高速动车组空调机组安装设计与试验验证

田堂冰

（青岛四方庞巴迪铁路运输设备有限公司工程部，山东 青岛 266000）

前言

当前动车组空调多采用一体机安装在车顶，并突出车顶表面一定高度。随着动车组速度的不断提高，为减少运行阻力，降低气动噪声，实现良好的空气动力学性能，对车辆外型要求更为流畅，尽量避免车顶上有突出物体，保证光滑的车体外表面。常规解决方法是在突出车顶的空调区域增加导流罩，消除尖锐棱边，改善局部形状，但是不能避免空调突出车体轮廓。

时速 380km/h动车组对空调机组的安装进行了优化设计，整个空调机组没有任何部件突出车顶外部，而且空调机组外轮廓与车体轮廓完美融合成一体；同时，空调机组安装满足车辆密封性设计要求，包括气密性、水密性，以满足车内乘客舒适化要求。

1 空调机组安装结构

图1

图2

空调机组位于车顶圆弧面上，机组外形与车体外轮廓完全吻合，见图 1。空调机组从车顶外部吊装安装。车顶开口内部两侧墙上设有支架用于支撑车内新风道、回风道、废排风道与空调风口连接部件，见图 2。车顶开口沿车体纵向两侧是平面安装面，沿车体横向两端是弧面安装面。弧面安装面与车顶型材焊接在一起，即作为空调机组安装面，又密封住车顶型材断面，实现车顶型材内腔的密封，见图3。

图3

空调机组与车体的连接，在两侧平面上通过26组螺栓连接，安装结构见图 4，空调机组与车体之间有一个支撑梁，支撑梁附带一个凹槽，用来放置密封胶条，支撑梁与车体、空调接触面使用密封胶，以确保安装面的密封。

图4

沿车体横向两端安装结构见图 5，空调机组与钢结构之间放置密封胶条，旁侧使用二次密封胶条，最后打上密封胶。

图5

2 空调机组安装的强度计算

强度计算主要校核钢结构型材接口强度、焊缝强度和螺栓连接强度。计算选取空调附近一段钢结构建模；加载工况根据EN12663规定执行，纵向+/-3g,垂向+3g；螺栓连接评定按照VDI 2230执行。计算结果满足要求，见图6和图7。

图6

图7

3 空调机组安装的密封性

3.1 气密性

为保证旅客及乘务员的安全和舒适性，动车组采用空气压力密封方式设计。整车的气密性要求能保证在其以高速通过隧道时产生的压力差变化不会影响乘客的舒适度，列车在单车整备状态下，关闭车窗、车门以及空调出风口，车内气压从+4000Pa降低至+1000Pa的时间应超过50秒。列车的密封性由车体结构、车窗、车门、风挡、空调通风系统的风道以及穿“墙”的电缆、气管、水管等共同保证。空调单元安装作为整列车密封设计的一部分，其密封设计与整列车密封设计要求相同，根据分配比例，空调与车体、空调与新风道之间总的泄漏面积不大于0.88cm2。

密封试验选取包括空调机组在内的一段区域作为测试模块，该区域由钢结构、空调、端门密封工装、外门密封工装等组成一个密闭区域，见图8。该模块长度4.8米，容量45.68立方米。端门上开有供气源接口，压力传感器和数据输出接口，测试结果可直接输出到终端电脑进行数据分析处理。

图8

实验结果：测试模块内部气压从+4000Pa降低至+1000Pa的时间超过80秒，完全满足气密性要求。

3.2 水密性

水密封通过对整列车进行淋雨实验来验证，将列车牵引到淋雨试验台，使空调区域完全置于喷嘴喷淋范围内，水压设置0.1～0.4Mpa，淋雨时间15～30分钟，检查车内空调安装接口无任何漏雨情况。见图9。

图9

4 结论

上面介绍的空调机组安装结构，外型上满足了整列车的外轮廓流线型设计要求，降低了空气阻力，减少了气动噪声；同时可实现车辆气密性、水密性设计要求，提高车内舒适化程度，可为动车组其它外置设备的安装设计提供一定借鉴。