“三进”直通列车为主[2]. 其中，中国铁路乌鲁木齐集团公司配属20 组动力集中动车组陆续替换城际列车，逐步开通了乌鲁木齐至库尔勒、奎屯、博尔塔拉、伊宁、霍尔果斯、克拉玛依等线路. 该动力集中动车组运行途经高温、高寒、强风沙、暴雪、昼夜及南北疆等环境温差大的区段，恶劣的运营环境对动力集中动车组的性能、可靠性、寿命均有不同程度的影响. 有鉴于此，对动力集中动车组实施D1、D2、D3、D4、D5、D6 修，其中，动力集中动车组每运行4000+400公里实施D1 修，按照月、季、半年、年为周期对动力集中动车组实施D2 修. 研究恶劣环境对动力集中动车组的影响，制定科学应对措施及维修标准，对保障动力集中动车组的运营安全具有重要意义.

1 高温适应性分析

新疆夏季炎热，南疆地区气温30 ～ 40℃，北疆地区气温26 ～ 34℃，吐鲁番地区平均气温39℃，历史最高温度48℃[3]，动力集中动车组在夏季运营时出现动力车司机室空调制冷不良、拖车客室制冷不良（空调高压保护停机所造成）等故障.

1.1 动力车空调制冷不良

动力集中动车组动力车司机室空调采用内循环模式，其运行环境温度高、紫外线强，其中兰新线、精伊霍线为东西走向，太阳直射造成了司机室空调制冷不良. 检查分析发现：动力车空调回风格栅小、回风量不足且回风速度慢，造成制冷后空调出风量不足. 为改善制冷效果，可增大空调回风栅以提高回风速度，并在D1 修检查时对动力车空调滤网进行清扫以确保滤网清洁.

1.2 拖车空调制冷不良

列车夏季运营环境温度高，制冷剂压力增大将导致压力保护而使空调自动停机；动力集中动车组拖车空调设有旁通阀，防止空调长时间制冷造成蒸发器结冰. 经调查，空调制冷不良发生时外温43℃、客室温度25.5℃，除高压压力开关断开外，其余零部件工作状态无异常，且旁通装置未启动.外部太阳辐射较强，太阳辐射热直接作用于空调机组的冷凝器，导致冷凝器温度升高并使得冷凝器管路内部的制冷剂压力增大. 长时间处于该运行模式，压缩机压力不断升高，导致了旁通未启动的条件下高压压力开关断开，空调内部自动保护. 实践中，将旁通装置启动温度由48℃修改为43℃，以保证在较高温度时就对机组工作状态做出调整；同时旁通启动时保持85%的制冷量，保证空调机组能够适应高太阳辐射的运行环境；并将空调回风口滤网清洁周期调整为D1 修检查清洁，夏季将混合风滤网和新风滤网清洁周期缩短到10 天，以确保制冷效果，保障乘客的舒适度需求.

2 强风沙适应性分析

新疆地处亚洲腹地，大风频繁，铁路两侧为戈壁地形地貌，受西伯利亚寒流和天山垭口的“狭管增速”效应影响，极易形成戈壁风沙流，恶劣风沙气候条件极易造成列车倾覆翻车、沙砾淹埋铁路等后果[4]. 南疆吐库二线地处吐鲁番风区，先后穿越三个泉、小草湖、托克逊、望布车站，其间瞬时风速可达到58.7 m/s，定时最大风速40 m/s[5]，动力集中动车组在强风沙环境运营中主要存在动力车雨刮器被强风吹翻、烟火报警误报等问题.

2.1 雨刮器刮片翻转

雨刮器用于清扫前挡风玻璃上的雨水、霜雪、沙尘等物质[6]，强风沙环境下，司机室挡风玻璃容易脏污. 动力集中动车组在强风沙环境运行，雨刮器刮片多次被大风吹翻转，造成雨刮器无法正常使用，影响司机瞭望. 强风沙环境下接触网易挂异物，恶劣运营环境下司机瞭望非常重要，关乎动力集中动车组运营安全. 如图1-c 所示，增加不锈钢防翻装置，即在主刮臂的延伸臂与连杆处安装螺栓进行防翻装置的固定；在D1 修时对雨刮器刮片位置进行重点检查，对异常的刮片及时调整，确保其外观及功能良好.

图1 雨刮器刮片翻转及刮臂防翻装置

2.2 烟感探测器误报警

动力集中动车组每个车厢有7 个光电烟感探测器，分别安装在卫生间、配电柜、客室、通过台、乘务员室. 如图2 所示，光电烟感探测器设有红外发光管、蓝光发光管和光敏接收管，两个发光管发射的光线经过环境颗粒表面，光线反射后发射至光敏接收管. 不同直径的颗粒在两种光源下的电流比值不同，探测器根据光电流比值可以区分出迷宫内检测到的环境颗粒浓度及颗粒直径的大小，从而判断迷宫内颗粒是否为烟雾颗粒.

图2 烟火报警器原理图

空调设备的滤网积沙小于250 μm[4]，由于车内密封及滤网的作用，进入车内的沙尘更小，一旦迷宫内的沙尘与烟雾颗粒直径相似（烟雾颗粒直径一般为0.1 ～ 2 μm），烟感探测器判断其为烟感颗粒，将触发火灾报警系统的报警逻辑使列车停运. 在强风沙季节，D1 修作业时对烟感探头进行清灰处理，并进行烟火报警试验；每两次入库检修时更换空调内外网；D2 修检修时对烟感探头清理灰尘，周期由90 天缩短为30 天. 通过台4 号烟感探头安装在空调回风道内，由于空调通风机高低速转换和长时间运转，探头周围空气中容易产生粉尘，更易出现误报，故将4 号探头从空调回风道内移除以解决烟感探测器误报警的问题.

3 环境温差大适应性分析

动力集中动车组在南北疆运营，南北疆温差大、昼夜温差大、冬季检修库内外温差大，冷空气遇到热空气产生的冷凝水进入机次位重联通讯线、拖车间通讯线，造成通讯线内积水. 积水在动力集中动车组运行过程中造成插头及座内插针插孔窜电，导致车门自动关闭、全局牵引封锁、紧急驾驶、全列无牵引力等故障.

3.1 通讯线积水

动车组的动力车通过牵引通风机通风口在设备间送风，空压机通过向车外排风的方式降温，因此送风量必须大于排风量才能满足设备间正压. 当动车组低速运行或停放时，进风小于排风，造成设备间负压，客室空气被抽到动力车；新疆冬季南北疆、车内外、库内外、昼夜温差大，空气经过连接线时温差导致重联线产生冷凝水，如图3 所示. 动车组拖车连接器线缆预留防冷凝水弯，但车端线缆周围防寒材料粘贴不到位，造成了通过台区域空气进入连接器安装座，在连接器护套及绝缘板表面产生冷凝水. 连接器插座尾部设有橡胶套，用于电缆线束的防护，由于橡胶套和电缆束存在间隙且口径较大，也易产生冷凝水.

实践中，因动力车负压造成的空气流动，可以在动力车和拖车连接的车辆跨接线尼龙管内打胶，以阻断跨接线内的空气流通. 在橡胶护套正下方开6 mm 排水孔，橡胶护套安装后，用绝缘胶带将护套位端和线束包裹2 ～3 层，线束至少包裹50 mm. 外端墙连接器座内壁使用5 mm 橡塑海绵密贴，保证内壁不外露钢结构，避免产生冷凝水.

图3 通讯线插座及插头积水

3.2 塞拉门下滑道积冰

冬季，客室内外温差大，客室内热气在塞拉门开关的过程中遇到冷空气会凝结成水滴留在门板上，冷凝水顺着门板流到下滑道，易造成下滑道车门开到位开关处结冰；再加上室外扬起的冰雪在下滑道堆积，易造成塞拉门开闭卡滞，站台补偿器无法使用.

动力集中动车组进行D1 修时，需对下滑道积冰进行彻底清理，并多次进行塞拉门试验. 为了彻底解决塞拉门下滑道冷凝水积冰问题，可在拖车和控制车脚蹬处粘贴福乐斯泡棉吸收冷凝水；在下滑道增大加热区域，避免下滑道处结冰. 增加的小电伴热模块如图4 所示：将门开到位开关位置前移至门扇前档周边胶条距离站台补偿器二级踏板边缘20 mm 处，解决补偿器伸不出的问题.

图4 塞拉门下滑道及塞拉门伴热模块图

4 高寒适应性分析

高寒天气使得新疆铁路沿线积雪严重，距离钢轨距离小的过分相装置多次受到击打，影响动车组自动通过. 同时，转向架制动夹钳单元呼吸器积冰堵塞，造成防尘套破损.

4.1 过分相装置被异物击打

风吹雪在新疆、内蒙古等我国北方地区发生频繁，冬季受影响的铁路多达数十条，造成线路积雪[8]. 由于过分析装置离轨面距离小，导致其多次受到线路积雪击打. 如图5 所示，可安装过分相防护罩避免被击打. 冬季动车组入库及异地过夜时，加强对过分相感应器的检查，以确保过分析装置功能正常.

图5 过分相装置罩

4.2 制动夹钳单元呼吸器积冰

动力集中动车组在高寒、暴雪的环境下运营，发生转向架制动夹钳单元呼吸器积冰，制动夹钳腔室压力无法通过呼吸孔排出，形成制动夹钳腔室压力，鼓胀的防尘罩在冰雪打击下破损，如图6 所示. 实践中，在单元制动缸上增加安全阀，当排气孔堵塞后，气体可从安全阀排出；冬季结合D1 修对制动夹钳呼吸器重点检查，发现呼吸器被积冰堵塞及时清除冰雪，保证呼吸器功能良好.

图6 制动夹钳结冰及防尘套

5 结论

本文对时速160 公里“复兴号”动力集中动车组在新疆运营的适应性进行了研究，分析了动力集中动车组在新疆恶劣运营环境中空调、雨刮器、烟感探测器、车端通讯线、塞拉门、制动夹钳、过分相装置的适周期，得出以下结论：

1）高温影响主要表现空调制冷不良，通过优化动力车回风格栅、修改旁通装置启动温度，缩短滤网清洁周期，保障了空调的制冷效果.

2）强风沙环境影响主要表现为雨刮器外翻、烟感探测器误报等，通过安装防翻装置、优化4号烟感探测器位置；在风沙天气下，D1 修烟感探测器探头清理灰尘、D2 修烟感探测器清理灰尘由原90 天缩短到30 天，效果显著.

3）南北疆以及昼夜温差大的影响主要表现为车端通讯线积水、塞拉门下滑道积冰，为避免产生冷凝水，开6 mm 排水孔，在外端墙连接器座内壁使用5 mm 橡塑海绵密贴，同时在塞拉门下部增设伴热装置，冬季D1 修加强对积冰清除，解决冷凝水造成的通讯线积水、塞拉门下滑道积冰问题.

4）高寒、线路积雪造成拖车制动夹钳呼吸器被冰雪堵塞、过分相装置遭积冰击打，通过增加安全阀及过分相防护板，冬季检修加制动夹钳呼吸孔清冰及检查，防止制动夹钳防尘套破损及过分相装置被击打.