轨道交通列车门防水密封性测试技术研究

许文君，冯仕良，曾俊锋，谢瑞峰

（1.广州建设工程质量安全检测中心有限公司，广东 广州 510440；2.广州建筑股份有限公司，广东 广州 510030；3.江苏城乡建设职业学院，江苏 常州 213147）

0 引言

随着城市之间的联系交流非常密切，轨道交通的城际铁路列车成为人们出行最常用的公共交通工具。城际列车在高速运营工程中，时常遇到下雨天气，这就要求列车具有较好的防水性能，特别是对经常启闭的列车门，在较高风压下的密封性尤为重要。因此对列车门样机进行水密性能测试很有必要。

相关研究表明，阎雪源等[1]、王姣等[2]、陈明等[3]、李锦伟等[4]分析了列车门的技术水平，介绍了列车门的结构与气密性的保证措施与建议，以及在密封胶条的选用方面进行了分析与优化建议。黄阳等[5]介绍了列车门系统综合检测仪研发，着重论述了检测仪的功能模块与硬件部分设计，主要针对列车门的开关门功能与力学方面的测试，未对列车门水密性能方面进行研究。杨清林等[6]通过设计研制试验设备，模拟了高速列车塞拉门在高速运行时承受的空气压力波载荷，检测车门不同部位的变形情况，实现了对高速列车塞拉门受到静载及交变载荷时数值分析结果的验证，为高速列车塞拉门的设计提供实验依据，未涉及列车门的防水密封性测试内容。阎立枢[7]和李杨等[8]采用仿真分析和试验的方法并结合相关标准指标要求，对整车进行气密性设计与试制；通过现场空气动力学试验，对整车全线运行的车内外压力变化情况进行分析，以及列车气密性设计与试验，并提出了列车密封性保障措施，可知列车时速120km/h 的内外压差可达750Pa，250km/h 高速列车内外压差可达4000Pa。相关的技术标准[9-10]也未见这方面测试的内容，综上，城际铁路列车与地铁地上运行时列车门防水密封性测试尚未见报道，开展相关测试技术研究很有必要。

1 测试技术

1.1 技术设备

根据城市轨道交通列车门的防水性能要求，开展门体水密性能测试技术研究。首先制定测试工况，列车在露天运行过程中，大多数时间承受负风压荷载，在列车高速进隧道，或者慢速进站停车时，存在正风压荷载作用情况，这时如遇下雨天气，就要求列车门具有良好的密封防水性能。本测试技术基于列车门承受风雨叠加的作用工况，模拟列车门的工作环境，开展门体水密性能测试技术设备研究。

按照以上测试要求，技术设备应具有列车门试件安装、供压、淋水、计时的功能，并制定测试方法步骤。本技术测试设备正面和侧面分别如图1、图2 所示，由测试压力箱、列车模型试件、列车门、试件密封结构、鼓风机、淋水设备构成。

图1 测试设备正面

图2 测试设备侧面

首先，通过获得列车门厂提供的列车门及其模型试件的图纸资料，列车模型试件包含列车门与固定部分，分析列车模型试件的大小与连接形式，以及边缘构造特点，设计研制列车模型试件安装检测所需的测试压力箱，压力箱采用钢结构形式，由龙骨与封板构成，内设净宽1.5m 的人员操作活动空间，高度与长度根据试件尺寸而定，整体结构稳定性满足试件安装与测试风压要求。压力箱设计试件安装的对连接结构，可根据试件尺寸大小任意调整。

试件密封结构设置于试件边缘与压力箱密封板之间，使得整个测试压力箱在试件安装完成后，形成一个完整的密封箱结构，试件密封应牢固，具有足够的风压承载能力，一般有钢龙骨与木板构成，缝隙通过打注密封胶保证密封性。鼓风机设备提供测试所需的气压，在试件淋水的同时给予试件密封箱一定的压力，保持试件内气压低于试件外气压，我们所称为正压，以测试列车门阻止水进入内部的防水能力。鼓风机具有提供波动风压的能力，能提供周期性的反复风压能力，功率根据压力箱空间、漏气量、风压大小计算确定，一般为60kW。淋水设备为列车门淋水的装置，由水源、水泵、水管、喷头以及水管水架构成。喷头出水口具有一定水压力，满足测试要求。喷淋水管水架尺寸根据列车门大小而定，可覆盖整个列车门，设计可移动式。喷头提供雾化均匀的淋水，喷淋角度50°，设置间距500mm，距离门体1000mm。水管一般采用直径25mm 塑料管，水泵提供一定的水压力，满足喷头出水压力要求，水源满足测试水量要求。

1.2 测试步骤方法

进行列车门的水密性能测试，一般包含测试前的准备、测试过程、测试后数据记录与报告的流程，如图3所示。

图3 测试流程

测试前准备工作包括审核列车门技术资料，制定测试方案，采用压力分级淋水测试方法，分级压力参考建筑外门窗气密、水密、抗风压性能检测方法[11]中的水密性能定级加压顺序，测试方案如图4 所示，试件安装及密封，测试技术设备的调试。

图4 测试方案

在测试准备工作完成后，试件完成安装，经检查与技术资料无误后，密封检查无问题，设备调试正常后，按测试方案进行正式测试过程，具体如下：①测试人员进入压力箱，观察测试过程的渗水情况，或采用摄像头监控的形式观察，关闭压力箱密封门。②列车门启闭5 次，启动风机设备，按测试方案中压力加载正压力。③开启淋水设备，按测试方案的流量调整大小，同时开始计时。④测试人员观察持续观察列车门渗水情况，按测试方案，定时记录。⑤在方案制定压力下持续淋水一段时间无渗漏，进入更高压力下了的淋水测试，步骤同上。⑥按方案完成测试，或中间有渗水情况，停止测试。⑦测试完成。

完成测试后，编写测试报告，根据项目技术资料、委托资料、测试方案，以及测试结果数据与图像资料，编制城市轨道交通列车门水密性能测试报告。

2 技术应用及评价

2.1 试件介绍

试件尺寸（宽×高×厚）为1560mm×2052mm×32mm，列车门的组成材料为玻璃，厚度：5C+11A+4C，钢化玻璃；门板粘接骨架为铝合金材料选用铝板为1mm 铝合金板材。

设计性能要求之防水密封性能：在门关闭的情况下，内表面无可见的水滴流。可以有单独的水滴。仅允许在密封件的前沿有水滴流，任何进来的水应该不影响任何门部件的功能。

2.2 测试过程及数据

将门体安装到试验台架上，进行如下试验。图5 为样机淋水，图6 为样机淋水10min 后检查。

图5 样机淋水

图6 样机淋水10min 后检查

技术参数如下：水流压力3bar，流量：14L/min，喷嘴数量：5 个，喷头到门的距离1m，射流角：50°，列车门内箱体压力最高750Pa，分级压力测试，每级淋水时间5min，观察渗漏情况。

测试结果如表1 所示。

表1 测试结果数据

2.3 结果分析

（1）本列车门在门体关闭的情况下，最高静压力750Pa，有水滴流成线，为较严重渗漏情况，不满足工程设计要求，建议调整列车门设计方案。

（2）本列车门水密封性能最大压力700Pa，内表面有单独水滴，未见水滴流淌成线现象，轻微渗漏，不影响门体部件功能。

3 结语

因城际铁路与城市地铁列车门具有一定的防水性能要求，本测试技术针对列车门承受风雨叠加的作用工况，模拟列车门的工作环境，开展门体水密性能测试技术研究。通过拟定门体水密性能测试方案，研制了技术设备。本文创新性在于：①本技术提供了一套完整的列车门水密性能测试设备装置，具有列车门试件安装、供压、淋水、计时的功能，由测试压力箱、列车模型试件、列车门、试件密封结构、鼓风机、淋水设备构成。②本技术提供了一种列车门水密性能测试流程与测试方案，得出列车门水密性能评价方法。③本技术经工程实例应用，具有很高的实用性，达到预期目的，满足工程检测要求。