動(dòng)車組裙板設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析

李海虹

（青島四方龐巴迪鐵路運(yùn)輸設(shè)備有限公司，山東 青島　266111）

動(dòng)車組裙板設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析

李海虹

（青島四方龐巴迪鐵路運(yùn)輸設(shè)備有限公司，山東 青島266111）

高速動(dòng)車組不同于以往的普通客車，對車體及各附件各方面性能都有很高的要求。此裙板滿足了高速動(dòng)車組輕量化、密封性、安全性、美觀性的要求。裙板采用鋁合金材料點(diǎn)焊而成，滿足強(qiáng)度的同時(shí)保證了輕重量及美觀性。裙板周圈采用密封條保證了設(shè)備艙的密封性。裙板上的滑動(dòng)小門內(nèi)滑道門結(jié)構(gòu)，避免列車運(yùn)行過程中脫落。

電動(dòng)車組；裙板；點(diǎn)焊；安全

1　裙板功能

裙板通常安裝在車體下方，屬于設(shè)備艙的一部分。裙板、底蓋板及端部隔板組成設(shè)備艙，設(shè)備艙起到保護(hù)設(shè)備、導(dǎo)流通風(fēng)及保持通風(fēng)質(zhì)量的作用，如圖1所示。

圖1　裙板

在裙板上還開有注水口和排污口以及液位觀察窗，以便于路局的供水或吸污設(shè)備上水或吸污。為確保設(shè)備艙密封，裙板上有注水口和排污口小門，保證其不工作時(shí)，設(shè)備艙為密封狀態(tài)。所有小門均為上下滑動(dòng)門，避免在列車運(yùn)行中裙板小門脫落，造成列車發(fā)生危險(xiǎn)。液位顯示器安裝在設(shè)備艙內(nèi)，通過裙板上的窗口清晰可見，如圖2所示。

圖2　裙板窗口

根據(jù)設(shè)備艙內(nèi)不同的設(shè)備對通風(fēng)的不同要求，裙板上安裝有進(jìn)氣口，給設(shè)備艙內(nèi)不同的設(shè)備提供新風(fēng)。例如：給變流器冷卻風(fēng)機(jī)、牽引電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)等供風(fēng)。根據(jù)整車通風(fēng)量計(jì)算結(jié)果，確定所需過濾器的等級，如圖3所示。

圖3　過濾器

1.1裙板過濾器

在需要進(jìn)氣的裙板上安裝有通風(fēng)過濾隔柵，隔柵由FSA型迷宮、過濾棉組成。濾棉等級根據(jù)整車通風(fēng)計(jì)算來確定。過濾棉安裝在一個(gè)網(wǎng)框內(nèi)，以方便其定期從隔柵內(nèi)取出清洗，如圖4所示。

圖4　過濾隔柵

在FSA迷宮前面預(yù)留有增加防冰雪網(wǎng)的接口。當(dāng)列車被要求在高寒地區(qū)行駛時(shí)，在迷宮與裙板之間可增加防冰雪網(wǎng)，以防止因積雪擋住進(jìn)氣口，而降低了設(shè)備的進(jìn)氣量。

網(wǎng)的端面為通風(fēng)板，材料為不銹鋼板。在鋼板后面有一個(gè)金屬過濾網(wǎng)，該金屬網(wǎng)可以阻擋冰雪，并允許夾雜在雪中較大物體從下部排出。該結(jié)構(gòu)為成熟產(chǎn)品，已在歐洲高寒鐵路使用過。

1.2裙板小門

所有裙板注水口和排污口小門設(shè)計(jì)為內(nèi)滑道門結(jié)構(gòu)。此種門結(jié)構(gòu)消除了由于沒有關(guān)門而導(dǎo)致的門被刮掉的風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)計(jì)時(shí)使門的尺寸大于裙板開口尺寸，所以即便門機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障，門也不會(huì)掉出裙板外。

裙板滑動(dòng)小門由門板、滑動(dòng)軌道、支架、扣手、滑輪、滾珠彈銷、止擋，通過螺栓連接組成一滿足強(qiáng)度要求、安全可靠的裙板小門結(jié)構(gòu)，保證了列車運(yùn)行過程中的安全性，如圖5所示。

圖5　裙板滑動(dòng)小門結(jié)構(gòu)示意

1）各部件材料。裙板滑動(dòng)小門設(shè)計(jì)符合當(dāng)前高速動(dòng)車組輕量化的設(shè)計(jì)理念。其中門板、支架、支架加強(qiáng)板、扣手均為鋁合金板材，強(qiáng)度高，重量輕。滑動(dòng)軌道為鋁合金型材，滑輪為尼龍材料，滾珠彈銷為不銹鋼材料，止擋為橡膠材料。

2）結(jié)構(gòu)組成。裙板滑動(dòng)小門由小門框架組件和門板組件組成。

小門框架由支架、支架加強(qiáng)板、滑動(dòng)軌道、止擋、滾珠彈銷通過螺釘連接組成，如圖6所示。

圖6　小門框架組件

門板組件結(jié)構(gòu)為滾輪通過特殊的螺釘連接固定到門板上，扣手焊接到門板上，如圖7所示。

圖7　門板組件

其中，附圖標(biāo)記：

21支架22支架加強(qiáng)板

23滑動(dòng)軌道24止擋

25彈珠滾銷26門板

27滾輪28扣手

3）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。裙板滑動(dòng)小門整體主要采用鋁合金材料，自重較小；

裙板滑動(dòng)小門整體采用螺栓連接和焊接的連接方式，結(jié)構(gòu)安全可靠。

裙板滑動(dòng)小門上側(cè)軌道傾斜固定，充分合理利用了車輛的有效空間，結(jié)構(gòu)緊湊。

裙板滑動(dòng)小門打開時(shí)，按住小門扣手，向上滑動(dòng)至上止點(diǎn)。關(guān)閉時(shí)，輕輕向下按動(dòng)扣手既可，操作非常方便。

裙板滑動(dòng)小門整體采用預(yù)組的形式，與裙板的安裝需要8個(gè)固定點(diǎn)，全部為螺釘連接結(jié)構(gòu)，安裝和拆卸都非常快捷方便。

2　裙板的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

裙板由鋁板與U型框架點(diǎn)焊而成，既保證了強(qiáng)度又滿足美工需求，如圖8所示。面板及U型梁的材料為鋁板5083，符合EN485標(biāo)準(zhǔn)。點(diǎn)焊間距及點(diǎn)焊直徑符合EN15085要求，如圖9所示。

圖8　裙板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

圖9　點(diǎn)焊間距及點(diǎn)焊直徑

裙板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度經(jīng)過有限元分析計(jì)算，點(diǎn)焊強(qiáng)度滿足EN15085，螺栓連接滿足VDI2230，計(jì)算報(bào)告如圖10所示。

圖10　有限元分析

3　裙板的密封

為了保證設(shè)備艙的密封性，在裙板四周均有橡膠條密封，安裝后與裙板骨架緊密貼合。如圖11所示。

圖11　裙板的密封

4　裙板安全性設(shè)計(jì)

為了方便列車設(shè)備的維護(hù)檢查和對過濾器濾棉的清洗，裙板上安裝有裙板鎖，該鎖可以用四角鑰匙旋轉(zhuǎn)90°來實(shí)現(xiàn)鎖閉和打開功能，鎖上有明顯的開關(guān)標(biāo)示，使得開關(guān)裙板既方便準(zhǔn)確又節(jié)省維護(hù)時(shí)間，如圖12所示。

圖12　裙板安全性設(shè)計(jì)

每塊裙板上都至少有兩把工作鎖。考慮安全冗余的要求，在每塊裙板上都有一把安全鎖，該鎖在裙板鎖正常工作時(shí)，不參與工作，只有當(dāng)同一個(gè)裙板上的鎖失效后，該鎖才參與工作。此外，在裙板兩側(cè)還安裝有安全繩，假如所有裙板鎖都失效時(shí)，安全繩仍然拉住裙板，以防止裙板從列車上飛出，保證列車運(yùn)行的安全性。

裙板采用具有自鎖功能的裙板鎖，此鎖只能通過裙板鎖鑰匙實(shí)現(xiàn)打開、關(guān)閉功能，鎖舌不能自行轉(zhuǎn)動(dòng)。

5　結(jié)論

此裙板既滿足了高速動(dòng)車組密封性、安全性、美觀性的要求，同時(shí)又滿足了現(xiàn)場檢修方便的需求。

EN15085-3：Railway applications-Welding

of railway vehicles and components-

Part3：Design requirements

EN485：Aluminum and aluminum alloys-

Sheet，strip and plate

VDI2230：Systematic calculation of high duty bolted joints

U270.3