軌道車輛車體端墻與貫通道接口優(yōu)化設(shè)計(jì)

張曉珍 張明陽

摘 要：介紹了本公司軌道車輛B型車車體端墻與貫通道接口的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)，分析了其中存在的一些問題，并且有針對(duì)性地提出接口優(yōu)化設(shè)計(jì)解決方案。

關(guān)鍵詞：軌道車輛;車體端墻;貫通道;接口;優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U270.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 概述

貫通道位于軌道車輛兩節(jié)車廂的連接處，成對(duì)使用，是連接相鄰兩車輛通道的重要組成部分。貫通道至少要滿足以下功能要求：第一，必須能有效地防止雨水和塵埃的侵入，以保護(hù)乘客和車內(nèi)設(shè)備的安全;第二，貫通道作為車輛曲線通過時(shí)的關(guān)節(jié)部位，必須能適應(yīng)車輛間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在車輛之間為乘客提供一個(gè)安全而舒適的通道;第三，貫通道必須能在超載條件下提供額外的乘客站立區(qū)域;第四，貫通道的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須保證乘客能夠在客室之間自由地走動(dòng)。要保證貫通道以上功能要求，車體端墻與貫通道的接口設(shè)計(jì)尤為重要。

2 車體端墻與貫通道結(jié)構(gòu)及接口存在問題

2.1 車體端墻與貫通道的結(jié)構(gòu)

為適應(yīng)不同的貫通道結(jié)構(gòu)，目前本公司B型車端墻有兩種結(jié)構(gòu)。一是端墻外表面在同一平面內(nèi)的平面端墻結(jié)構(gòu)（如圖1），二是端墻門框周邊內(nèi)凹的內(nèi)凹端墻結(jié)構(gòu)（如圖2）。端墻結(jié)構(gòu)主要由端門橫梁、端門立柱、端墻角立柱、端墻板組成（如圖5）。通常B型車貫通道通過寬度不小于1 300 mm，通過高度不低于1 900 mm。

對(duì)于B型車平面端墻，與之相配的貫通道由折棚組成、車體框、頂板及頂板安裝座組成、側(cè)護(hù)板及護(hù)板支座組成、踏板組成、渡板組成及連桿機(jī)構(gòu)等組成（如圖3）。而內(nèi)凹端墻與之相配的貫通道由折棚組成、側(cè)護(hù)板及轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)組成、頂板組成、上下渡板組成及車體框組成（如圖4）。

端墻與貫通道接口涉及到多個(gè)零部件，車體框與端墻上頂板、端門橫梁、端墻板及端梁連接，用以安裝折棚組成;左、右護(hù)板安裝座或轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)與端門立柱連接，用以安裝貫通道左、右護(hù)板組成;頂板安裝座與端門橫梁連接，用以安裝貫通道頂板組成;踏板支座與端梁連接，用以安裝踏板組成及渡板組成（如圖5）。其中，安裝貫通道折棚組成通過M6螺釘;安裝護(hù)板、頂板及踏板組成用M8的螺釘。

軌道車輛B型車端墻采用平面式還是內(nèi)凹式，主要取決于貫通道側(cè)護(hù)板組成結(jié)構(gòu)。貫通道側(cè)護(hù)板組成主要有三片式和一片式兩種結(jié)構(gòu)。三片式側(cè)護(hù)板結(jié)構(gòu)主要由左、右邊護(hù)板及中間護(hù)板通過兩個(gè)連桿機(jī)構(gòu)連接在一起，運(yùn)動(dòng)時(shí)通過連桿狀態(tài)的變化來滿足運(yùn)動(dòng)曲線線路狀態(tài)，占用空間小，所以連接端墻采用平面式端墻結(jié)構(gòu)。一片式護(hù)板結(jié)構(gòu)由柔性側(cè)護(hù)板及轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)連接在一起，運(yùn)動(dòng)時(shí)通過轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)帶動(dòng)柔性側(cè)墻來滿足曲線線路狀態(tài)，轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)專用空間較大，所以端墻設(shè)計(jì)成內(nèi)凹型。

2.2 接口存在問題

（1）接口部位型材未根據(jù)受力情況作設(shè)計(jì)調(diào)整。貫通道折棚組成由折棚棚布、車體框、端框、密封膠條及車體安裝框等組成。其中，折棚棚布由多折環(huán)狀棚布面料縫制而成，每環(huán)用鋁合金型材夾裝。折棚體的一端連接在車體框上，另一端與對(duì)接框連接。車體框及對(duì)接框均由鋁合金型材焊接而成，表面噴塑處理。對(duì)接框型材上設(shè)計(jì)有溝槽，用以安裝橡膠密封膠條來調(diào)整并確保車體框間距離。兩對(duì)接框連接后保證貫通道不漏雨，不滲水。整個(gè)折棚組成的重量占貫通道總重量的最大部分。性能要求越高，折棚組成就越重，從而造成連接車體框接口型材受力也就越大。以往項(xiàng)目中，型材確定后，只著重核對(duì)端墻和貫通道接口保證不干涉即可，并未過多考慮接口受力問題，所以接口部位的型材需要優(yōu)化設(shè)計(jì)。

（2）貫通道頂板組成安裝困難。平面端墻用貫通道頂板組成由兩個(gè)邊護(hù)板、中間護(hù)板、連桿組成。安裝時(shí)將頂板組成分別安裝在車體兩端。安裝老結(jié)構(gòu)時(shí)首先將頂板組成整體組裝好，工人舉起安裝該部件，直到安裝完成。舉著頂板組成，耗時(shí)耗力，且易使頂板組成在安裝過程中受力不均而裝偏。安裝過程如圖6示。

（3）貫通道通過高度調(diào)整有限。內(nèi)凹端墻用貫通道頂板組成由單棚板及雙棚板兩部分組成。單棚板插入雙棚板內(nèi)，并在內(nèi)根據(jù)車輛運(yùn)動(dòng)線路的狀態(tài)滑動(dòng)。頂板通過鉸鏈與頂板安裝座與車體端墻接口連接。在以往項(xiàng)目中，安裝座結(jié)構(gòu)只水平高度設(shè)置了兩個(gè)安裝孔（如圖7），一旦頂板安裝好后，頂板位置固定，貫通道通過高1 900 mm調(diào)節(jié)空間將非常有限。

（4）連桿機(jī)構(gòu)長期受拉影響使用壽命。平面端墻貫通道側(cè)護(hù)板組成中設(shè)有連桿裝置。中間護(hù)板通過連桿固定在兩車端的中心位置。車端護(hù)板疊加在中間護(hù)板的兩側(cè)，隨連桿的伸縮而做差位移動(dòng)，使整個(gè)側(cè)護(hù)板及頂板實(shí)現(xiàn)拉伸和壓縮。護(hù)板內(nèi)表面設(shè)有連桿支承機(jī)構(gòu)，使護(hù)板有足夠的剛度。側(cè)護(hù)板上下設(shè)有橡膠裙邊，避免側(cè)護(hù)板在車輛運(yùn)行中與頂板及渡板干涉，減少側(cè)護(hù)板上下邊部與頂板及渡板之間的間隙。在端墻組裝過程中，端墻的平面度要求是≤1.5 mm/500 mm，但是仍然有1.5 mm的間隙。以往項(xiàng)目護(hù)板安裝座分別與端墻直接進(jìn)行安裝。四個(gè)護(hù)板安裝座共面也有3 mm的公差，因此側(cè)護(hù)板組成在安裝過程中會(huì)出現(xiàn)間隙。由于側(cè)護(hù)板組成中有連桿機(jī)構(gòu)，可不受此間隙的影響正常進(jìn)行安裝。但是這樣就會(huì)導(dǎo)致連桿機(jī)構(gòu)長期處于拉伸狀態(tài)，連桿銷軸在長期受力作用下容易疲勞發(fā)生裂紋從而影響整個(gè)側(cè)護(hù)板組成的壽命。

3 接口優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 型材結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

優(yōu)化方案針對(duì)型材接口進(jìn)行處理，嘗試將左、右端墻板所用型材接口部位進(jìn)行適當(dāng)加厚，來承擔(dān)車體框鉚接時(shí)的受力問題。經(jīng)驗(yàn)證，有效地解決了受力問題。因此，后續(xù)項(xiàng)目B型軌道車輛在設(shè)計(jì)初期左右端墻板所用型材就決定沿用優(yōu)化方案所用型材，在此基礎(chǔ)上考慮將端墻上頂板（即與車體框上部連接的型材）、端梁（即與踏板組成連接的型材）、端門立柱和端門橫梁（即與側(cè)護(hù)板組成及頂板組成連接的型材）所用型材接口部位也加厚，增強(qiáng)接口部位的受力（如圖8示）。

3.2 平面端墻用貫通道頂板組成的優(yōu)化設(shè)計(jì)

針對(duì)頂板組成整體安裝過程中出現(xiàn)的問題，優(yōu)化方案貫通道頂板組成四角增加了四個(gè)頂板安裝座，安裝時(shí)首先用螺釘將頂板安裝座安裝在到車體上，然后再將頂板組成插進(jìn)頂板安裝座中，用銷軸和開口銷固定即可，省力、省時(shí)，且受力均勻，提高了安裝質(zhì)量及安裝效率，見圖9所示。

3.3 內(nèi)凹端墻用貫通道頂板組成的優(yōu)化設(shè)計(jì)

針對(duì)頂板組成安裝座導(dǎo)致通過高度調(diào)節(jié)有限，難以保證1 900 mm高度問題，對(duì)頂板安裝座優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先頂板安裝座水平方向的兩個(gè)圓孔改為豎直方向的三個(gè)長圓孔，其次安裝的時(shí)候先將安裝座安裝至車體，只需兩個(gè)安裝點(diǎn)即可，最后分別安裝單棚板及雙棚板，連掛好后，單棚板插入雙棚板即可。圖10所示。

3.4 貫通道安裝座與端墻安裝的優(yōu)化設(shè)計(jì)

為保證車輛在直線狀態(tài)下，側(cè)護(hù)板組成連桿機(jī)構(gòu)處于自然的狀態(tài)，優(yōu)化方案給側(cè)護(hù)板安裝座加調(diào)整墊片，彌補(bǔ)安裝的公差間隙。圖11所示。

4 結(jié)論

針對(duì)前期軌道車輛B型車車體端墻與貫通道接口存在的不足，對(duì)車體端墻型材結(jié)構(gòu)及與貫通道各結(jié)構(gòu)所涉及的接口進(jìn)行了詳細(xì)的分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)。經(jīng)后續(xù)項(xiàng)目驗(yàn)證，所述優(yōu)化設(shè)計(jì)方案行之有效。優(yōu)化設(shè)計(jì)方案不僅解決了之前軌道車輛B型車車體端墻與貫通道接口存在的問題，對(duì)其它類型車輛車體端墻與貫通道接口設(shè)計(jì)也有一定的借鑒意義。