摘要：之前我国的部分动车组车下水箱装置都是引进国外的，但是在引进过程中往往会出现供货周期长的问题，最主要的是价格还比较高，因此将动车组车下水箱装置国产化是动车组设计人员的首要工作。随着对国外的车下水装置的设计、系统的不断了解，再加上不断进行实验，逐渐将车下水箱装置国产化，将其设置优化的更加独特，成为符合我国特有的装置结构。本文首先简单的介绍一下动车组车下水箱装置系统；随后在从三方面分析一下车下水箱装置的国产化施工方案和强度。以此仅供相关人士进行交流与参考。
关键词：动车组；车下水箱装置；国产化；强度
引言：
动车组车下水箱装置是实现动车给水的重要装置，但是由于一些技术的限制，之前的很多系统都是引进外国的技术，很难实现国内自给自足，往往会出现供货周期长的困难，而且价格也很昂贵。为了解决这些问题，并通过相关工作人员的不断试验，我国正在一步一步实现动车组车下水箱装置国产化，从而实现水泵系统的自给自足，解决供货周期和价格昂贵的问题外，还可以提高系统的优化程度。本文首先对动车组车下水箱装置系统进行简要的分析，随后从四个方面分析一下车下水箱装置的国产化施工方案和强度。
一、动车组车下水箱装置系统
动车组车下水箱装置系统包括水泵系统和水箱，其中水箱在动车组的车下，而且与安装座相互连接。水泵系统又包括水箱泵房和车上控制系统，其中水泵系统在水箱装置的泵室内，控制系统则在车上的配电盘中。水箱泵房的主要功能包括流量开关、压力开关、吸气开关、排水盖板、进水阀以及缓冲罐。流量开关的作用是保持管路中的水流量保持在2.5L/min到2.6L/min之间，一旦流量低于或者超出这个数值，系统就会发出信号给流量开关，进而控制流量。而压力开关主要是控制管道内部压力保持在95kpa到127kpa之间，一旦压力值不在这两个范围内，系统便会给出信号传输到压力开关，从而维持压力到正确范围之间。当管道内没有水和水泵气时，一旦压力降到59kpa以下后，吸气开关则会启动[1]。
水泵系统的供水系统需要与电磁阀共同作用才能工作，首先需要给供水电磁阀供电，使排水电磁阀闭合启动水泵。在用水时，管道中的压力不断下降到98kpa，然后压力开关打开，开始给水泵供水，等给水量到达一定值后，管道内的压力也恰好符合预定值，然后水泵停止工作。管道内部水量低于140L即处于欠水模式，欠水指示灯就会点亮，进而启动吸气开关，降低配管内的压力指导59kpa即可，然后水泵继续运行30s后停止运行。水泵输出流量必须严格控制，在水泵运行前要提前设置好一个范围，一般出水量都设置在2-6L/min。在进行地面试验时，将出水口阀门完全打开，同时保证水箱当中不能排空，必须提前吸入气体。另外还需要调整阀门到一定开度，从而保证缺水信号的正常输出到水泵系统，然后抽空水箱内存水。水泵控制阀的工作原理见下图一。
（图一）水泵控制阀的工作原理
二、车下水箱装置的国产化施工方案和强度
（一）水箱的国产化设计方案
在进行对水箱的国产化过程中，首先需要与国外的水箱进行比较，然后通过一系列的试验进行优化。下面介绍一下国产化200km/h动车组车下水箱特点：第一点，具有模块化特征，将水泵系统和水箱有机结合在一起，方便了安装、制造和检修的过程，只需要实现供水管路和电气的连接工作即可。第二点是轻量化的特点，整体而言车下水箱系统重量较轻，只有290kg，相比于其他大型客车的320kg而言要轻许多[2]。第三点，溢水与注水管道匹配合理，从而很大程度上的控制了水箱内剩余压力值较小时水对箱体内部的压力。第四点，箱体采用先进且厚的不锈钢板和防波板，两者有效的结合做到了最好的强度保护，而且减少了压力冲击水箱的破坏。第五点，防尘装置的增加保证了水箱内部不受灰尘的影响，在注水口、溢水管道和吸气装置过滤都安装了防尘装置，很大程度上减少了灰尘对系统的影响。
（二）水泵系统的国产化设计方案
水泵系统的国产化设计主要是采用整套替换方案，也就是将水泵系统中的水箱泵房和控制系统进行全部替换，这个国产化替换方案是建立在Tesika水泵系统的基础上，替换完成之后组装和试验，试验数据必须保证每一项性能指标合格，也就是说所有功能与原系统相比都存在并且更加优化方可投入使用。另外一个步骤则是需要进行水泵组成互换和控制系统互换，这个方案需要以五光水泵系统为基础，在保证系统原貌的前提下（即安装接口、零件尺寸保持原貌），对关键性的零件进性优化，实现国产化，另外对于那些已经国产化的零部件需要保持接口和尺寸与基础系统一致，也不用对其他部件进行修改[3]。
（三）车下水箱装置的强度计算
车下水箱装置的强度计算包括水箱强度计算和底板强度计算。对于安装在车底下的水箱来讲，完全是通过安装座和车底横梁上的安装座连接在一起，计算水箱强度主要是为了校核水箱受到压力后的冲击影响，而且由于水箱自身的质量原因，各种压力的冲击方向也会对水箱造成较大的影响。通过对水箱强度的分析，对水箱强度较弱的部分进行优化，提高水箱的整体强度性能[4]。对于底板强度的计算而言，需要考虑两种情况，第一种是在防波板承受冲击过程中，端板承受的压力会到达很大，这种情况主要在防波板应力分析的时候计算。第二种便是在底板整体承受攻击时的状况，这个时候防波板两侧的压力差会比较均衡。相比于水箱上部，水箱底板的上表面强度的应力值较小，可以再根据这个特点对底板强度进行分析。
三、结束语
总而言之，车下水箱装置在动车组中的作用非常重要，如果太依赖于国外的技术和系统，成本相对而言会比较高一些，因此需要对车下水箱装置进行国产化，再加上对其强度的计算，能够更好地辅助优化系统，实现车下水箱装置的国产化。基于此，本文首先简单的分析了一下动车组车下水箱装置系统和工作原理，随后从三个方面说明了车下水箱装置的国产化施工方案和强度，分别是：水箱的国产化设计方案、水泵系统的国产化设计方案以及车下水箱装置的强度计算。从而为水箱装置国产化的成功奠定一定的基础。
参考文献：
[1]葛超，郭世永.某动车组用水箱的路谱振动疲劳分析[J].机械研究与应用，2016（1）：67-70.
[2]李成涛.动车组车下制动模块框架静强度及联接螺栓非线性有限元分析[J].科技与企业，2016（2）.
[3]赵卫华.动车组车体静强度计算分析及试验[J].信息记录材料，2016，17（3）：79-81.
[4]侯建英，闫春江，石守东，etal.新型高速动车组车体结构强度分析及优化设计[J].机械，2016，43（6）：32-35.
论文作者:朱冠宇，
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/19
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