我国高铁客运专线和高铁动车组目前在最高运行速度、车辆保有量、运行里程等方面都居世界首位;同时具备了相当的生产能力。近年来,国家对高铁的建设予以特别重视,城际客运专线、轻轨、地铁等都在大量建设中,对动车组车辆的需求很大。我国高速动车组通常的设计时速已达380km/h,运行速度为250km/h。目前,我国高速铁路动车组在客运专线上的最高运行速度为300~330km/h,在既有线上的最高运行速度为200~250km/h,25型客车的最高运行速度一般为160km/h。随着列车运行速度的提高,车体外部所受的风压将增大,隧道内会车时风压更大,从而对车体结构强度提出了更高要求。相对既有铁路客车,由于动车组速度较高,车体外表面受到空气中杂物冲击的强度更大,相应的磨损情况也会更严重,造成车体外表面面漆涂层破损,装饰和保护性下降。因此,动车组涂料应有较高的抗碎石冲击性能。
动车组车体多由铝合金挤压型材焊接而成,少数用不锈钢材料。速度在300 km/h 以上的动车组均采用铝合金材料。客车和机车车体多采用低合金钢(耐大气腐蚀钢),为框架加蒙皮结构。由于车体所用材料不同,对涂料的性能要求也有差别。对于底漆而言,一方面,由于底漆中防锈颜料的选择是基材保护的重要因素,而铁和铝的化学性质不同,因此缓蚀剂不一样;另一方面,底漆在铁和铝上的失效机理不同,就外观表现看,表面防锈底漆在钢铁材料上的失效主要表现为生锈,在铝表面上的失效多表现为起泡。因此,应针对车体材料选择防锈底漆。
目前,多数轨道客车的外表面采用涂料涂装的方法进行防护和装饰,因此,所用涂料及涂装系的性能与车辆寿命关系密切。动车组车体外表面用涂料涂装系与大多数客车和机车的现用涂装体系相同,为“底漆+腻子+中涂+面漆”或“底色漆+罩光清漆”。这2 种涂装系所使用的涂料属同一类别,即底漆为环氧防锈漆,采用不饱和聚酯腻子找平;中间漆为聚氨酯涂料;面漆为聚氨酯或丙烯酸聚氨酯涂料(或清漆)。由于目前动车组和客车的车体均为焊接成形,为了提高平整度,大量使用腻子找平,因此,完整涂装系的厚度通常在0.2~0.5mm,最厚处会超过1mm。
客车或动车组车体装饰的失效主要表现为面漆的失光或变色,此外则是漆膜起泡、脱落、划伤和磨损等。而高铁动车组则首先表现为局部石击损坏加上表面泛黄。由于客车和动车组的运用环境不同,即使某种涂料在客车上的应用效果良好,但用在动车组上时也有可能不理想,其主要原因是运行速度的不同。动车组在隧道内高速交汇时,由于气压的关系,车体侧板的变形量远大于普速客车,达到200mm 以上,所以动车组涂料必须考虑柔韧性要求。
我国在动车组车体涂装工艺中,全部采用烘干法强制干燥涂料;在普通客车生产过程中,多数制造厂也具备车体涂装烘干条件,但仍允许采用自然干燥方法。大型结构的喷漆施工通常采用“机械+人工”的方式,喷漆或烤漆房已成为大多数车辆制造厂的标准配置,提高了生产效率,改善了涂装质量。
在我国引进动车组技术时,对动车组的试验多采用DIN、ASTM、JIS、NF 和ISO 等国际或国外标准中的相关试验方法。此前,我国对于车辆的试验基本采用我国的铁道国家标准和铁道行业标准。在铁道国家标准中,有些试验方法则采用或修改采用了国际标准。由于国内外各种标准体系存在差别,造成对产品性能的表述不同,检验方法也不一致,甚至会造成质量管理上的混乱。在车辆涂料与涂装方面,我国现有的铁道行业标准主要针对普速车辆,其测试方法主要参考我国相关的国家标准。国家标准对于涂装的要求立足于实验室,一方面,漆膜相对较薄,一般每道漆的干膜厚度为(23±3)μm,对于漆膜厚度要求较高的盐雾等试验用样板,采用2 道成膜;另一方面,在涂装工艺上,较多应用自然干燥法。现场实际涂装车辆时,每道漆膜的干膜厚度多在60 μm 左右,一次成膜,且采用加温干燥法。虽然采用铁道行业标准评价动车组涂料与涂装还不很理想,但仍有参考价值,对产品质量的控制起到积极作用。10 年前,铁路客车或机车的车体涂装多采用单色面漆做为面层装饰,因此,制定TB/T 2393—2001 时只涉及这类涂料。目前“底色+罩光清漆”面层涂装方式已被广泛采用,由于标准的缺失,只能参照单色面漆的技术要求进行测试和评价。
上述涂料主要涉及车体外表面,在车体内侧,除防锈底漆外,还使用功能性涂料,即减震降噪阻尼涂料。随着车速的提高,车体的振动和噪声均会显著增加,除通过结构减振外,阻尼涂料也起到了重要的减振作用。TB/T 2932—1998 是针对普速客车和机车制定的阻尼涂料标准,应用于动车组时,应考虑相关指标的调整。(编辑:姜惠)