一種簡易的折棚風擋加強結構

徐磊

常州今創風擋系統有限公司 江蘇常州 213100

為了使160公里動力集中動車組（鼓型）折棚風擋相比于160公里動力集中動車組（直車體）折棚風擋，擁有更加優良的外觀和更高的可靠性。160公里動力集中動車組（鼓型）折棚風擋由單波雙層折棚結構更改為雙層對波結構，并取消了在內部可視的加強彈簧部件。在試驗過程中發現，折棚結構的更改對折棚風擋強度的增加達不到預期效果，安裝于折棚風擋對接框上的活動渡板出現了劇烈晃動和掉落的情況。因此，需要對折棚進行再次加強?，F有的折棚加強結構主要分為兩種：一種是獨立于折棚之外的部件，例如：限位繩組成、內彈簧等；一種是直接更改折棚結構，例如：單波雙層風擋，對波風擋等。160鼓型車折棚風擋使用的雙層對波結構，由于空間有限，無法再增加獨立于折棚之外的結構。重新更改折棚結構對新車型的進度和成本控制有較大的影響。因此，本文介紹的一種簡易的折棚加強方案是非常有必要的[1]。

1 折棚主體結構分析

以160公里動力集中動車組（鼓型）折棚風擋為例，160公里動力集中動車組（鼓型）折棚風擋使用的是雙層對波結構，折棚分為外、內折棚兩個部分。外折棚側部與頂部為波形開口向內的單層折棚。除與其他位置相同的單層折棚，底部通過連接棚布，增加了波形朝外的反波結構。內折棚為三面波形向外的單層折棚，內折棚型材端部隱藏于裙布內。

圖1 折棚頂部結構

圖2 折棚底部結構

160公里動力集中動車組（鼓型）折棚風擋是雙層對波結構，且內外折棚輪廓被限制尺寸，所以單獨增加加強部件是不可行的。160公里動力集中動車組（鼓型）折棚風擋主要出現的是：安裝于對接框上的活動渡板有劇烈晃動和掉落的情況。因此，整體折棚增加強度是不必要的，加強的重點應放置在折棚底部。

2 加強結構分析

2.1 材質選用

目前選用的用于折棚內的加強材質有棚布、PVC板材等。棚布作為常用的，具有原料采購簡單、柔韌性好、加工簡單、與折棚部分壽命周期接近等優點。

2.2 加強位置選擇

為保證折棚的美觀和不占用多余空間，用于加強折棚底部的棚布可放置于外折棚底部波形和外折棚底部反波之間形成的空腔內。

在外折棚底部波形和外折棚底部反波之間形成的空腔內，有兩處位置可增加棚布，一處為外折棚底部波形內壁，一處為外折棚底部反波波形內壁。

圖3 加強結構參考位置

考慮到折棚受擠壓的工況，若加強結構位于位置1處（見圖4），外折棚底部反波受擠壓后向上拱起，超出夾布型材，加強結構的張力限制了夾布型材的靠攏，達到了增加折棚壓縮強度的效果。若加強結構位于位置2處（見圖5），外折棚底部收到擠壓，型材僅有單層反波棚布限位，逐漸靠攏。外折棚底部波形因加強結構張力限制，不能靠攏，造成波形堆積和邊環折邊，對增加折棚強度效果不明顯。若加強結構張力過大，反而有棚布脫框的風險[2]。

因此折棚加強結構增加在位置1更加合理。

圖4 加強結構增加在位置1

增加多層棚布用于增強折棚，每層棚布之間若留有縫隙，則會對折棚底部拉伸量產生影響，故每層棚布之間不考慮留間隙。

3 加強結構設計

折棚風擋加強結構主要是有多層棚布構成，主要參數有多層棚布的長度、寬度、厚度。以160公里動力集中動車組（鼓型）折棚風擋為例，對加強棚布的主要參數進行說明。舉例中的加強結構由兩層棚布組成，若增加加強棚布的層數，其主要參數可由兩層加強棚布的主要參數規律推算。

圖5 加強結構增加在位置2

圖6 折棚底部加強結構

用于加強的兩層棚布位于外折棚底部反波內壁，包含折棚本身的一層棚布，三層棚布之間基本無間隙。基于加強的棚布是依附并與外折棚底部反波配合的情況，加強棚布的主要參數也需要根據反波棚布的尺寸而確定。假設反波直段展開長度為A，波形展開寬度為a，加強棚布1展開長度為B，波形展開寬度為b，加強棚布2展開長度為C，波形展開寬度為c。

圖7 相關棚布展參數示意

為了更好的過渡加強結構，三層棚布長度和波形展開寬度均為階梯式，存在關系A＞B＞C，a＞b＞c。兩層加強棚布長度（B、C）和厚度可以根據此加強結構對折棚的實際加強效果調節。兩層加強棚布波形展開寬度在滿足上述遞減關系的基礎上，可由以下公式推算：

b=a-2＊x1-y1

c=b-2＊x2-y2

x1-加強棚布1與底部反波波形方向錯位量

x2-加強棚布2與加強棚布1波形方向錯位量

y1-由加強棚布1厚度決定的經驗值

y2-由加強棚布2厚度決定的經驗值

為保證棚布在彎曲成所需波形狀態時，棚布之間無明顯縫隙且對縫紉線不造成較大切力，在展開縫制時，會將波形內側棚布寬度根據制造經驗，減少一定的量。棚布厚度越厚，那么棚布彎曲后內外輪廓周長相差越大，內層棚布寬度減少量越大。上述公式內y1和y2就是根據各自對應加強棚布的厚度，得到的寬度減少量。縫制完成后，兩層棚布自然形成彎曲狀態，并留有較小間隙。當兩層棚布受力彎曲，達到所需波形尺寸后，間隙消失，兩層棚布貼合[3]。

加強結構位于底部反波中間直段內壁上，采用的是縫制連接。為保證外觀和折棚的拉伸量，采用的是階梯式縫制的方法。每兩層棚布之間使用一道縫紉線，即反波直段與搭接布之間設置縫紉位置1，反波直段與加強棚布1之間設置縫紉位置2，加強棚布1與加強棚布2之間設置縫紉位置3。

加工步驟：

a.將強棚布2和加強棚布1長度中心對齊，寬度方向兩側各保留 x2（加強棚布2與加強棚布1波形方向錯位量），進行位置3處的縫制。

b.將強棚布1和底部反波直段長度中心對齊，寬度方向兩側各保留 x1（加強棚布1與底部反波波形方向錯位量），進行位置2處的縫制。

c.按反波搭接布縫制工藝縫制底部反波直段和搭接布。

d.與彎頭的連接以及后續夾制工序等。

圖8 縫紉線示意

4 加強結構的特點及適用范圍

（1）優點：

a.結構和加工工藝較簡單，加強效果明顯；

b.可通過調節加強棚布的長度、厚度、層數來調節對折棚的增強效果；

c.使用的材料普遍，可與折棚保持同壽命；

d.不增加額外的組件，保證了折棚的可靠性。

（2）缺點：

由于棚布是柔性材料，僅能用經驗值或試驗數值判定對折棚的加強效果，目前無法通過的棚布各項參數直接推算出加強力的數值。

（3）適用范圍

本文所述的折棚加強方案適用于帶有空腔的折棚風擋，不適用于方波、單波風擋。

5 總結

利用折棚直段波形內壁縫制棚布的折棚加強結構，摒棄了傳統折棚加強結構的繁瑣工藝和占用風擋空間的特點，讓折棚加強結構更加靈活可靠，對今后風擋加強結構的設計提供了多項選擇。對帶有對接框的快速連掛解編式風擋，此折棚加強結構有著重要的應用價值。