動車擋風(fēng)玻璃安裝結(jié)構(gòu)

萬志華　李寬欣　李朝　楊廣　李東波

【摘要】擋風(fēng)玻璃是動車組司機(jī)觀察車外高低信號，線路情況的唯一窗口，其安全設(shè)計(jì)至關(guān)重要，由于受不可預(yù)測的因素影響，線路上不可避免有鳥類、礫石等較大異物撞擊，由于列車的高速運(yùn)行，撞擊后擋風(fēng)玻璃受到較大能量沖擊，高強(qiáng)度玻璃也難免出現(xiàn)破壞現(xiàn)象，在擋風(fēng)玻璃結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用防飛濺膜阻止玻璃碎屑飛濺，在安裝結(jié)構(gòu)上，采取快速更換方案保證列車調(diào)度的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，本文提出一種優(yōu)化的安裝結(jié)構(gòu)方案，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】擋風(fēng)玻璃；防飛濺膜；粘接膠；密封膠；型材框；表干；固化

概述或引言

目前高速動車組的前擋風(fēng)玻璃安裝結(jié)構(gòu)為玻璃由聚氨酯膠[1]直接粘接到車體上，玻璃、車體之間形成彈性連接，用于緩解列車出入隧道會車時(shí)面臨的較大空氣壓力。擋風(fēng)玻璃[2]完全靠膠粘接來滿足安裝要求，安裝過程需要先將玻璃粘接到車體上，粘接后至少24小時(shí)進(jìn)行密封，密封操作完成后至少在相同環(huán)境下12小時(shí)后才能移動車輛，但不允許車輛運(yùn)行。這種安裝方式受膠粘劑的限制較大，且安裝過程較耗時(shí)。隨著列車速度的增高，加之運(yùn)行線路上不可避免的會出現(xiàn)礫石、飛禽類等飛行物，小的飛行異物撞擊到高速運(yùn)行列車的擋風(fēng)玻璃上，能產(chǎn)生巨大的能量，擋風(fēng)玻璃不可避免的會被撞壞。對于該類情況急需尋求解決辦法，能否研制一種玻璃能提示信息或發(fā)射某種生物信號使飛禽類較早避開飛馳的列車，但該種方案對礫石等飛行物起不到提示作用；既然不能避免飛行物的撞擊，能否研制一種裝置在飛行物撞擊的瞬間捕捉到溫度場或氣流場的微妙變化，激發(fā)氣囊緩沖飛行物能量或直接將飛行物捕捉，但列車高速飛馳，溫度場氣流場的微妙變化很難捕捉，該方向有待于進(jìn)一步深層次的研究；既然很難將飛行物捕捉，不防研究一種撞擊后的補(bǔ)救措施，目前的擋風(fēng)玻璃均帶防飛濺膜，即使玻璃破碎也不會傷及司機(jī)，這樣玻璃破碎后如何快速的更換玻璃，保證路局列車的正常調(diào)度運(yùn)行成為問題的焦點(diǎn)。

1、無框式安裝結(jié)構(gòu)

現(xiàn)有動車組擋風(fēng)玻璃安裝結(jié)構(gòu)為玻璃和鋁合金車體型材框之間由高強(qiáng)度膠實(shí)現(xiàn)粘接和密封，膠24小時(shí)固化后，實(shí)行密封操作，密封膠24小時(shí)固化后，玻璃與鋁合金車體間固接連接成一體，列車可運(yùn)行，玻璃與車體間靠膠連接實(shí)現(xiàn)彈性減振緩沖功能。無框式擋風(fēng)玻璃結(jié)構(gòu)簡單，安裝難度小，其安裝結(jié)構(gòu)如圖1所示。

擋風(fēng)玻璃與鋁合金車體型材框之間靠膠粘接，膠固化后不能實(shí)現(xiàn)隨時(shí)拆卸，如果玻璃破裂只能進(jìn)行破壞性拆除，拆卸困難耗時(shí)耗力，并拆卸時(shí)需拆卸內(nèi)部的裝飾罩板，工序較多，需多種工種配合，且再次安裝擋風(fēng)玻璃需要清潔活化等一系列操作，粘接膠固化對作業(yè)環(huán)境、溫濕度要求較高，且等候膠固化后密封，3天內(nèi)車輛不能移動運(yùn)行，這一拆一裝過程耗費(fèi)較長周期，嚴(yán)重影響動車組的可用性，造成資源浪費(fèi)。

2、壓板式安裝結(jié)構(gòu)

壓板式擋風(fēng)玻璃整個(gè)安裝過程不采用膠粘接，不受膠固化特性的影響，大大縮短了安裝及拆卸[3]時(shí)間，其安裝結(jié)構(gòu)如圖2所示。擋風(fēng)玻璃帶框和彈性密封膠條，窗框由螺栓連接到車體型材框上，擋風(fēng)玻璃通過壓板固定在車體上，壓板和窗框通過螺栓連接，為足夠的安全系數(shù)，螺栓可通過窗框直接連接到車體型材框上，擋風(fēng)玻璃和窗框通過彈性密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行密封，具有較好的減震和密封性能，壓板通過緊固件與框和車體連接固定，安全性好。缺點(diǎn)是擋風(fēng)玻璃為三維曲面結(jié)構(gòu)，由于誤差調(diào)節(jié)能力不足，壓板與車體、玻璃在安裝后，接縫處不平整，不美觀，壓板受力情況復(fù)雜，存在局部變形的風(fēng)險(xiǎn)，且不適合用于復(fù)雜曲面的安裝結(jié)構(gòu)。壓板和玻璃、玻璃和窗框、窗框和壓板、窗框和車體型材框、壓板和車體型材框之間要合理匹配，保證安裝及密封要求，多個(gè)件之間的匹配增加了制造精度即難度，這一方案的實(shí)現(xiàn)有待于制造加工工藝的進(jìn)步。壓板式結(jié)構(gòu)更換時(shí)只需要更換擋風(fēng)玻璃，隨換隨走，對材料及時(shí)間、成本均不會造成無謂的浪費(fèi)。

3、雙框式安裝結(jié)構(gòu)

雙框式擋風(fēng)玻璃的設(shè)計(jì)思路源于創(chuàng)新設(shè)計(jì)的分離原理，基于目前的技術(shù)水平不能阻止異物對玻璃的破壞性撞擊，只能從預(yù)補(bǔ)償?shù)慕嵌忍岣卟Ａ茐暮蟮难a(bǔ)救措施，玻璃破壞只能更換，而更換周期的長短是問題的焦點(diǎn)。雙框式擋風(fēng)玻璃將影響更換速度的粘接膠分離出去，其安裝結(jié)構(gòu)如圖3所示。采用兩框式結(jié)構(gòu)，先將外框粘接到車體型材上，再將內(nèi)框組件用螺栓連接到外框上，內(nèi)框與玻璃是提前粘接的整體式結(jié)構(gòu)，外框與內(nèi)框連接間設(shè)置密封膠條實(shí)現(xiàn)密封減振功能，內(nèi)框螺栓孔上設(shè)置扣蓋，外框與車體間填充泡沫材料后用少許密封膠密封，整個(gè)安裝結(jié)構(gòu)外觀既平滑美觀又能實(shí)現(xiàn)減振密封功能。當(dāng)擋風(fēng)玻璃遭異物撞擊破壞后，拆除密封膠，擰下連接螺栓，整體更換內(nèi)框組件，打少許密封膠即可。由于擋風(fēng)玻璃整體為機(jī)械式連接結(jié)構(gòu)，不受粘接膠的固化特性影響，更換玻璃后稍微停留，密封膠表干即可運(yùn)行。拆卸的內(nèi)框組件將破損玻璃拆除后重新粘接新玻璃以備用，實(shí)現(xiàn)了資源的重復(fù)利用。

4、總結(jié)

本文針對動車組擋風(fēng)玻璃的安裝結(jié)構(gòu)提出了幾種可行性方案，對其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，可供不同速度等級的列車設(shè)計(jì)參考。低速動車可考慮安裝方便的結(jié)構(gòu)，高速且運(yùn)營環(huán)境惡劣的列車可考慮快速更換結(jié)構(gòu)。對于不同的安裝方式可以經(jīng)詳細(xì)設(shè)計(jì)及安全性計(jì)算后，考慮試裝，針對試裝中出現(xiàn)的問題對結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化，本文只提供設(shè)計(jì)思路及連接方式，詳細(xì)結(jié)構(gòu)需根據(jù)具體車型優(yōu)化，如玻璃厚度，螺栓數(shù)量等并未給出，玻璃厚度需根據(jù)列車速度及運(yùn)營環(huán)境等進(jìn)行設(shè)計(jì)，螺栓數(shù)量需根據(jù)玻璃面積及螺栓大小計(jì)算。擋風(fēng)玻璃是列車重要部件，其安全設(shè)計(jì)至關(guān)重要，連接結(jié)構(gòu)需穩(wěn)妥可靠，玻璃結(jié)構(gòu)需滿足各項(xiàng)指標(biāo)要求，如隔熱性能、力學(xué)性能、光學(xué)性能等。另外玻璃的設(shè)計(jì)還需考慮不同的線路環(huán)境，如多隧道環(huán)境、高寒、高風(fēng)沙環(huán)境等，需具體問題具體分析。

參考文獻(xiàn)

[1]孫明輝，鐘漢榮，薛繼東.高強(qiáng)度聚氨酯擋風(fēng)玻璃膠力學(xué)性能研究[J].粘接.2012（3）：048-051.

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[3]蘭廣健，王建亮.地鐵車輛前擋風(fēng)玻璃拆除工藝[J].科技信息（科學(xué)·教研），2013（4）：384.