基于內(nèi)裝輕量化的CRH5型動(dòng)車(chē)組側(cè)墻窗臺(tái)安裝結(jié)構(gòu)研究

董雪妍,崔志超

（長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份有限公司,長(zhǎng)春 130062）

動(dòng)車(chē)組行駛速度主要受車(chē)輛重量影響大，為提高車(chē)輛速度，世界各國(guó)都在輕量化的技術(shù)上進(jìn)行研究。動(dòng)車(chē)組的輕量化主要在動(dòng)車(chē)組車(chē)體結(jié)構(gòu)與材料、轉(zhuǎn)向架、車(chē)內(nèi)內(nèi)裝結(jié)構(gòu)與材料等多方面考慮。根據(jù)用戶(hù)反饋和運(yùn)營(yíng)要求，在窗口下方增加窗臺(tái)以方便乘客使用，動(dòng)車(chē)組根據(jù)不同車(chē)型平均每車(chē)車(chē)窗大約16個(gè)，即增加窗臺(tái)數(shù)目也在16個(gè)左右，側(cè)墻板單件重量對(duì)于整車(chē)影響不容小視。

1 CRH5型動(dòng)車(chē)組側(cè)墻板

CRH5型動(dòng)車(chē)組側(cè)墻板采用Nomex酚醛紙蜂窩復(fù)合材料，該材料是由Nomex酚醛紙蜂窩表面粘接酚醛樹(shù)脂預(yù)侵料復(fù)合而成的板材，也稱(chēng)“三明治”復(fù)合板，其可根據(jù)結(jié)構(gòu)要求實(shí)現(xiàn)不同厚度、變曲率壓型，相同尺寸的三明治板質(zhì)量是常用膠合板的1/4。根據(jù)裝飾要求，表面也可噴漆或粘接防火板處理，是動(dòng)車(chē)組側(cè)墻板使用的首選材料。

帶窗口的側(cè)墻板是紙蜂窩板直接壓型制造，窗口區(qū)域?yàn)榭臻g曲面，墻板上復(fù)合有車(chē)窗卷簾、卷簾滑道、窗內(nèi)扣框等多種小件，結(jié)構(gòu)成熟穩(wěn)定，早已在我國(guó)各大重要線路上運(yùn)行使用，詳見(jiàn)圖1。

圖1 CRH5型動(dòng)車(chē)組側(cè)墻板

2 CRH5型車(chē)加窗臺(tái)存在問(wèn)題匯總

CRH5型車(chē)紙蜂窩側(cè)墻板窗口區(qū)域?yàn)榍孢^(guò)度，現(xiàn)欲在窗口下部增加窗臺(tái)，存在很多棘手的問(wèn)題：（1）窗臺(tái)組件與側(cè)墻板組件連接，兩料件的接觸面勢(shì)必為曲面相接觸，且側(cè)墻板與窗臺(tái)均為外漏可見(jiàn)的旅客界面，若接合處縫隙處理不好，影響整體美觀性；（2）CRH5型動(dòng)車(chē)組為高檔旅客列車(chē)，車(chē)內(nèi)內(nèi)裝布置美觀要求較高，窗臺(tái)要求為曲面圓滑造型，造型難度加大；（3）CRH5型動(dòng)車(chē)組其上座椅均為可旋轉(zhuǎn)的座椅，側(cè)墻板增加窗臺(tái)后，窗臺(tái)勢(shì)必要突出墻板表面，旋轉(zhuǎn)座椅與側(cè)墻之間的間隙較小，故新增窗臺(tái)需避開(kāi)座椅的旋轉(zhuǎn)半徑，且座椅的旋轉(zhuǎn)半徑在空間為一個(gè)曲面體，核對(duì)空間位置困難重重；（4）由于CRH5型動(dòng)車(chē)組旅客界面要求較高，窗臺(tái)與側(cè)墻連接處，不允許外漏安裝緊固件，且考慮安裝工藝性，窗臺(tái)安裝時(shí)，要存在可調(diào)整量，以滿(mǎn)足側(cè)墻板外漏弧面與窗臺(tái)弧面對(duì)接。

3 CRH5型動(dòng)車(chē)組窗臺(tái)方案

3.1 窗臺(tái)三維設(shè)計(jì)

基于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)上增加窗臺(tái)存在的問(wèn)題，對(duì)于在紙蜂窩側(cè)墻板上增加窗臺(tái)需要滿(mǎn)足條件如下：1.窗臺(tái)放置物品表面寬度（為從窗口到無(wú)放置物品邊緣）保證在85mm。2.為滿(mǎn)足紙蜂窩窗臺(tái)成型的厚度要求，放置物品接觸臺(tái)厚度為12mm，由窗臺(tái)臺(tái)面向下及向墻板方向?qū)挾仁湛s，以保證座椅旋轉(zhuǎn)。3.增加積水臺(tái)，若放置水杯傾灑，水不至于流入側(cè)墻與窗之間的縫隙中，且不至于水過(guò)快流向旅客身上。4.窗臺(tái)周圈無(wú)棱角及尖點(diǎn)，防止旅客無(wú)疑碰觸劃傷。5.由于側(cè)墻板材質(zhì)為紙蜂窩，故為保證側(cè)墻板與窗臺(tái)材質(zhì)統(tǒng)一，且質(zhì)量輕，窗臺(tái)同樣選取紙蜂窩為材料造型制作。

圖2 窗臺(tái)模型圖

如圖2所示，建模的三維模型與原紙蜂窩側(cè)墻嚴(yán)密貼合，窗臺(tái)上面周圈有積水突臺(tái)，突臺(tái)圓角R1，窗臺(tái)兩端加圓角R20。由于窗板表面與地面成一定角度，且窗板本身為曲面過(guò)度，為滿(mǎn)足窗臺(tái)臺(tái)面與地面平行，傾斜角度相對(duì)窗板面為111°，窗臺(tái)單件整體厚度為60mm。經(jīng)校驗(yàn)，窗臺(tái)可擺放茶杯，滿(mǎn)足旅客放置小物品等要求。

3.2 側(cè)墻板窗臺(tái)安裝結(jié)構(gòu)

為滿(mǎn)足旅客界面美觀大方，且不外漏安裝釘，使窗臺(tái)與窗板接合為一體。在窗臺(tái)后方預(yù)埋安裝襯套，同時(shí)在側(cè)墻板上預(yù)埋帶7X20長(zhǎng)圓孔的TUFNOL墊塊， TUFNOL墊塊可增加窗臺(tái)與窗板的連接強(qiáng)度，同時(shí)其上的長(zhǎng)圓孔使安裝窗臺(tái)過(guò)程中在窗板寬度方向有調(diào)節(jié)量，避免工藝誤差。側(cè)墻板與窗臺(tái)之間使用內(nèi)六角圓柱頭螺釘連接，加平墊圈、彈墊圈確保牢固。六角圓柱頭螺釘方便拆卸安裝，具有反復(fù)安裝不掉扣等特點(diǎn)。

經(jīng)生產(chǎn)制造，將側(cè)墻板與窗臺(tái)板連接安裝，詳見(jiàn)圖3所示，窗臺(tái)與側(cè)墻板連接順暢，接觸圓弧面縫隙小于0.5mm，窗臺(tái)外觀美觀大方，窗臺(tái)與側(cè)墻板曲線完美過(guò)渡，安裝結(jié)構(gòu)牢固可靠，滿(mǎn)足整車(chē)輕量化要求。將側(cè)墻板安裝于動(dòng)車(chē)中，與座椅間有間隙，座椅可方便旋轉(zhuǎn)。窗臺(tái)與側(cè)墻板結(jié)合成一個(gè)整體，形成側(cè)墻窗板模塊，該模塊可整體上車(chē)安裝方便。

4 動(dòng)車(chē)組內(nèi)裝輕量化設(shè)計(jì)總結(jié)

動(dòng)車(chē)組內(nèi)裝輕量化設(shè)計(jì)是一個(gè)很重要的課題，需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷研究和探討。動(dòng)車(chē)組設(shè)計(jì)在考慮輕量化的同時(shí)，還需做如下方面的考慮：1.注重旅客的需求，從美學(xué)和人機(jī)工程學(xué)等多方面考慮，提高乘客乘車(chē)的舒適度。2.注重結(jié)構(gòu)安全可靠，不能為了輕量化而犧牲強(qiáng)度、剛度、增加乘客的不安全因素。3.動(dòng)車(chē)組內(nèi)裝設(shè)計(jì)既要使用新的材料、新的工藝，也要考慮產(chǎn)品的成本與制造周期。

圖3 CRH5型動(dòng)車(chē)組側(cè)墻板加窗臺(tái)樣件

[1]關(guān)明全等．鐵道客車(chē)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．長(zhǎng)春：鐵道部長(zhǎng)春客車(chē)工廠，1989.

[2]王春會(huì).連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)[D].西安:西北工業(yè)大學(xué),2005.

[3]支錦亦．鐵路客車(chē)內(nèi)部設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)[J]．中國(guó)鐵路，2006(2)：36-38．