軌道車輛車體端墻與貫通道接口優化設計

張曉珍 張明陽

摘 要：介紹了本公司軌道車輛B型車車體端墻與貫通道接口的結構及其特點，分析了其中存在的一些問題，并且有針對性地提出接口優化設計解決方案。

關鍵詞：軌道車輛;車體端墻;貫通道;接口;優化設計

中圖分類號：U270.2 文獻標識碼：A

1 概述

貫通道位于軌道車輛兩節車廂的連接處，成對使用，是連接相鄰兩車輛通道的重要組成部分。貫通道至少要滿足以下功能要求：第一，必須能有效地防止雨水和塵埃的侵入，以保護乘客和車內設備的安全;第二，貫通道作為車輛曲線通過時的關節部位，必須能適應車輛間的相對運動，在車輛之間為乘客提供一個安全而舒適的通道;第三，貫通道必須能在超載條件下提供額外的乘客站立區域;第四，貫通道的強度和結構設計必須保證乘客能夠在客室之間自由地走動。要保證貫通道以上功能要求，車體端墻與貫通道的接口設計尤為重要。

2 車體端墻與貫通道結構及接口存在問題

2.1 車體端墻與貫通道的結構

為適應不同的貫通道結構，目前本公司B型車端墻有兩種結構。一是端墻外表面在同一平面內的平面端墻結構（如圖1），二是端墻門框周邊內凹的內凹端墻結構（如圖2）。端墻結構主要由端門橫梁、端門立柱、端墻角立柱、端墻板組成（如圖5）。通常B型車貫通道通過寬度不小于1 300 mm，通過高度不低于1 900 mm。

對于B型車平面端墻，與之相配的貫通道由折棚組成、車體框、頂板及頂板安裝座組成、側護板及護板支座組成、踏板組成、渡板組成及連桿機構等組成（如圖3）。而內凹端墻與之相配的貫通道由折棚組成、側護板及轉軸機構組成、頂板組成、上下渡板組成及車體框組成（如圖4）。

端墻與貫通道接口涉及到多個零部件，車體框與端墻上頂板、端門橫梁、端墻板及端梁連接，用以安裝折棚組成;左、右護板安裝座或轉軸機構與端門立柱連接，用以安裝貫通道左、右護板組成;頂板安裝座與端門橫梁連接，用以安裝貫通道頂板組成;踏板支座與端梁連接，用以安裝踏板組成及渡板組成（如圖5）。其中，安裝貫通道折棚組成通過M6螺釘;安裝護板、頂板及踏板組成用M8的螺釘。

軌道車輛B型車端墻采用平面式還是內凹式，主要取決于貫通道側護板組成結構。貫通道側護板組成主要有三片式和一片式兩種結構。三片式側護板結構主要由左、右邊護板及中間護板通過兩個連桿機構連接在一起，運動時通過連桿狀態的變化來滿足運動曲線線路狀態，占用空間小，所以連接端墻采用平面式端墻結構。一片式護板結構由柔性側護板及轉軸機構連接在一起，運動時通過轉軸機構帶動柔性側墻來滿足曲線線路狀態，轉軸機構專用空間較大，所以端墻設計成內凹型。

2.2 接口存在問題

（1）接口部位型材未根據受力情況作設計調整。貫通道折棚組成由折棚棚布、車體框、端框、密封膠條及車體安裝框等組成。其中，折棚棚布由多折環狀棚布面料縫制而成，每環用鋁合金型材夾裝。折棚體的一端連接在車體框上，另一端與對接框連接。車體框及對接框均由鋁合金型材焊接而成，表面噴塑處理。對接框型材上設計有溝槽，用以安裝橡膠密封膠條來調整并確保車體框間距離。兩對接框連接后保證貫通道不漏雨，不滲水。整個折棚組成的重量占貫通道總重量的最大部分。性能要求越高，折棚組成就越重，從而造成連接車體框接口型材受力也就越大。以往項目中，型材確定后，只著重核對端墻和貫通道接口保證不干涉即可，并未過多考慮接口受力問題，所以接口部位的型材需要優化設計。

（2）貫通道頂板組成安裝困難。平面端墻用貫通道頂板組成由兩個邊護板、中間護板、連桿組成。安裝時將頂板組成分別安裝在車體兩端。安裝老結構時首先將頂板組成整體組裝好，工人舉起安裝該部件，直到安裝完成。舉著頂板組成，耗時耗力，且易使頂板組成在安裝過程中受力不均而裝偏。安裝過程如圖6示。

（3）貫通道通過高度調整有限。內凹端墻用貫通道頂板組成由單棚板及雙棚板兩部分組成。單棚板插入雙棚板內，并在內根據車輛運動線路的狀態滑動。頂板通過鉸鏈與頂板安裝座與車體端墻接口連接。在以往項目中，安裝座結構只水平高度設置了兩個安裝孔（如圖7），一旦頂板安裝好后，頂板位置固定，貫通道通過高1 900 mm調節空間將非常有限。

（4）連桿機構長期受拉影響使用壽命。平面端墻貫通道側護板組成中設有連桿裝置。中間護板通過連桿固定在兩車端的中心位置。車端護板疊加在中間護板的兩側，隨連桿的伸縮而做差位移動，使整個側護板及頂板實現拉伸和壓縮。護板內表面設有連桿支承機構，使護板有足夠的剛度。側護板上下設有橡膠裙邊，避免側護板在車輛運行中與頂板及渡板干涉，減少側護板上下邊部與頂板及渡板之間的間隙。在端墻組裝過程中，端墻的平面度要求是≤1.5 mm/500 mm，但是仍然有1.5 mm的間隙。以往項目護板安裝座分別與端墻直接進行安裝。四個護板安裝座共面也有3 mm的公差，因此側護板組成在安裝過程中會出現間隙。由于側護板組成中有連桿機構，可不受此間隙的影響正常進行安裝。但是這樣就會導致連桿機構長期處于拉伸狀態，連桿銷軸在長期受力作用下容易疲勞發生裂紋從而影響整個側護板組成的壽命。

3 接口優化設計

3.1 型材結構的優化設計

優化方案針對型材接口進行處理，嘗試將左、右端墻板所用型材接口部位進行適當加厚，來承擔車體框鉚接時的受力問題。經驗證，有效地解決了受力問題。因此，后續項目B型軌道車輛在設計初期左右端墻板所用型材就決定沿用優化方案所用型材，在此基礎上考慮將端墻上頂板（即與車體框上部連接的型材）、端梁（即與踏板組成連接的型材）、端門立柱和端門橫梁（即與側護板組成及頂板組成連接的型材）所用型材接口部位也加厚，增強接口部位的受力（如圖8示）。

3.2 平面端墻用貫通道頂板組成的優化設計

針對頂板組成整體安裝過程中出現的問題，優化方案貫通道頂板組成四角增加了四個頂板安裝座，安裝時首先用螺釘將頂板安裝座安裝在到車體上，然后再將頂板組成插進頂板安裝座中，用銷軸和開口銷固定即可，省力、省時，且受力均勻，提高了安裝質量及安裝效率，見圖9所示。

3.3 內凹端墻用貫通道頂板組成的優化設計

針對頂板組成安裝座導致通過高度調節有限，難以保證1 900 mm高度問題，對頂板安裝座優化設計。首先頂板安裝座水平方向的兩個圓孔改為豎直方向的三個長圓孔，其次安裝的時候先將安裝座安裝至車體，只需兩個安裝點即可，最后分別安裝單棚板及雙棚板，連掛好后，單棚板插入雙棚板即可。圖10所示。

3.4 貫通道安裝座與端墻安裝的優化設計

為保證車輛在直線狀態下，側護板組成連桿機構處于自然的狀態，優化方案給側護板安裝座加調整墊片，彌補安裝的公差間隙。圖11所示。

4 結論

針對前期軌道車輛B型車車體端墻與貫通道接口存在的不足，對車體端墻型材結構及與貫通道各結構所涉及的接口進行了詳細的分析及優化設計。經后續項目驗證，所述優化設計方案行之有效。優化設計方案不僅解決了之前軌道車輛B型車車體端墻與貫通道接口存在的問題，對其它類型車輛車體端墻與貫通道接口設計也有一定的借鑒意義。