一種新型城軌車輛司機室前窗結(jié)構(gòu)和安裝工藝分析

孫運其

（中車青島四方機車車輛股份有限公司，山東青島266111）

一種新型城軌車輛司機室前窗結(jié)構(gòu)和安裝工藝分析

孫運其

（中車青島四方機車車輛股份有限公司，山東青島266111）

介紹司機室前窗結(jié)構(gòu)和安裝工藝方法，對傳統(tǒng)前窗結(jié)構(gòu)與新型前窗結(jié)構(gòu)進行對比和總結(jié)。以某城市地鐵車輛為例分析了新型前窗玻璃施工工藝過程及質(zhì)量控制方法，并給出其檢修更換操作步驟，為進一步司機室前窗設(shè)計提供一定的參考依據(jù)。

城軌車輛；前窗玻璃；分析；質(zhì)量控制

隨著城市人口的快速增長，交通壓力日益嚴峻，城市軌道交通所扮演的角色越來越重要，而司機室又是列車的＂心臟＂，安裝于司機室前端的前窗玻璃是司機獲取信號、線路情況的重要部件，即列車的“眼睛”，司機室前窗性能的好壞直接影響著車輛的運行品質(zhì)。因此，很有必要在結(jié)構(gòu)和工藝方面著手分析和改進司機室前窗，使其在列車運行過程中更加安全、可靠，在后期檢修時更加方便、經(jīng)濟、高效。

1 司機室前窗結(jié)構(gòu)和安裝工藝方法簡介

1.1 司機室前窗結(jié)構(gòu)分類

司機室前窗結(jié)構(gòu)可分為兩種，即有框和無框。有框車窗的框架多為鋁合金材質(zhì)，通過粘接或卡接方式將玻璃與框架連接在一起；無框車窗玻璃材質(zhì)多為鋼化鈉硅玻璃，又可分為3種類型，即雙層中空玻璃、雙層夾膠玻璃和單層玻璃，其中前兩類玻璃通過鋼化玻璃本身與車體連接，而單層玻璃通過絲網(wǎng)印刷層與車體連接。為了確保玻璃在列車運行過程中由于承受各種外界物體作用而不碎裂，前窗玻璃均采用安全玻璃，具有足夠的強度和剛度，即使玻璃受到撞擊，也只是出現(xiàn)內(nèi)部裂紋，不會造成玻璃碎片飛濺，從而避免不必要的傷害。

1.2 司機室前窗安裝工藝方法

司機室前窗安裝工藝方法可分為3類，即機械連接、焊接和膠接。傳統(tǒng)的焊接，因受熱易產(chǎn)生變形、應力集中等工藝缺陷，目前基本不再使用。由于前窗玻璃是一種脆性材料，安裝時不允許與框架直接接觸，同時還要考慮玻璃與框架之間、框架與車體之間因溫度和載荷變化而產(chǎn)生的變形，宜采用一種彈性安裝方式，而膠粘方式最符合這種安裝要求［1］。

膠粘屬于一種新型工藝方法，通常是在常溫下施工，它有一些傳統(tǒng)方法所不具有的優(yōu)勢，例如可有效消除零部件因受熱產(chǎn)生變形、應力集中等工藝缺陷，同時，它可以實現(xiàn)同種和異種材料（金屬和非金屬）之間的連接，粘接區(qū)內(nèi)應力分布均勻，粘接部位密封性好，并且具有絕緣、耐腐蝕、防銹、有柔性等優(yōu)點［2］，當然膠粘方式也有其自身的不足之處，（1）粘接質(zhì)量容易受環(huán)境因素（溫、濕度）的影響，隨著溫度的升高，膠粘劑的表干時間縮短，相應地縮短了有效的施工時間，如果該時間控制不理想，在膠粘劑內(nèi)部就會存在缺陷，隨著時間的增長，粘接的零部件就會松動甚至脫落；（2）粘接工藝要求比較嚴格，被粘接零部件表面需要認真處理，否則被粘接的零部件就達不到理想的粘接效果。粘接劑的質(zhì)量控制及工藝過程對產(chǎn)品的質(zhì)量都有非常大的影響，所以前窗玻璃安裝后的質(zhì)量和效果很大程度上取決于選取什么類型的膠粘劑，在選擇地鐵車輛膠粘劑時，需考慮以下問題［3］：

①工藝要求：軌道交通車輛的制造工藝條件必須達到要求。比如膠粘劑使用時環(huán)境的溫濕度、粘接的材料、操作環(huán)境的濕度、膠粘劑固化時間和生產(chǎn)節(jié)拍的關(guān)系等，這些都要滿足車輛制造工藝的要求。

②性能要求：在性能上滿足軌道交通車輛組成成分的技術(shù)要求，同時在檢修周期內(nèi)保證性能的絕對可靠性。

③環(huán)保要求：作為新型交通工具的組成部分，在生產(chǎn)過程中，必須盡量減少對人體有害成分的產(chǎn)生，膠粘劑固化后不能揮發(fā)出對自然環(huán)境和人體有害的成分。

2 傳統(tǒng)前窗結(jié)構(gòu)與新型前窗結(jié)構(gòu)對比

2.1 傳統(tǒng)前窗結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的前窗玻璃安裝結(jié)構(gòu)為玻璃和車體型材之間通過高強度膠實現(xiàn)粘接和密封，玻璃與車體連接成一體，列車運行過程中玻璃與車體間靠膠連接實現(xiàn)彈性減振緩沖功能，如圖1所示。這種結(jié)構(gòu)安裝難度小，容易操作，同時也存在一個弊端，就是前窗玻璃與車體型材之間靠膠粘接，膠固化后拆卸玻璃時就非常苦難，一旦玻璃損壞只能進行破壞性拆除，拆卸困難耗時耗力，并且在拆卸時工序較多，安裝新的前窗玻璃需要進行大量的殘膠清理工作，這一拆一裝過程耗費較長周期，導致效率低下，造成資源浪費。

圖1 玻璃與車體型材直接粘接圖

2.2 新型前窗結(jié)構(gòu)

以某城市地鐵前窗玻璃為例對其結(jié)構(gòu)和安裝工藝進行詳細介紹，該型地鐵頭型如圖2所示。前窗為雙框式結(jié)構(gòu)，整個前窗包含兩部分即內(nèi)框和外框，它的設(shè)計思路源于創(chuàng)新設(shè)計的分離原理。由于列車運行過程中司機室前窗玻璃所受到的外界破壞性因素是不可預測的，所以我們只能盡量將損失降到最低，目前，玻璃破壞后只能更換，而更換周期的長短就理所當然地成為焦點問題。它的安裝過程為先將內(nèi)框用膠粘劑和螺栓接到車體型材上，如圖3所示，再將外框連同玻璃組件（外框與玻璃為整體式結(jié)構(gòu)）一起用螺釘連接到內(nèi)框上，其中為了實現(xiàn)密封減振功能，在內(nèi)框與外框之間設(shè)置了密封膠條，因此整個前窗結(jié)構(gòu)外觀既平滑美觀又能實現(xiàn)減振密封功能。當前窗玻璃破壞后，前窗更換只需將影響更換速度的粘接膠分離出去，擰開連接螺釘就很方便地將帶玻璃的外框拆卸下來，外框和玻璃整體更換，其安裝結(jié)構(gòu)如圖4所示。前窗玻璃采用該結(jié)構(gòu)，最大的優(yōu)點就是當玻璃損壞后，更換效率將大大提高。

3 新型前窗玻璃施工工藝過程及質(zhì)量控制方法

3.1 作業(yè)前準備

首先檢查所需材料及工具（抹布、風動吸塵器，鋼直尺等）符合標準，確認施工環(huán)境溫度處于5℃～40℃，濕度：≥40%，然后確認膠及底涂劑為質(zhì)保期內(nèi)的合格品，最后用抹布和吸塵槍清潔車體窗框和窗口四周。

3.2 玻璃組成研裝

由于前窗玻璃安裝后整體效果需要與車體型材外表面有一定的弧度要求，所以在前窗玻璃安裝前就必須進行研裝工序，研裝時需多人互相配合，將玻璃組成放入車體窗口，其中一部分人員拖住玻璃，另外需要人員用鋼直尺檢測玻璃與車體型材外表面的高度差，并記錄所需調(diào)整墊的厚度；同時調(diào)整玻璃組成保證玻璃四周與車體窗口四周閃縫均勻，整體外觀良好，最后達到作業(yè)指導書的要求。

圖2 前窗正面外觀圖

圖3 玻璃鋼上前窗內(nèi)框固定孔

圖4 雙框式前窗結(jié)構(gòu)

3.3 安裝前窗玻璃內(nèi)框

（1）在安裝前窗玻璃內(nèi)框前需要將司機室前窗組件中帶玻璃的外框與內(nèi)框聯(lián)接的緊固件拆除，使得內(nèi)、外框各自分離。

（2）由專業(yè)打膠人員用氣動膠槍在車體窗口緊固面涂打密封膠，密封膠需要配合底涂劑使用，密封膠涂打要求具體參見車窗密封作業(yè)指導書。

（3）由于前窗研裝時已經(jīng)記錄了各固定位置調(diào)整墊的厚度，所以這時可以直接使用螺栓將內(nèi)框固定在車體上，要求固定牢固，螺栓需配合螺紋鎖固劑使用，并對螺栓施加圖紙規(guī)定的扭力，如圖5所示。

在施工現(xiàn)場固定內(nèi)框時，出現(xiàn)了前窗玻璃內(nèi)框固定螺栓孔與車體型材上補強位置不能吻合的情況，如圖6所示。發(fā)生該現(xiàn)象的原因是車窗設(shè)計人員與車體型材設(shè)計人員之間提交資料時位置關(guān)系不精確導致的，通過更改車體型材補強位置，使得補強位置與前窗內(nèi)框安裝孔一致，從而解決了該問題。

圖5 內(nèi)框安裝示意圖

內(nèi)框固定完畢后，需要修整四周和司機室內(nèi)側(cè)的密封膠，使得密封膠涂打連續(xù)、均勻、飽滿。

圖6 施工現(xiàn)場車體補強與內(nèi)框安裝孔偏位圖

3.4 安裝前窗玻璃外框組件

在內(nèi)框安裝完畢待周圈密封膠表皮干燥后，為了方便司機室前窗的檢修更換，特別在外框周圍預埋鐵絲，并將鐵絲連接點放在前窗下方車體中心線位置，如圖7所示。

圖7 外框安裝示意圖

帶前窗玻璃的外框放置于固定位置，調(diào)整四周與車體窗口閃縫均勻后，使用圖紙規(guī)定型號的螺釘將外框固定在內(nèi)框上，同樣，螺釘也需要配合螺紋鎖固劑并施加規(guī)定的扭力。最后在外框螺釘頭上安裝外框裝飾堵，調(diào)整完畢后，在外框與車體窗口縫隙和螺釘堵頭處用涂打密封膠，要求膠涂打連續(xù)、均勻、飽滿，打膠過程必須嚴格按照車窗密封作業(yè)指導書進行，膠粘劑不得污染作業(yè)環(huán)境，如圖7所示。

3.5 車窗安裝注意事項

①固定內(nèi)框的螺栓安裝時，避免與膠接觸。外框安裝前注意檢查密封膠條是否完好無破損。

②施工過程中產(chǎn)生的廢屑、膠帶等施工垃圾應及時處理，做到一作業(yè)一清理，保持施工現(xiàn)場干凈、整潔。

③作業(yè)過程發(fā)生異常情況，應立即停止作業(yè)，聯(lián)系相關(guān)專業(yè)人員進行解決。

④要求在前窗玻璃安裝后48 h內(nèi)，嚴禁進行倒拉車等引起車體劇烈振動的作業(yè)內(nèi)容。

4 車窗檢修和更換

當前窗玻璃受到環(huán)境或者外界作用力破壞時，需要對前窗玻璃進行檢修和更換，相對于傳統(tǒng)前窗玻璃來講，該結(jié)構(gòu)前窗玻璃有自己優(yōu)點。更換時，將周圈鐵絲拉出，外框周圍密封膠隨之分離，然后用刮膠刀將螺釘堵頭處的少許密封膠清理后，最后將外框與內(nèi)框連接的螺釘拆除，就可以把帶玻璃的外框拆下來，對破損玻璃進行更換即可。

5 結(jié)束語

通過對司機室前窗結(jié)構(gòu)和安裝工藝進行分析和總結(jié)，可以看出介紹的新型前窗結(jié)構(gòu)不僅可以避免傳統(tǒng)焊接的工藝缺陷，在前窗檢修更換時會更加方便、高效，這種結(jié)構(gòu)在以后的城軌車輛前窗安裝中的應用會更加廣泛。

［1］ 張方濤.鐵道車輛車窗膠粘劑應用技術(shù)研究［J］.粘接，2008，29（5）：51-53.

［2］ 龍德云.機車前窗玻璃膠粘工藝和質(zhì)量控制［J］.電力機車與城規(guī)車輛，2005，28（1）：39-40.

［3］ 魏培欣，宗 艷，常 虹，等.膠粘劑在軌道交通車輛上的應用［J］.粘接，2016，37（1）：79-81.

Analysis on Cab Foreside Windscreen Structure and Installation Process of a New Type Urban Rail Vehicle

SUN Yunqi
（CRRC Qingdao Sifang Co.，Ltd.，Qigdao 266111 Shandong，China）

The structure and installation process of cab foreside windscreen are introduced，then compared and summarized of traditional and new type foreside windscreen structure in this paper.Taking Metro vehicles in one city for example，the construction process and quality control method of the new foreside windscreen are analyzed，and the operation steps of its maintenance and replacement are given，which can provide a certain reference basis for the future design of cab foreside windscreen.

urban rail vehicle；foreside windscreen；analysis；quality control

U239.5

A

10.3969／j.issn.1008－7842.2016.06.28

1008－7842（2016）06－0108－03

8—）男，助理工程師（

2016－04－09）