行李車雙開側拉門設計改進

于曉勇，陳麗雯，王永成

(1.中國北車集團 唐山軌道客車有限責任公司 客車檢修事業部，河北 唐山 063035;2.中國北車集團 唐山軌道客車有限責任公司 產品及技術研發中心，河北 唐山 063035;3.中國北車集團 唐山軌道客車有限責任公司 動車檢修事業部，河北 唐山063035)*

0 引言

隨著鐵路貨車向重載快捷方向的發展［1-2］，貨車的運行速度在不斷提高，這在一定程度上增加了行李車及行包車的故障率.我國行李車及行包車側拉門故障是行李車及行包車主要故障之一［3-4］，主要是車門開閉困難、剛度不足導致較大變形等原因，側拉門是影響行李車及行包車安全可靠運行的主要問題之一.

隨著車輛提速原有行李車側拉門仍在沿用22型車傳統結構，難以適應提速后運行的需求，大拉門經常出現故障、發生質量問題，影響安全運輸.文獻［5］對25型行李車、行包車雙開側拉門下滑道承載結構進行了創新設計，提高了側拉門的可靠性和安全性.本文通過對原有行李車側拉門運用情況調研分析，找出原有結構存在慣性質量問題的根源，提出優化方案，進行結構特點對比分析，設計了新的模塊化側拉門結構.運用實踐表明，新的模塊化側拉門提高了車輛運行的安全可靠性，同時也提高了裝卸效率.

1 運用現狀分析

行李車雙開側拉門結構近幾十年一直沿用22型車的上滑道橡膠輪滾動、懸吊門體，下滑道起導向作用的結構型式，尤其是在車輛提速后，原結構經常發生膠輪易損掉道，門體拉動費力，限位不力，整體密封性、防雨、防水及平穩性能差、鎖閉不嚴等慣性質量問題.為滿足車輛安全運行的需求，解決原有22型車側拉門存在的問題，對其新型側拉門結構進行了模塊化設計及安裝，其特點為三角型斷面下滑道承載、上部尼龍側向滾輪導向，滾動軸承鋼輪與門體組裝為一體，優化排水、密封結構，改進門體鎖緊限位型式，提高了車輛運行時大門結構的平穩性及使用的方便性、可靠性.

行李車新型雙開側拉門結構，經過提速行李車、行包車多年的運行考驗，其結構性能穩定、功能可靠，采用橫向插桿楔鐵式鎖閉，并具有拉緊功能，防盜、操作簡單方便，拉動靈活、振動噪聲小、隔熱性能、密封防雨、防水性能等明顯提高，徹底解決了原有22型車結構的慣性質量問題.

2 原22型行李車側拉門結構及特點

2.1 結構分析

原行李車拉門車體鋼口尺寸為1 700 mm×1 975 mm，兩扇門體加小部件總重約250 kg，用橡膠輪懸臂懸吊在上滑道上，上端設限位擋，下端設兩個插銷，中間設搭鉤拉門鎖.車輛高速運行時其懸臂吊裝的門體上端處于高位擺動，下端處于與滑道碰撞的受力狀況，膠輪受到蠕變壓潰力的作用，極易損壞零部件及影響安全運行的可靠性.現用小型叉車從拉門口開進開出行李間，代勞手工搬運，節省勞動力，提高裝卸效率，但對拉門口鐵地板及下滑道的結構型式能否承受叉車載重及滾軋提出了新的課題.為此針對運營中存在的問題，對原有結構進行分析，如圖1所示.

圖1 原拉門側向剖視結構圖

2.2 特點分析

(1)采用上滑道承載，雙向移動方式.每扇門體上部安裝有兩個懸臂懸吊橡膠輪，在鋁型材上滑道上滾動.膠輪在門體重壓下，極易壓潰變形掉道.下滑道采用擋條式鋁型材結構，凸裝在鋼口門坎護臺上，只起導向及限制門體下部橫向擺動的作用，但運行時易產生碰撞、噪聲.鋁型材結構只改善了防腐情況，但不抗外力沖擊、磕碰及叉車滾軋.兩端及門口處設排水孔;

(2)門體組成為35 mm(厚)×14 mm的矩型小鋼管骨架，內外兩側分別為1.5 mm的耐候鋼板，內外板夾層填滿防寒材，鋼管骨架內不具填充防寒材的空間，且骨架鋼管斷面小，設置較密，整體強度、剛度、平面度及焊接性能較差.經計算原結構單扇門體的傳熱系數為1.96 W/m2·k;

(3)每扇門體上部設有限位擋，各門下端設有定位插銷.因門體為上部偏心懸掛承載，當受到外部沖擊力作用時，門體重力、慣性力等縱向沖動較大，導致上部限位擋受力較大，損壞較多.車內設有搭鉤及搭鉤拉門鎖，但沒有拉緊功能，兩扇門體不能聯為一體抗外力;

(4)兩扇門體間采用凹凸膠條插接為一體，門體兩側與鋼口框間密封采用膠條與門體對接式結構，兩扇門體與密封膠條有間隙，整體密封效果、美觀性較差.如圖2所示;

圖2 原拉門俯向剖視結構圖

(5)拉門鋼口尺寸為1 700 mm×1 975 mm，下部鋼口設有門坎護臺，在其上安裝下滑道的同時影響了高度通過尺寸.門坎護臺與行李間鐵地板相差40 mm，下滑道上沿與行李間鐵地板相差60 mm，通行不便，且須加40 mm厚竹材層壓板地板墊平，上下滑道均為鋁型材材質，提高了材料、人工成本.

通過對22型行李車側拉門結構特點分析，找到解決問題的突破口，為創新結構設計提供了第一手資料.

3 新型側拉門結構及特點

3.1 結構分析

鑒于對22型側拉門的結構分析，為方便貨物搬運，叉車進出，將增大拉門通過尺寸.將拉門車體鋼口尺寸加大到2 500 mm×2 015 mm，每側兩個大門鋼口占整個車體鋼結構長度的20%，對車體的強度，鋼口處應力集中產生不利因素，也將對車體、門體、各部件聯結的強度提出嚴峻的挑戰，也是制約整車隔熱降噪性能的瓶頸，經計算新結構單扇門體的傳熱系數為1.87 W/m2·k.門體的隔熱性能有較大的改善，相應地隔聲性能也有提高.

通過對周邊安裝環境接口型式分析，減少鋼結構應力集中，針對其提速運行時車輛產生的縱向沖擊力、振動、噪聲、密封等不利的因素，進行模塊化設計及安裝，簡化制造及安裝工藝，設計為下滑道承載新結構，改善運行受力狀況，提高車門使用性能、密封性能，提高安全運行的可靠性.如圖3所示.

圖3 拉門關閉狀態結構圖

3.2 特點分析

(1)采用三角型斷面下滑道承載，門體雙向移動方式.每扇門體下部安裝有兩個帶防塵軸承的金屬滾輪，與下滑道可靠接觸滾動運行，減小門體上的晃動，平穩性好.上部為兩個帶防塵軸承的耐磨尼龍滾輪，在側面的尼龍墊板上側向滾動運行，起導向并減小摩擦阻力作用.下滑道臥在邊梁與鐵地板的排水槽內，槽內兩端及門口處設排水孔，便于雨水的排放.下滑道上沿與門坎鐵地板平齊，可實現叉車等運輸工具無障礙通過，如圖4所示;

圖4 新拉門側向剖視結構圖

(2)門體組成為35 mm厚的方型薄壁鋼管骨架，內外兩側面板分別為1.5 mm的耐候鋼板，鋼管、內外板夾層內填滿防寒材，提高了門體的整體強度、剛度、平面度、及隔熱性能，并且采用方型薄壁鋼管骨架優于U型鋼骨架的隔聲效果.對于整車的性能、隔熱、隔聲及防火性能的提高有改善，它是一項綜合性工程.其減振隔音、降噪、隔熱等措施貫穿在結構設計中;

(3)每扇門體上部設有限位擋.在門體內側，各門下端設有定位插銷.車內設有門鎖鼻，可用帶楔插桿鎖具鎖定并有拉緊功能，以保證其兩扇門體間兩迷宮式膠條插接為一體，門體兩側與鋼口框間的密封為膠條搭接式，鎖閉的越緊，整體密封效果就越好，使風沙、雨雪擋于車外，如圖5所示;

圖5 新拉門側向剖視結構圖

(4)拉門鋼口尺寸為2 500 mm×2 015 mm，不設門坎護臺，在拉門鋼口上框及下邊梁結構不變的同時增大了高度通過尺寸，門坎與行李間鐵地板平齊便于叉車通行，并節省了40 mm厚竹材層壓板地板，降低了整車設計、材料成本，并提高了車門整體密封、防雨、防水性能.

4 安裝工藝及性能分析

4.1 模塊化安裝

(1)三角型斷面下滑道，由鋼板底座與角鋼螺釘聯接;底座與車體底架排水槽固定;

(2)門體組成，由35 mm厚的方型薄壁鋼管焊接成骨架，每扇門體下部焊接兩個支撐架，內外兩側包覆1.5 mm的耐候鋼板為面板，鋼管、內外板夾層內填滿防寒材;設有玻璃窗口;

(3)鋼制承載滾輪，由鋼制滾輪、防塵滾動深溝球軸承、軸套、端蓋及軸等組成;當滾輪、軸承、軸套、端蓋裝配后，將其與門體下部支撐架用軸聯接為一體;

(4)尼龍側滾輪，由含油耐磨稀土尼龍與滾動軸承鑄為一體，軸與軸承配合并與安裝板連接為一體，安裝于門體的上端;

(5)將擋風膠條按安裝尺寸裝于門口框上，將滾輪尼龍墊板調整固定在門口上部.用調整墊將三角型斷面下滑道調平，固定于排水槽中，并將排水孔打好;

(6)將門體組成與鋼制承載滾輪、尼龍側滾輪，鋁型材封邊、玻璃及密封條、限位擋、楔鐵鎖鼻在車下裝與門上，整體將其放于下滑道上進行調試;

(7)將滾輪側擋板裝于門口上方，調整防跳螺釘即可.

4.2 性能分析

(1)新結構依據大批行李、行包車輛提速其運行工況較惡劣，車輛及部件受到的外力、沖擊力、風壓、振動等較大.因此設計時首先應從承載、受力的穩定性、抗沖擊、風壓等強度、剛度、密封性能等方面著手優化結構，考慮材料的耐候性、成本、維護檢修方便、工藝、安裝簡單，適用于多種運營情況，實現模塊化設計及模塊化大部件整體裝車;

(2)新結構采用了下滑道三角型斷面穩定結構形式，實現整體承載，滾動運行.下滑道上沿與鐵地板平齊，實現無障礙通過及增大了通過尺寸.門口處設有凹入鐵地板下的排水槽、排水孔，使之雨水易于排于車外.門體兩側與鋼口框密封采用膠條搭接式結構，拉動靈活、輕便，可靠性、整體密封防雨、防水性能顯著提高，經淋雨試驗效果較好，鎖閉安全、方便可靠;

(3)解決了原有行李車大拉門結構諸多慣性質量問題.上滑道承載、吊掛門體抗沖擊力差，門體重、膠輪易變形、易壞，運行時易掉道，拉動不靈.上部門擋、下部插銷限位不力.整體密封防雨、防水性能差，鎖閉不嚴等不良情況經常發生.

5 結論

設計的模塊化新型行李車雙開側拉門，使用以下新技術:采用三角型斷面下滑道承載、框架鋼管和內外板夾層內填滿防寒材、門體上部設有限位擋、不設門坎護臺、模塊化制造安裝.運行實際表明，該型雙開側拉門有效克服了原22型車側拉門由于慣性質量問題導致的各種故障，提高了車輛運行的穩定性和可靠性，提高了裝卸效率，具有拉動靈活、輕便，可靠性、整體密封防雨、防水性能顯著提高，鎖閉安全、方便可靠等特點.該型側拉門可在行李車、行包車、郵政車等貨物運輸車輛上推廣使用.

［1］WILLIAM C VANTUONO(美).下一代新型貨車［J］.國外鐵道車輛，2001，38(5):20-25.

［2］付玲.談鐵路棚車的設計及發展［J］.鐵道車輛，2001，39(9):18-20.

［3］未國祥.淺析22型行李車拉門補強梁的改進和客車副頂鎬座結構的選型［J］.鐵道車輛，1989，12:29-32.

［4］李少杰.行包車輛車門常見故障分析與建議［J］.鐵道車輛，2012，50(6):40-42.

［5］張麗榮.25型行李車、行包車雙開側拉門下滑道承載結構創新設計［J］.鐵道裝備，2008(4):12-15.