浅析车辆系统高寒环境适应性

张籍弟（长春轨道客车股份有限公司 技术中心 长春 130062）

浅析车辆系统高寒环境适应性

张籍弟
（长春轨道客车股份有限公司 技术中心 长春 130062）

摘要：本文针对车辆运营在高寒环境（-40℃～40℃）下，车辆各系统对环境的适应性进行了阐述。

关键词：环境；车辆；适应性；阐述

1　车体结构

车辆车体结构主要由铝合金车体、车头结构、设备舱、车钩、风挡、开闭机构等部件构成。

铝合金车体材料按DIN5513标准选择采用6005A-T6、5083-H111、5754-H22、6082-T6铝合金。中国科学院金属研究所针对车体型材6005A-T6和板材5083-H111、5083-H321进行了低温性能试验，结果证明在-50℃、-40℃、-25℃环境温度下，铝合金材料的屈服强度、抗拉强度、冲击性能和疲劳强度满足低温运用环境要求。

车头结构排障器材质为Q345E，低温冲击功满足高寒环境使用要求。

设备舱采用密封结构，能满足高寒要求。

自动车钩中受环境温度影响的主要部件有连挂系统中的解钩气缸、控制系统中的换向阀和推送气缸，其他部件如气液缓冲器、安装吊挂系统等受环境温度影响较小。

风挡主要由双层折棚、渡板及踏板三部分组成，8年高寒环境运营过程中，风挡状态良好，未出现任何问题，能满足高寒要求。

2　内装防寒

车体防寒采用高性能纤维棉及铝箔包裹结构，静止状态下车体传热系数K=1.0 W/m2℃。

3　牵引高压

车辆高压牵引系统由受电弓、集成仪表箱、主断路器、牵引变压器、高压箱、牵引辅助变流器、牵引电机、制动变阻器、高压电缆等部件构成。

受电弓型号为DSA250型，受电弓底架结构为钢，上臂下臂及弓头材质为铝合金，符合低温适应性的要求。气囊符合EN60068-2-1能适应-50℃的环境要求。整弓的低温试验符合高寒环境的运行要求。

集成仪表箱符合EN50125-1 等级T2，满足高寒环境的运行要求。

主断路器型式试验中包含低温动作限值试验，包括-25℃和-40℃的低温动作限值试验；牵引变压器箱体材料为耐低温材料Q345E；牵引变压器冷却液采用的是酯油IEC61099；高压箱箱体材料为耐低温材料Q345E；牵引辅助变流器箱体材料为耐低温材料Q345E等能够满足高寒要求。

4　辅助供电

辅助供电系统由辅助变流器、蓄电池、充电机、中压箱等部件组成。

蓄电池箱箱体材质为符合标准GB/T3880-2006铝镁硅合金铝板6082-T6，该材料耐低温冲击韧性强；箱盖密封条材料硅橡胶：硅橡胶具有优异的耐热性、耐寒性、介电性、耐臭氧和耐大气老化等性能，尤其突出的性能是使用温度范围广，能在-60℃至+250℃的温度范围下长期使用；充电机箱体材质为符合标准GB/T1591-2008规定的低合金结构钢钢板Q345E，该材料耐低温冲击韧性强。

5　 制动系统

车辆制动系统包括一套微处理器控制的电空直通制动系统，和用于救援和回送的备用空气制动系统。备用空气制动系统可由采用自动式空气制动系统的中国既有线机车操纵控制。车辆常用制动为电制动和空气制动的复合制动，电制动优先，紧急制动仅为空气制动。

车辆制动系统零部件适用温度-40℃等级，零部件满足-40℃环境温度的运用需求。

6　 网络控制

车辆列车网络控制系统由主处理器单元MPU、远程输入输出模块RIOM、显示屏TS/TD/LT、网关GW、高压控制单元CLT、远程数据传输装置DDU等部件构成。

对列车网络控制系统各部件进行了低温摸底试验，试验结果满足要求。

7　 空调采暖

采暖系统由空调机组内的空气预热器和车内地板上方的辅助加热器组成。

车辆采暖功率及车辆隔热保温性能进行了低温摸底试验，试验结果满足要求。

8　 给水卫生系统

给水卫生系统主要由供排水管路、卫生间布置、净水箱和污物箱、电开水炉、吧车厨房设备等几部分组成。

供排水管路大部分位于地板夹层中，每个管路均布置伴热线进行伴热。

防护箱内冲水管路伴热线功率、净水箱和污物箱底部分别设置了功率为2000W的电热毯。

电开水炉采用φ27的排水管路以及排水电动球阀排水形式。

9　 门窗设备

门窗设备部分主要包括：塞拉门、司机蹬车门、餐车上货门、侧窗、挡风玻璃。

适用于-40℃低温的材质驱动机构携门架、采用适用于-40℃低温的密封条润滑脂、门板内表面增加集水槽，通过定期清理防止冷凝水下流结冰 、自动脚踏板（站台补偿装置）中的电气部件（包括电机）及机械中的运动、承载部件改成耐低温材质；

侧窗和挡风玻璃主要原材料为玻璃、铝型材、粘接胶、胶条，各材料在-40℃的低温环境下，性能指标能满足要求。

10 转向架

构架及枕梁钢板采用的是S355J2G3 EN10025-2，中科学院金属研究所对构架、枕梁用钢板（12mm、30mm后）进行了研究，其中针对低温冲击的测试包括-20℃、-40℃、-60℃，测试结果远大于标准要求的-20℃的27焦耳，表明所用钢板低温冲击性能良好。

对构架焊接填充材料牌号为G3Si1，中科院金属研究所对该填充材料形成的焊接接头进行冲击性能试验，试验温度为0℃、-20℃、-40℃和-60℃，试验结果显示-40℃冲击功均值远大于-20℃要求的27J，满足-40℃环境使用要求。

钢弹簧材质为51CrV4，根据中国科学院技术研究于2007年11月份进行的分析研究结果，该钢弹簧-40℃时的AKU值均大于10J，并且对-60℃时的AKU值进行了测试，结果最小的为16J，满足-40℃环境使用要求。

空气弹簧的型式试验中包含了橡胶材料低温脆性试验、橡胶堆-40℃时的静态及动态刚度试验，试验结果表明，空气弹簧能够满足-40℃环境使用要求。

参考文献：

[1]王受之.世界现代设计史[M].北京：中国青年出版社,2002.