铁路客车风挡及其应用

客车设计部培训教材 KSJC02-05 1铁路客车风挡及其应用 作者 王照杰 内容提要:本文叙述了铁路客车风挡的作用、分类、结构及性能。重点介绍风挡结构、性能、安装、高速列车对风挡的要求及风挡在运营过程中存在的问题。 ※ ※ ※ 1概述 铁路客车风挡设计技术是列车编组中车端钩缓、制动、电气和风档四大连接技术之一，也是铁路客车装备的重要部件。 风档安装于车辆的端部相邻两车厢的连接处，使两车厢形成一个完整的通道。 风挡是连接铁路客车两车厢之间旅客进出的通道，具有良好的纵向伸缩性和横向、垂向的柔性，以适应车辆运行中振动和安全通过曲线、道岔的要求。使乘客可以安全舒适地在车辆之间自由走动，风档起到了车端连接、密封、隔热、隔声和安全保护作用，营造一个正常、舒适的乘车环境。 随着我国铁路客车的高速发展，风挡设计技术也在不断进步，风档的形式经过不断改进，其性能有了明显提高。多年来风档经历了如下发展过程：铁风挡（→耐磨铁风挡）→橡胶风挡→密封式折棚风挡→密封式胶囊风挡→双包风挡。 本文对就各种风档的基本结构、性能和风档在25G/T型客车上的应用进行简要介绍，供相关设计人员学习和参考。 2常用风档 2.1常用风档的形式 我国铁路客车常用风档形式有以下四种： a) 铁风档； b) 橡胶风挡； c) 密封式折棚风挡； d) 密封式胶囊风挡； 2.2 铁风挡 应用：铁风挡广泛应用在22型客车和早期的25型客车上。 结构：主要由下部缓冲装置、风挡弹簧、风挡板弹簧座、弹簧座磨耗板、内框、风挡胶板等组成。 特点：该型风挡主要特点为结构、制造工艺简单，车辆之间连挂迅速、方便、纵向伸缩性好，易于维修，能适应车辆的通过曲线和缓冲振动,运行平稳性好。 缺点： a) 气密性差。风挡连挂后，其接触面在运行时的错动间隙造成车内与外界相通，风、沙、雨、雪、尘埃杂物极易侵入车内，特别是随着列车速度的提高，列车会车或通过隧道时的车内外气压波动较大， 客车设计部培训教材 KSJC02-05 2降低了旅客乘车的舒适性。 b) 隔声性差。由于气密性差，风挡间隙大，车辆运行时的噪声直接传入车内。 c) 风挡装置本身产生噪声。包括风挡面板间的摩擦声，渡板间摩擦、撞击声，缓冲杆与缓冲座间的摩擦、撞击声等。 d) 铁风挡隔热性差。由于风挡主要由钢板制造，极易传递热量，铁风挡连挂处的温度几乎与外界相同。 e) 安全性差。由于风挡连挂后，带有错动间隙的摩擦面边缘均裸露在车内，容易挤手碰脚，对旅客造成人身伤害。由于铁风挡面板较窄，错动间隙较大，曾发生过两风挡面板相互切入，造成面板变形、缓冲杆弯曲的现象，危及行车安全。 f) 重量较大，美观性差。 g) 曲线通过性能差。 耐磨风挡是铁风挡的改进型,在铁风挡的风挡板、缓冲板表面敷贴磨耗板;以改善风挡的耐磨性、降低噪音。 由于铁风档有著多不足，在原22型和早期的25型客车上仍保持使用，但在新造铁路客车上已不再采用。 2.3 橡胶风挡 a) 标准：橡胶风档应符合《TB/T 2948-1999 铁道机客车橡胶风挡技术条件》的相关规定。 b) 应用：橡胶风挡主要用于25B及25G型客车及22型翻新改造车。 c) 结构：橡胶风挡主要有左右立橡胶囊、横橡胶囊及防晒板等组成，主要是为解决铁风挡噪声大、磨损及腐蚀严重等问题而研制的。橡胶风档结构示意图见图1所示。

1 立胶囊 2 横胶囊 3 防晒板 4 压铁 图1 橡胶风档结构示意图 d) 技术参数： 硬度： 73±3度(邵尔A)； 客车设计部培训教材 KSJC02-05 3拉伸强度、扯断伸长率：拉伸强度大于等于 17Mpa，扯断伸长率大于等于380%； 撕裂强度：撕裂强度大于等于16N/mm； 脆性温度：脆性温度小于等于-50℃； 磨耗性能：磨耗量小于等于0.3cm³/1.61km； 70℃x7d条件下热空气老化处理后性能变化：硬度变化值为+10～0 73±3度(邵尔A)； 屈挠龟裂性能：不出现屈挠龟裂次数为50000次； 耐臭氧老化性能：试样耐臭氧后,龟裂长度不得超过10mm,深度不得超过1mm； 橡胶风挡压缩回弹性：将橡胶囊压缩65mm并经过20℃、-30℃和70℃三种工况,去掉负载后橡胶囊的高度至少应达到初始高度的85%； 橡胶风挡表面不允许有裂纹、穿孔或毛刺。不得有气泡； 橡胶体必须一次模压成型,不允许有粘接现象。 e) 特点：与铁风挡相比其优点是结构简单、合理、安全可靠性高、磨损小、接触严密，能较好防止尘土、污物、雨雪进入车内，隔声性好，减小车内噪音。橡胶风挡本身既有刚度又有阻尼,具有良好的纵向伸缩性和横向、垂向弹性,列车运行平稳性比铁风挡要好。 f) 缺点：由于结构限制，其胶囊和渡板间、胶囊和胶囊间存在间隙，在车辆速度较高时，仍有灰尘进入车内。 2.4 密封式折棚风挡（单层） a) 标准：密封式折棚风档须符合《TB/T 3094-2004 铁道客车折棚式风挡》的相关规定。 b) 应用：主要用于25K、25T型客车上。 c) 结构：基本结构由折棚、连接架、拉杆、四连杆式渡板、挂钩、板簧、锁盒等组成。密封式折棚风档结构示意图见图2所示。此风挡是在德国ICE风挡的基础上研制的，主要是解决客车提速后灰尘从通过台缝隙进入车内。 d) 特点：该风挡与橡胶风挡相比,密封性能进一步提高,较好地解决了传统列车连接处噪音大、灰尘多、气密性差以及保温、隔热不良等问题,改善了列车的曲线通过性能。但该风挡取消了缓冲座,即取消了两车辆之间的阻尼,列车动力学性能和运行平稳性差。使用该风挡时，在风档上部增加了车端阻尼装置。 e) 要技术参数 环境温度：-45℃～+50℃； 相对湿度：≤95%； 连挂时钩高差：≤75mm； 通过宽度：≥970mm,通过高度：≥2000mm； 通过曲线能力：连挂时应能通过最小曲线半径R145m； 客车设计部培训教材 KSJC02-05 4气密性：风挡内空气压力从3600Pa降至1350Pa的泄漏时间不应少于50S； 隔热性能：传热系数K≤5.0W/（m2·k）； 隔声性能：隔声量RW≥25dB； 风挡承载能力：承载5500N/m²，风挡垂向位移量应不大于10mm。卸载后，风挡垂向位移量应不大于5mm。

1 连接架 2 拉杆 3 折棚 4 挂钩 5 渡板 6 踏板 7 板簧 图2 密封式折棚风档结构示意图 2.5 密封式胶囊风挡 a) 应用：先锋号动车组使用此风挡。 b) 结构：此风挡是在日本高速风挡的基础上研制的，主要由内外连接框、中间半圆形胶囊、内装饰板、摇动式渡板等组成。 c) 特点： 提高了乘客通过的安全性。由于采用内饰板及新结构渡板，避免乘客挤伤手脚现象的发生； 具有良好的气密性。风、雨、雪、沙尘不能侵入，同时防噪声效果大大提高，使乘客乘坐舒适性大大提高； 过道美观。内饰板选择合适的贴面，可以实现与客室同色调； 可圆滑地过渡列车走行时发生的两车之间的错动； 有一定的纵向、横向阻尼。 d) 缺点:制造工艺复杂，车辆间连挂较困难，通过小半径曲线性能差。 e) 技术参数 适用环境温度： -40℃～+50℃； 客车设计部培训教材 KSJC02-05 5相对湿度： 95%以下 ； 两连挂车辆外端墙之间的距离：800mm； 气密性 ： 内部压力由4000Pa降至1000Pa时，时间不少于40s ； 隔声性 ： 25dB以上； 最大高度 ： 2490mm ,最大宽度 ：1460mm ； 最小通过高度： 2010mm,最小通过宽度：850mm。 3 引进动车组风挡结构、性能 3.1 气密式折棚风挡（CRH1采用） CRH1动车组上的风挡设置有气密式内风挡和外风挡两部分。 3.1.1内风挡结构 气密式内风挡的结构主要包括支撑梁、横梁、折棚、安装框、内外支撑框、活动踏板和固定踏板等。图3、图4、图5为气密式内风挡结构示意图。 折棚由两个安装框，内外中间框和护边组成。折棚是由柔软的材料制成。内外棚布用铝型材压褶在一起。框架使折棚具有刚性，折棚材料使风挡具有韧性。在棚布端部，棚布和安装框及中间框相连。折棚底部带有排水孔。 气密式内风挡通过在其两端的安装支架用螺丝固定在车厢车端梁架上，不允许游动。安装支架上的橡胶垫一是加强密封作用、二是遮风挡雨。 3.1.2主要技术参数 a) 内风挡的总设计技术寿命： 25年； b) 褶皱式折棚材料的总设计技术寿命：10-15 年； c) 内风挡的外部长度： 794mm； d) 内风挡的外部高度： 大约 2305mm(不包括磨耗衬垫和吊眼的高度)； e) 内风挡的外部宽度： 大约 1250mm； f) 内风挡内部过道的高度： 最小 1970mm, 内风挡内部过道的宽度： 最小900mm； g) 半永久性车钩上支撑面的高度： 1072mm； h) 内风挡单元的目标重量： 最大210kg。 i) 静止状态下的K值(隔热)(v=0)： <3,5 W/m2·K；

j) 内风挡隔音指标： Rw=38dB。 k) 在分别施加下述的冲击载荷情况时，内风挡单元应保持所有的功能,不允许出现永久变形； x 向 (列车的纵向方向)： ±3 g； y-向 (列车的横向方向)： ±1 g；