轨道车辆前端挡风玻璃抗冲击性能分析

【摘 要】分析比较目前应用于轨道车辆前端挡风玻璃抗冲击要求的国内外标准,指出我国标准的应用现状。针对
我国轨道车辆前端挡风玻璃的现实问题,分析UIC 651对挡风玻璃的强度试验要求,认为该要求适用于多种速度的轨道
车辆前端挡风玻璃的抗冲击试验。
【关键词】轨道车辆;挡风玻璃;抗冲击试验
1.前言
随着我国轨道交通产业的日益成熟和运能的提升,各等级
速度的地铁及轻轨车辆上线运行,城轨车辆适应运营环境的要
求也在不断提高。目前我国已在多个城市建立地铁和轻轨线路,
且线路多为开放式或存在一段区间的开放式线路,因此线路周
围的环境对城轨交通车辆的影响非常大。
针对上述因素的影响,车辆制造商需要提高前端挡风玻璃
抗异物击裂的性能要求,运营部门同事也在提升对线路周边的
管理。本文通过对国内外的相关标准的综合考虑,选取适合的
检验挡风玻璃的强度指标,来提高挡风玻璃的力学性能。
2.结构性能要求
前端挡风玻璃是用夹层安全玻璃制作,在夹层玻璃隔层的
塑胶薄膜里安置电热玻璃、加热元件,并经由碾压粘合在一起。
保护司乘人员的安全玻璃不但要最大限度地防止异物穿透,还
应该能够承受一定的冲击,以防被车辆连挂等冲击或者较小的
坠石等刚性异物撞击而损坏。
3.标准分析
有关前端挡风玻璃的我国铁路行业标准如下:
●TB/T 1451—2001《机车、动车组用电加温玻璃技术条件》;
●前苏联的相关标准是TOCT 5725—88《陆上运输工具的
安全玻璃制品一般技术条件》;
●国际铁路联盟对挡风玻璃的抗冲击性能的规定要求是在
UIC 651((机车、动车、动车组和带司机室客车的司机室结构》
中说明;
●国内的飞机电加温玻璃的相关标准是GJB 1678—93《飞
机电加温玻璃规范》。
它们对风挡玻璃都提出了力学性能的规范要求:
●欧洲的相关标准为EN 15152{铁路应用一列车司机室前
挡风玻璃;
●而UIC 651中有关规定风挡玻璃强度试验的方法为:将
一个重量为1kg,顶部是半球形的金属圆柱抛射物去轰炸风挡玻
璃的试样,抛射物冲击速度是车辆最大速度加160km/h,而
冲击后玻璃必须存在框架内,抛射物不可以穿透试样。
TB/T 1451—2001是这样规定风挡玻璃的抗穿透性和抗冲击
性的:对抗穿透性做试验时,需用重量为2260g的钢球,车辆最
高运行速度为200km/h以下时,将玻璃以4 m的冲击高度做试
验;当车辆最高运行速度为大于200km/h以上时,将玻璃以
8m的冲击高度做试验,冲击后5s内钢球不可以穿透玻璃的试样; 
对风挡玻璃的力学性能要求EN 15152和UIC 651的相同。
而FOCT 5725—88对风挡玻璃的力学性能的要求是与TB
/T 145 1—2001的相同。
●GJB 1678—93规定风挡玻璃的力学性能要求,以1.8 
kg的鸟做鸟撞试验,鸟撞的速度要完全符合车辆采购合同的要
求,试验结果要求,玻璃不能产生穿透性的破坏,玻璃内表面
要没有玻璃渣剥落。
综上所述,从各标准的规定中可以看出,FOCT 5725—88
和TB/T 1451—2001对风挡玻璃的冲击试验的要求是一致的,
EN 15152和UIC 651的要求也是相同的,除此以外,其它标准
有不同的要求。
根据以上标准对比分析,国际铁路联盟在结合多国的经验
基础上提出的UIC 651标准同其它标准相比在车辆的司机室挡
风玻璃强度试验方面具有如下方面优点:
1)采用抗抛射物轰炸形式的试验,在与玻璃安装框架一致
的操纵台上安装玻璃,这种试验方法能够较好的模拟动车组司
机室挡风玻璃和机车所承受的冲击。
2)设计半球形的金属圆柱为抛射物的撞击物,基本上能形
象的模拟较恶劣的异物。
3)机车的最大速度加上160 km/h为抛射物的撞击速度,
这是考虑到会车的情况下坠落的异物,和适应各种速度等级的
轨道车辆的挡风玻璃。
4)冲击后要求玻璃仍存在予框架内,金属抛射物不可穿透
试样,检验标准符合车辆司机室安全要求。
4.标准应用
TB/T1451应用于早期的车辆司机室挡风玻璃。
GJB 1678-93和UIC 651应用于准高速车(最高运行速度
160-200 km/h)和高速车。
从表1可以看出,TB/T 1451-2001的冲击能量指标最低,
其抵抗冲击的能力越来越难以适应现状。
GJB 1678—93主要应用于飞机玻璃的,如果将GJB 1678—
93标准用于城轨车辆的风挡玻璃,虽然在冲击能量方面比TB/
T1451—2001要提高很多,但因为试验用的飞鸟是软体动物,
它的冲击时间应比刚性物体的冲击时间长得多,这在一定程度
上起到了缓冲作用,因此飞鸟撞击物不能较好地模拟车辆司机
室挡风玻璃所受的冲击。
在上述标准中最高的强度指标是UIC 651的强度指标,随
着车辆运行速度的不断提高,伴随着其冲击指标也跟着提高,
且这是专门针对机车及动车组司机室、城轨车辆挡风玻璃而制
定的。按照UIC651的要求,我国国家安全玻璃及石英玻璃质量
监督检验中心已经进行这方面的试验研究工作。
5.结论
对车辆司机室挡风玻璃的强度试验,UIC 651是科学有效的、
高标准要求,其适用于目前城市轨道车辆挡风玻璃的测试。经
过近年来的不断摸索,我国国家安全玻璃及石英玻璃质量监督
检验中心也在不断完善试验测试手段,探索更为适合测试挡风
玻璃的标准规范。
参考文献:
[1]TB/T 1451-2001,机车、动车组用电加温玻璃技术条件[S].
[2]GJB 1678-93,飞机电加温玻璃规范[S].
[3]UIC 651,机车、动车、动车组和带司机室客车的司机室结构[S].
[4]T OCT 5725-88,陆上运输工具的安全玻璃制品一般技术条件[s].
[5]EN 15152,铁路应用一列车司机室前风挡玻璃[S].
[6]GJB 2464-95,飞机玻璃鸟撞试验方法[S].
 

李松泽
长春轨道客车股份有限公司  吉林长春  130062
 

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