探究高铁风挡玻璃性能研究与工艺技术

王爽 王文宇 李恒飞 孙晓存 尤学文

摘要：随着时代的发展，交通运输越来越发达，现如今正是我国高铁飞速发展的阶段，为探究高铁风挡玻璃性能，笔者主要从风挡的组成结构和材料以及相关性能测试进行分析。

关键词:高铁 风挡玻璃 性能研究 工艺技术

中国一个人口大国，疆域广泛，为了解决我国人口流动的问题，高铁是目前最安全、最便捷、最环保、最经济、最可靠的选择，高铁作为我们如今日常出行必不可少的一部分，在我们的日常生活中发挥中重要作用，随着我国城镇化进程加快和我国人口快速增长，城市交通不能承载起交通运输的主要出行方式，高铁成为如今人们交通出行方式的最新选择，高速铁路将成为交通运输的主要出行方式之一，有效解决了人们现如今频繁的出行旅游对我国的公共交通运输的压力，为我国交通运输事业做出了重要贡献。

一、高速列车玻璃组成结构和材料

高速列车的风挡玻璃是一种夹层玻璃，由于列车是在高速环境下行驶，除了保证玻璃的常规性能外，还得保证玻璃的具备良好力学性能、光学性能以及防爆性能等，高速列车的风挡玻璃采用五层结构，前面两层主要是由两层玻璃构建而成，夹层玻璃主要采用层合材料例如PVB、PU等，第三层是胶片层，主要是为了提高抗穿透力和可见光透过率，同时，为了应对在雨雪天气、大雾天气等恶劣天气下的行驶，风挡玻璃在边缘或全部层间有软材料，在玻璃内部的胶合层增加了加热钨丝，在主结构层受拉时可以挠曲，外层（或内层）内表面有导电膜，使得风挡玻璃具备一定防沙、防霜、防雾等功能。此外，为了防止车辆内部驾驶人员的安全，高速列车玻璃还具备有防飞溅性能。

二、高铁对风挡玻璃性能的要求

随着目前驾驶列车的速度越来越快，风挡玻璃作为高速列车的重要组成部分，对风挡玻璃的性能要求较高，高速列车是在高速轨道到上行驶的交通工具，在行驶过程中将会面对许多不确定性的危险因素，作为保护列车安全高速行驶的风挡玻璃在其中发挥着重要作用，作为高速列车的前风挡玻璃，在玻璃的制造上一定要满足抗风力测试，其次要满足于相应高速列车规定要求的玻璃材质，玻璃厚度等，满足符合驾驶的力学、光学等环境要求。此外，风挡玻璃要对一定恶劣条件有一定的防护作用，例如雨雪天气、大雾天气，风沙环境等，前风挡玻璃必须具有除雾、防沙和除霜功能，对高速列车的行驶有着一定的保护作用。

三、相关性能要求

高铁风挡玻璃是关乎机车安全行驶的保证，根据我国国内高铁风挡玻璃设计要求，风挡玻璃在不同环境温度下均能够承受飞鸟撞击，在高铁风挡玻璃的外部，温度变化时，各层的伸缩性不一样，层间有较大的拉力，内层玻璃容易起碎片，导致内层玻璃破裂，尤其是边缘部分容易产生细微的裂痕，通过在玻璃层的中间加有一层润滑层，以便玻璃层间伸缩时滑动，保护风挡玻璃安全。

对高速列车风挡玻璃要求对列车有着特别的强的力学抗压冲击能力，风挡玻璃在高速行驶的过程中，面对的风力冲击是普通汽车的好多倍，在风挡玻璃的力学性能方面一定注意要选用上好的玻璃防护材料，保证风挡玻璃具有耐高速耐冲击能够承受高速飞来物体的撞击，如果高速列车的风挡玻璃的强度不足的话，将会影响挡风玻璃的性能，此外，在高速列车穿越极寒天气过程中如果使用电热除霜或者高速列车在穿越隧道的过程中意外碰到溅起的碎石的时候，高速列车的风挡玻璃将会直接破碎，影响高速列车的行驶以及车辆人员的生命安全。

高速列车风挡玻璃要求对列车有着特别的强的热学性能要求，具体体现在风挡玻璃是一种通电后可以实现加热的光学透明材料。其主要功能是在保证列车驾驶员在雨雪天气、风沙天气和大雾天气下清晰的视野环境，为司机提供良好的视线，保证安全驾驶，电加热玻璃的技术水平和质量水平会对高速列车能否安全正常行驶起着重要作用，在高速列车的行驶过程中，由于高速列车的时速较快，玻璃表面受到强烈的空气阻力和空气对流的影响，导致风挡玻璃表面的温度升高，所以要保证高速列车在低速行驶状态下的风挡玻璃性能，科学合理的设计玻璃的电加热性能，保证风挡玻璃满足在恶劣的天气环境下可以正常行驶，同时还要保证良好的加热均匀性，防止玻璃因受热不均匀而导致玻璃破裂。

高速列车风挡玻璃要求对列车有着特别的强的抗撞击性能，在高速列车行驶过程中，经常会发生飞鸟撞击和碎石撞击前风挡玻璃的情况，飞鸟的撞击和碎石的撞击对前风挡玻璃的冲击性很大，若以鸟类的速度二百五十公里每小时计算，撞击以后所产生的冲击力大概是一吨左右，所以说，鸟类虽然体系小，但是它在相对速度下产生的冲击力力是相当大，由于在高速列车与鸟类冲击的过程中，鸟类对撞击玻璃的部位不同，对玻璃的冲击的力也不同，如果对玻璃的冲击力冲击过大，会引起玻璃的损坏，所以高铁列车的风挡玻璃除了对玻璃有常规性能要求外，还必须要有一定的抗撞击性能，防止撞击物穿透玻璃或者撞击玻璃产生飞溅物伤害高速列车内部的人员，目前采用较多的是在高速列车的司机室内部玻璃面胶合一层安全膜的方式来帮助抵挡防鸟类撞击、防碎石撞击。

四、防飞溅物体测试

列车在高速运行的过程中，外来物体正面撞击或者侧面撞击都会造成玻璃的破损，所以高铁风挡玻璃必须采用高强度的玻璃制造原材料，采用高性能的聚碳酸酯（PC）板通过聚氨酯（PU）膜与玻璃结构两者融合在一起，这两种原材料是风挡玻璃的重要组成材料，风挡玻璃防飞溅物体测试，拟1KG铝弹，按照（355+160km/h）的速度正面撞击玻璃，试验后铝弹不能穿透，玻璃内侧不能有飞溅物，风挡玻璃应该保持有足够的视野，供驾驶人员观察，验证风挡玻璃的抗撞击能力，保证驾驶人员安全，拟20KG铝弹模拟抗飞石试验，按照（355+20km/h）的速度正面撞击玻璃，试验后玻璃不能破裂，确认风挡玻璃的抗飞石撞击表现，检验玻璃抗小物体冲击不被破坏的能力。

结束语：

高速列车的风挡玻璃性能关系到列车的安全行驶，材料选择与科学设计是风挡玻璃可靠牢固的保证。现如今，高速列车的快速发展，给大家带来便利的同时，也会带来新的危险，为保证高速列车的行驶安全，对列车风挡玻璃要具备一定的安全性能。

参考文献：

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[2]尹涛;风挡玻璃成型技术取得新突破[N];中国航空报.

[3]姜百涛;;机车前风挡玻璃抗击打措施的研究[J];哈尔滨铁道科技.