城市轨道车辆的车门气密性设计

城市轨道车辆的车门气密性设计
摘要：城市轨道车辆车门系统的密封性，长期以来都是学者们关心的重点问题，密封性通常包括水密性和气密性，以往研究中关注更多的是水密性。

而随着
科技的发展，城市轨道车辆速度不断提高，随之而来出现了如啸叫、振动、噪声
大等诸多问题，对此，车门气密性的重要程度日渐突出。

基于此，文章通过对城
市轨道车辆的气密性进行深入分析，针对城市轨道车辆车门气密性的提升提出了
可行措施。

关键词：城市轨道车辆；车门；气密性设计
现阶段，随着科技的发展，城市轨道车辆的速度也呈现出逐渐提高的趋势，
随之而来的是，在车辆进出隧道、车辆相交时，必定会产生强烈的压力波动，在
车辆未具备良好的密封性情况下，会直接影响到乘客的舒适度，降低乘客对城市
轨道车辆的体验感。

一、城市轨道车辆车门系统概述
随着城市轨道车辆速度的提高，人们对车门系统的气密性关注度也越来越高。

目前城轨车辆上应用的车门形式多数为塞拉门、外挂门、内藏门、外挂密闭门等。

塞拉门和外挂密闭门比其他两种车门具有更好的密封性，但外挂密闭门由于其结
构特性（车门关闭后门板凸出于车体外表面），车辆高速运行时，在车门部位会
产生较大的空气阻力及噪声。

因此，综合整车气密性及低风阻、低噪声等方面考虑，较高速度的城轨车辆通常使用塞拉门系统。

车门系统作为车辆运行中使用频次较高的部件，其密封性会直接影响到整车
密封性。

鉴于此，文章将从整车的气密性、车门结构设计和实验验证等方面阐述
车门系统应该如何保证整车的水密性和气密性要求。

二、车辆气密性指数与舒适性分析
车辆的气密性通常是指列车在完成整备后，将所有与外界联系的开孔关闭，涵盖通过门和空调设备等，车内压力与车外对比下所产生的密封性能[1]。

而对整车密封性能的评价标准是对车内压力变化允许值规定来体现，借助气密性进行试验验证。

车辆气密性指标通常是借助静态、动态密封指数进行表述。

车辆在车外空气作用下会出现向车内传递空气的现象，而产生的压力波动会直接导致车厢内部气压产生变化。

倘若车内外压力差为△p，车内压力也会呈现为dp/dt，气密性常数T为：
而如果车外压力伴随时间变化下也发生相应的变化，此时气密性常数T也会发生转变，成为动态密封指数，会用来描述车辆运行中的实际气密性能。

一般会运用静态密封指数估测动态密封指数，静态密封指数通常为为动态密封指数的2至3倍。

可以通过采用最大压力变化值、最大压力变化梯度、单一时间间隔内的最大压力变化值等，对人体的舒适度实施评估。

如以下为国外采用的舒适度评估标准：
家
舒适度指
标
P max/Pa P max ns/pa
注
本1000300
闭
车
体
国410700（n=1.7）
市
地
铁
4000（n=4）
峡
单
线
隧
道
国
2500（n=4）
峡
双
线
隧
道
3000（n=4）
峡
单
线
隧
道1000400
国市
地
铁
目前，国内针轨道车辆舒适度的指标暂没有依据可循，我国此方面内的研究
仍处于起步阶段，只有《地铁设计规范》（2013）中具有相应的规定：隧道中空
气压总压力变化超过700pa时，压力变化率不能大于415pa/s，从而将此作为乘
客压力舒适度的评估标准。

为让乘客获得良好的舒适度，对运行时速为120km/h的车辆进行研究，结合
线路技术条件、动态密封、速度等参数，依据实际情况对空气动力学进行模拟计算，从而促进目标的实现：确定车外气压波动变化，明确压力的分布情况；确定
车内气压波动变化，确保是否满足乘客的舒适度要求。

根据车辆气密性的原始数据和试验后的气压差数据，以此来明确车辆气密性
试验标准，作为车辆设计与制造的参考数据[2]。

依据气密性的试验标准配合各部
件泄露情况实施车体结构、车门、车窗、贯通道等气密性的指标分配。

在气密性
分配后便能确定车门气密性指标，并将此作为车门系统气密性的依据。

而车门作
为城轨运用频率较高的部件，频繁开关会影响到车辆的气密性，需从车门结构设计、试验等对气密性进行研究。

三、结构设计
车门系统结构对于气密性具有关键作用，塞拉门的密封一般是通过门扇周边
胶条和密封框压接形式实现的，中缝胶条采用挤压进行对接。

密封框外型、密封
胶条断面、搭接效果及门扇强度、安装调试等因素均可对塞拉门的密封性产生影响。

（一）密封框
密封框能提供平面压紧效果，通常固定于车体上，密封框周边和车体缝隙通
过打胶实现密封。

城轨中塞拉门密封框多为采用上、左、右与门槛拼接而成的密
封框，在搭接部分多数运用螺栓衔接（图1），而此种衔接会造成密封不良；而
采用焊接形式的整体式密封框，能有效杜绝密封性不良的问题。

图1 拼接式密封框
图2 整体式密封框
（二）胶条
车门关闭后，门板周边胶条与密封框搭接实现密封，此种密封形式，具有良
好气密性[3]。

胶条的布置、截面形状和处理工艺，对车门的密封性具有一定影响。

此密封形式，能有效隔断车内外空气流通。

车速较快会对车厢内产生正压，车门
受到外力挤压空气会随着密封处流散，图3中表示胶条唇边易产生变形，图4表
示胶条截面两个小唇边中具有一处空腔，不容易受到压力影响，具有良好的密封性。

因此现阶段中，多数城市轨道车辆采用的都是此种双向密封的结构。

图3 单向密封胶条断面
图4 双向密封胶条断面
（三）气密拉紧
双开塞拉门系统使用中可能会出现锁闭后胶条无法压紧情况，特别是在车辆内外压力产生变化时，容易造成门扇局部受压后出现变形的情况，甚至还会导致裂缝的产生，造成车门系统气密性的缺失。

对此，可以通过在门扇中下部增加辅助装备，为门扇系统提供主动压紧力。

该辅助装置也可以运用到高速行驶的车门系统气动辅助所装置中，也可以与门扇配合锁钩，结合车速实施配置（图5）。

图5 辅助锁装置图
（四）门扇
塞拉门门扇采用铝合金骨架结构，内外为蒙皮，且在内部运用了蜂窝材料，因此具有较好的隔音隔热的性能，能充当为隔音隔热的复合材料[4]。

门扇需具备较高的机械强度，才能满足高速运行的需求。

GB／T30489——2014《城市轨道车辆客室侧门》中对门扇机械强度提出明确要求，以2500N／m的力作用于门扇宽
度内5 min，卸载不会产生变形。

且还要满足告诉运行的气密性要求，在机械强度上能满足车厢内外的启动荷载，在机械强度上采用试验方法实施验证。

四、试验验证
采用内部充气、抽真空方法对车辆实施气密性试验，并以泄压的时间充当为密封性的指标。

目前并没有针对城轨车辆气密性标准，可以结合TB／T 3454.1——2016《动车组车门第1 部分：客室侧门》中提出的气密性试验方法，将压力从4kpa下降成1kpa，时间大于210s进行实验，而在试验中要结合城轨速度没有超过160km/h的标准，在降压幅值、时间和泄漏面积要面向低于动车。

借助试验验证，对门扇厚度为32mm的车门系统增加辅助锁装置，并确保良好的处理工艺和安装下，将车门系统打压达到2.6kpa，压力降为1kpa，时间大于70s。

五、结论
在研究中通过以上的试验能有效提升城轨的气密性，确保乘客的舒适度，为今后的研究提供良好的依据，同时也能促进车辆车门气密性的研究得到提升。

参考文献：
[1]许娟红,李志远,华广胜,等. 城轨车辆电气连接接头紧固性标准研究[J]. 精密制造与自动化,2017(4):60-62.
[2]于淼,刘明杨,耿亚彬,等. 城市轨道列车气动性能优化研究[J]. 铁道科学与工程学报,2021,18(1):220-226.
[3]林建鹯,李杨. 某120km/h速度等级城轨车辆气密性设计[J]. 科技
风,2022(2):7-10.
[4]孟姝. 车门气密性对风噪的影响分析[J]. 汽车工程师,2021(12):24-26.。