司机室侧窗玻璃开裂研究

司机室侧窗玻璃开裂研究

赵传迅 罗正义 王伟

中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛， 266111

摘要：司机室侧窗玻璃是动车组重要零部件之一，侧窗玻璃的安全可靠直接关系到动车组列车安全可靠的运行。本文开展司机室侧窗玻璃开裂故障研究，并提出优化方案，以期对专业从业者有所帮助。

关键词：城际动车组；司机室侧窗玻璃；开裂 ；原因

1.引言

随着中国地区经济以及城市建设的飞速发展，我国对城市之间交通的需求不断扩大，并且越来越重视城际之间的轨道交通网络建设。国家在发展规划中明确提出要建设具有较大影响力的城市群，这就需要依托大城市，重点发展小城市，从而进一步加快中西部的交流程度并且促进沿海城市经济水平的高速发展。随着中国高速铁路的快速发展，中西部高速铁路网不断建成完善，城际动车组逐渐成为中西部人民中长途出行的主要方式，但是复杂性的地质环境给城际动车组的运营带来了极大的挑战。城际动车组在运营期间，陆续出现了多起司机室侧窗玻璃裂纹故障。为此开展司机室侧窗玻璃裂纹研究对保障动车组安全运营有着十分重要的意义。

2.司机室侧窗玻璃开裂故障统计

为了开展玻璃开裂研究，对一段时间内司机室侧窗玻璃裂纹故障进行统计调查。经统计，裂纹均发生在玻璃的外层，呈横向或纵向网状分布。检查玻璃内层良好，外层未发现明显击打点。破裂的外层玻璃均能发现明显的破裂起始点，在破裂起始点处玻璃破裂的形态基本相同。破裂起始点集中在玻璃前上角的两侧边缘，破裂起始点在中心点两侧出现两块较大的碎片，两块碎片之间呈发散状开裂用手触摸破裂起始点，没有明显的玻璃缺失，但用指甲划过可以感知到明显的断裂。具体裂纹情况如图1。

图1司机室侧窗玻璃裂纹视图

3.侧窗玻璃破裂原因分析

司机室侧窗玻璃发生裂纹后，根据相关标准对玻璃样块再次进行了拉伸强度、弯曲强度、无缺口冲击韧性、巴氏硬度试验、挠度试验及疲劳试验，结果均满足要求。通过对裂纹玻璃的检测分析，未发现司机室侧窗玻璃内部缺陷，排除了玻璃内部缺陷引起自爆的可能，其可能原因是玻璃承受了超过强度的载荷，从而引起玻璃碎裂。因此，查找动车组司机室侧窗玻璃承受过大载荷的原因是找到玻璃裂纹产生原因的关键。

通过对司机室侧窗安装过程中玻璃变形及应变响应特征测试、长大坡度隧道群全过程的动车组司机室侧窗气动载荷测试以及对长大坡度隧道群全过程的动车组司机室侧窗动应力特征测试，可以总结出以下造成玻璃破裂的主要原因：

由于司机室侧窗安装面与玻璃钢车头窗框匹配性不佳，在安装过程中使司机室侧窗玻璃产生了内应力，应力峰值出现在螺钉安装区域，尤其是左侧窗的安装螺钉处主应力最大。

长大坡道的海拔高度差引起气压大幅减小，而司机室侧窗玻璃夹层中的惰性气体为密封结构，气压基本恒定。在动车组运行时，司机室侧窗的外层玻璃内外压差增大，加上温度等外界环境的变化，玻璃外表面产生了较大的动应力。

通常物理钢化玻璃许用应力值是一个范围值，城际车动车组司机室侧窗玻璃为曲面钢化玻璃，其强度性能比平面玻璃的强度性能要低，应力值按最低值进行考核。在动车组运行过程中，玻璃的内应力与动应力不断叠加与耦合，会使玻璃外表面的受力达到甚至超过最低值，进而导致玻璃产生破裂。

4.工艺优化

由于线路条件无法变更，通过优化安装工艺，尽量降低由于安装使侧窗玻璃产生的内应力是最有效且成本低廉的方法。优化方案如下：为玻璃做好防护，清除车窗与车体间的密封胶，拆除侧窗与车体连接的螺钉，取下原车窗放置指定位置，安装刚性框架，将新结构的车窗放置安装位置，检查并使用橡胶垫板调整使车窗外面与车体外面平齐，要求与车体的平面差不超过规定值。安装新车窗，按照设计要求施加扭力，要求安装牢固，沉头螺钉无冒高。车窗周圈密封，密封前使用胶带对螺钉头进行遮盖，窗框与车体之间缝隙用泡棉填充便于后期检修维护，车窗密封后需平滑，要求外观良好，胶面平顺。司机室侧窗优化安装方案图如图 2所示。

图2司机室侧窗优化安装方案图

5．结束语

高速列车在高速通过隧道时会产生较大的压力波，这种影响会造成车体的侧墙产生较大的变形量并且能够对车体的侧窗造成破坏，因此对高速列车的安全性和车体结构进行研究显得尤其重要。本文开展司机室侧窗玻璃开裂故障研究，并提出优化方案，以期能够对相关从业人员有所帮助，更好的进行动车组司机室侧窗玻璃研究，提升动车组列车运行安全性。

参考文献：

[1]宋培元,曹瑞,赵威,王立闯,庞世红.动车组玻璃裂纹故障分析及运营建议[J].中国建材科技,2015,24(06):3-4.

[2]许鹏,邢海英.动车组司机对驾驶环境的可达性探讨[J].铁道车辆,2014,52(08):26-29+6.

罗正义 青岛市城阳区上马街道朝阳馨苑二小区 15610560095