CN110361320A - 一种轨道车辆门窗胶条全寿命周期的判定模型及判定方法 - Google Patents

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张龙
张晓明
张鸿嘉
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Abstract

一种轨道车辆门窗胶条全寿命周期的判定方法，其持征在于：判定模型为Ni＝Yi*EYi/E0，其中：Ni为紫外线辐照灯的辐照循环次数，Yi为假设胶条的全寿命周期，EYi为年辐射总量，E0为紫外线辐照灯的单位循环辐射量；利用判定模型计算出紫外线辐照灯的辐照循环次数，通过不同循环次数的加速老化试验，分别对胶条试验前后的关键性能指标进行比对，将Yi最大值Yimax作为胶条的全寿命周期，本测试方法可将不同地区及城市的紫外线辐照情况等效为对应的加速老化辐照循环次数，对不同运营环境下胶条耐紫外线老化性能进行测试及判定，提高胶条抗老化性能评估精度，准确预知胶条全寿命周期，防止胶条老化造成运行风险，提高车辆运行安全性。

Description

一种轨道车辆门窗胶条全寿命周期的判定模型及判定方法
技术领域
本发明涉及一种门窗胶条耐老化性能的判定，尤其是涉及一种耐紫外线老化性能的判定模型及判定方法。
背景技术
目前，胶条已成为轨道车辆门窗部位主要密封结构之一。轨道车辆行业标准对于胶条的多数性能指标有明确要求及判定标准，例如GB/T 27568-2011通过热空气老化、低温脆性及耐臭氧性三种指标定义胶条耐候性能的测试及判定标准。然而，随着城市轨道交通行业的不断发展，人们对于整车全寿命周期成本的预测精度要求不断提高，对于胶条的使用寿命也提出了更加明确的要求。
紫外线照射是轨道车辆日常运营中影响胶条使用寿命的主要环境因素之一。胶条作为保障车辆整体性能及运营安全的重要组件，通过一种测试方法测定胶条的抗紫外线老化性能，进而判定胶条的全寿命周期尤为重要，但在行业标准中缺少测试及判定胶条耐紫外线老化性能的具体方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种胶条加速老化试验循环次数数学模型，以此模拟胶条在车辆运营时受紫外线照射的实际工况时间；基于此对胶条进行加速紫外线老化试验，评估胶条物理性能在试验前后的变化，得出胶条的全寿命周期；进而为胶条在实际运营中的检修及更换计划提供制定依据，为车辆全寿命周期成本的评估提供数据支持。
为实现上述目的，本发明通过某地区年平均紫外线辐射量及车辆运营时间得出胶条在日常运营时全年所受的紫外线辐射总量，基于辐射总量得出胶条加速老化试验照射循环次数，以此等效胶条在车辆实际运营中受紫外线照射的总时长。之后通过不同循环次数的加速老化试验，分别对胶条试验前后的关键性能指标进行比对，判定某一试验循环内胶条的抗老化性能是否满足运营要求，进而得出车辆实际运营环境下对应的胶条抗紫外线老化性能指标及全寿命周期。
以中午阳光最强的15分钟内平均紫外射线为例，则紫外线到达地面的辐照量为E0＝100mW/m2，转换为紫外线指数为I0＝4。基于上述定义，得出辐照比k0为，
k0＝E0/I0＝25mW/m2
设甲城市年平均紫外线指数为Ii，则在15分钟内，其所对应辐照量Ei是,
Ei＝k0*Ii
所以单位小时对应的辐照量为Ehi：
Ehi＝4Ei
已知甲城市年平均日照时间为hi小时/天，根据甲城市轨道车辆不同线路运营工况假设三种胶条受紫外线照射的工况：即照射hi1小时/天，照射hi2小时/天，照射hi3小时/天。以hi＝hi1小时/天计算为例，则平均每天胶条承受的辐射量为EDi,
EDi＝Ehi*hi1
按1年365天计算，年辐射总量EYi为，
EYi＝365*EDi＝365*4*k0*Ii*hi1＝36500Ii*hi1(mW/m2)
照射hi2小时/天，照射hi3小时/天辐射总量计算方法可依次类推。
以辐射总量EYi作为输入进行胶条加速老化试验，设定紫外线辐照仪器的辐照度为e0(W/m2/nm)，近似波长为λ(nm)，每次循环时间为h0。
则紫外线辐照灯的单位循环辐射量E0为：
E0＝e0*λ*h0(W/m2)
假设胶条在甲城市的全寿命周期Yi分别为Y1,Y2,Y3(年),则对应紫外线辐照灯的辐照循环数Ni分别为N1,N2,N3。以N1为例，则
Ni＝N1＝Yi*EYi/E0
判定方法：以上述所得辐照循环次数Ni次作为输入分别对胶条进行若干次紫外线照射加速老化试验，测试关键物理性能指标，与预先定义的胶条全寿命周期内的物理性能变化的允许范围对比，从而确定全寿命周期。
本发明相对于现有技术具有的优点和进步：
本测试方法可将不同地区及城市的紫外线辐照情况等效为对应的加速老化辐照循环次数，对不同运营环境下胶条耐紫外线老化性能进行测试及判定，提高胶条抗老化性能评估精度，准确预知胶条全寿命周期，防止胶条老化造成运行风险，提高车辆运行安全性。
具体实施方式
本测试方法依据世界气象组织及世界卫生组织对紫外线指数的定义，以中午阳光最强的15分钟内平均紫外射线为例，则紫外线到达地面的辐照量为E0＝100mW/m2，转换为紫外线指数为I0＝4。基于上述定义，得出辐照比k0为，
k0＝E0/I0＝25mW/m2
设甲城市年平均紫外线指数为Ii，则在15分钟内，其所对应辐照量Ei是,
Ei＝k0*Ii
所以单位小时对应的辐照量为Ehi：
Ehi＝4Ei
已知甲城市年平均日照时间为hi小时/天，根据甲城市轨道车辆不同线路运营工况假设三种胶条受紫外线照射的工况：即照射hi1小时/天，照射hi2小时/天，照射hi3小时/天。以hi＝hi1小时/天计算为例，则平均每天胶条承受的辐射量为EDi,
EDi＝Ehi*hi1
按1年365天计算，年辐射总量EYi为，
EYi＝365*EDi＝365*4*k0*Ii*hi1＝36500Ii*hi1(mW/m2)
照射hi2小时/天，照射hi3小时/天辐射总量计算方法可依次类推。
以辐射总量EYi作为输入进行胶条加速老化试验，设定紫外线辐照仪器的辐照度为e0(W/m2/nm)，近似波长为λ(nm)，每次循环时间为h0。
则紫外线辐照灯的单位循环辐射量E0为：
E0＝e0*λ*h0(W/m2)
假设胶条在甲城市的全寿命周期Yi分别为Y1,Y2,Y3(年),则对应紫外线辐照灯的辐照循环数Ni分别为N1,N2,N3。以N1为例，则
Ni＝N1＝Yi*EYi/E0
N2,N3计算方式以此类推。以上述所得辐照循环次数Ni次作为输入分别对三组胶条进行三次紫外线照射加速老化试验。试验结束后，分别对三组胶条的关键物理性能进行测试，根据甲城市轨道车辆运营需求定义胶条全寿命周期内的物理性能变化的允许范围，如表1胶条物理性能判定标准
根据表1的允许范围判定胶条在N1,N2,N3次辐照循环后，其物理性能是否依然在运营许用范围之内。以N1为例，如果N1循环次数后胶条的相关物理性能变化依然在表1中“物理性能变化的允许范围”所规定的范围之内，则胶条在周期Y1内能够满足甲城市车辆运营及安全要求，可以判定胶条的全寿命周期为Y1。其它假设全寿命周期Y2,Y3以此法类推进行判定，最终将Yi最大值Yimax作为胶条抗老化性能指标及甲城市轨道车辆门窗胶条的全寿命周期。

Claims (1)

1.一种轨道车辆门窗胶条全寿命周期的判定方法，其持征在于：判定模型为Ni＝Yi*EYi/E0，其中：Ni为紫外线辐照灯的辐照循环次数，Yi为假设胶条的全寿命周期，EYi为年辐射总量，E0为紫外线辐照灯的单位循环辐射量；利用判定模型计算出紫外线辐照灯的辐照循环次数，通过不同循环次数的加速老化试验，分别对胶条试验前后的关键性能指标进行比对，将Yi最大值Yimax作为胶条的全寿命周期。
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