高速動(dòng)車組風(fēng)擋組成設(shè)計(jì)優(yōu)化方案探究

周海廷+袁旭景

[摘 要]對既有高速動(dòng)車組的車端風(fēng)擋組成從風(fēng)擋結(jié)構(gòu)、功能、動(dòng)力學(xué)性能、運(yùn)用維修等方面進(jìn)行了分析提出了高速動(dòng)車組風(fēng)擋組成的設(shè)計(jì)優(yōu)化方案。

[關(guān)鍵詞]高速動(dòng)車組 風(fēng)擋 優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G225 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）03-0121-01

風(fēng)擋組成是高速動(dòng)車組列車端部重要的連接部件，不僅給客乘人員提供安全、舒適的通道，還具備隔音、隔熱、防雨、降阻等隔離外部環(huán)境的功能。我國高速動(dòng)車組風(fēng)擋組成按照功能分為外風(fēng)擋和內(nèi)風(fēng)擋，按照安裝方式分為整體式和分體式。

為了適應(yīng)高速動(dòng)車組運(yùn)用發(fā)展的需求，本文對原有的風(fēng)擋組成從整個(gè)壽命周期進(jìn)行了全面分析，發(fā)現(xiàn)在可維護(hù)性方面需要加強(qiáng)。目前的維護(hù)均需要打開內(nèi)風(fēng)擋，但由于開啟、關(guān)閉內(nèi)風(fēng)擋操作費(fèi)力費(fèi)時(shí)；同時(shí)進(jìn)出內(nèi)風(fēng)擋空間小，維護(hù)不方便，所以本文探究了優(yōu)化設(shè)計(jì)風(fēng)擋的結(jié)構(gòu)，以更好地滿足運(yùn)營和維護(hù)的需求。

1.風(fēng)擋結(jié)構(gòu)組成

風(fēng)擋組成為柔性連接，位于兩車端之間，分為外風(fēng)擋和內(nèi)風(fēng)擋兩大部分，內(nèi)風(fēng)擋包括內(nèi)風(fēng)擋折棚組成和渡板組成，渡板組成是跨接兩車端的活動(dòng)橋梁。車端的線纜和車鉤包含于內(nèi)外風(fēng)擋之間，需要頻繁地進(jìn)行檢修。風(fēng)擋組成及連接部件如圖1所示。

2.風(fēng)擋組成結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析

2.1 外風(fēng)擋組成結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析探究

外部風(fēng)擋主要為減少風(fēng)阻擾流，為車輛高速運(yùn)行提供良好的流線型，滿足空氣動(dòng)力學(xué)的需求，降低能耗。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，采用外風(fēng)擋結(jié)構(gòu)可以使列車空氣阻力降低10%左右。外風(fēng)擋分為整體式折棚風(fēng)擋和分體接觸式膠囊風(fēng)擋，從空氣動(dòng)力學(xué)、水密性、重量等方面進(jìn)行分析，整體式外風(fēng)擋優(yōu)于接觸式外風(fēng)擋，但是這兩種風(fēng)擋均不能作為維護(hù)的檢查口用于維護(hù)。從車端結(jié)構(gòu)、檢修部件分布以及檢修場所分析，從外風(fēng)擋底部區(qū)域進(jìn)入可以更方便地檢查維護(hù)車端連接部件。

綜上分析，優(yōu)化后外風(fēng)擋采取整體結(jié)構(gòu)的折棚風(fēng)擋，周邊采用防水密封設(shè)計(jì)；為了滿足從底部方便維護(hù)的需求，外風(fēng)擋底部折棚采用可拆卸結(jié)構(gòu)，采用的四角鎖與框架連接固定，可以快速拆解用于車端部件維護(hù)檢查，也可以方便更換底部折棚，以適用沙石對風(fēng)擋的擊打造成的損壞；同時(shí)為了將內(nèi)部產(chǎn)生的冷凝水方便排出和平衡車輛運(yùn)行期間風(fēng)擋擠壓造成的內(nèi)外折棚間的壓力差，在風(fēng)擋底部折棚開半月孔結(jié)構(gòu)，內(nèi)外壓差通過底部折棚空隙補(bǔ)償內(nèi)外風(fēng)擋折棚間的氣流。

2.2 內(nèi)風(fēng)擋折棚組成結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析探究

目前的內(nèi)風(fēng)擋折棚采用快速解編的分體式結(jié)構(gòu)，用于解編維護(hù)車端部件，這種結(jié)構(gòu)氣密性弱，操作機(jī)構(gòu)不能滿足長期頻繁開啟需求。優(yōu)化后內(nèi)風(fēng)擋折棚采用雙層密封整體結(jié)構(gòu)，通過安裝框直接與車體固定，底部置于車鉤之上，并由車鉤支撐風(fēng)擋，風(fēng)擋和所包含的密封區(qū)域均進(jìn)行了簡化。隨著風(fēng)擋底部區(qū)域置于車鉤上部，將車鉤安裝座區(qū)域排除在密封區(qū)域，隔離了來自車鉤和轉(zhuǎn)向架區(qū)域的噪音，提高車內(nèi)環(huán)境的舒適度。

2.3 內(nèi)風(fēng)擋渡板組成結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析探究

內(nèi)風(fēng)擋渡板組成主要保證乘客提供一個(gè)安全、舒適的通道，目前高速動(dòng)車組均配置的內(nèi)風(fēng)擋渡板由于安裝結(jié)構(gòu)和車鉤運(yùn)動(dòng)范圍的限制，在車鉤和渡板之間沒有足夠的空間放置內(nèi)風(fēng)擋折棚，基于此，車鉤只能被風(fēng)擋包含，維護(hù)不能從外部操作。為了減小內(nèi)風(fēng)擋渡板對車體安裝空間的需求，對擋渡板的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)，采用翻板橋式搭接結(jié)構(gòu)替代既有的平行聯(lián)動(dòng)渡板結(jié)構(gòu)；將渡板的承載由端部鋼結(jié)構(gòu)直接支撐承載，改為中間由車鉤通過托盤支承載荷并且能夠滑動(dòng)滿足風(fēng)擋柔性連接運(yùn)動(dòng)特性，其余部分固定在車端地板上，通過結(jié)構(gòu)方式、承載受力位置、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)等進(jìn)行了結(jié)構(gòu)變更，在滿足車端運(yùn)動(dòng)學(xué)的需求工況下，簡化了安裝空間，將內(nèi)風(fēng)擋折棚置于車鉤之上變?yōu)榭尚?，?yōu)化前后車端風(fēng)擋組成及連接部件對比如圖2所示：

3.結(jié)論及建議

在原有高速動(dòng)車組車端連接的風(fēng)擋組成的技術(shù)基礎(chǔ)上，借鑒國內(nèi)外成熟的同類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和理念，在滿足運(yùn)營性能和安全的前提下，充分考慮整個(gè)壽命期的可靠性、可用性和可維護(hù)性，優(yōu)化改進(jìn)了內(nèi)外風(fēng)擋折棚以及渡板的結(jié)構(gòu)。優(yōu)化后的風(fēng)擋組成滿足了既有的功能、動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，簡化了部件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了部件輕量化、結(jié)構(gòu)簡單化、維護(hù)的方便性和可靠性，提高了產(chǎn)品壽命周期運(yùn)營維護(hù)的經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)

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