韓成利 潘星宇 趙 婷
(中車北京長客二七軌道交通裝備有限公司結構系統開發室,北京100068)
內裝系統設計具有鮮明的時代性:當今的美學趨勢、新工藝、新結構,都將反映到內裝各部位的設計上。內裝系統必須完美體現客車內飾的功能性及使用性,其對材料的要求體現在設計方面、工藝方面和美學方面。
設計方面是指材料在滿足客車內部使用功能基礎上的造型要求,對材料不僅是選擇,而且要求其滿足各項指標,重量輕、良好的性價比、使用壽命長、易于加工。
工藝方面是指材料選定后加工的組件在客車內部安裝的要求,應材料選擇得當、結構合理、生產效率高、不易損壞、整體銜接好。
美學方面是以符合旅客旅行的舒適度和美感為前提,提高旅客旅行環境的檔次。
頂板主要選用玻璃鋼、膠合板、鋁板、鋁型材、鋁蜂窩等材料;側墻板主體材料一般為玻璃鋼、鋁板或者鋁蜂窩;地板根據主體材料分為鋁蜂窩地板、酚醛樹脂地板、膠合板地板、陶粒砂地板、PVC 泡沫夾芯地板、防腐地板等;間壁柜通常采用鋁蜂窩、玻璃鋼、紙蜂窩等材質。
根據部件結構、環境、功能、成本及工藝性等因素的綜合分析,各部件選出幾種不同的材料進行對比,具體情況見表1。

表1 各部位不同材質重量對比
通過對比,得出結論:地板、側墻和車頂的重量相差比較大,累計將近1000Kg/列,大面積使用碳纖維會明顯增加成本,科學的選材可以有效控制重量和成本。
結合表1 對比,綜合考慮重量、成本以及各部位的結構、強度要求,側墻板選用碳纖維會大大提高成本,所以選用相對較輕的預浸料。雖然鎂鋁合金相對鋁合金減重效果明顯,但是其防腐、防火性能稍弱,結構減重的空間不大,所以二次骨架采用鋁型材,并在結構上大量開減重孔,保證強度的同時最大限度的減輕其重量;酚醛地板每列車減重358.3kg,其減重效果顯著,且價格并沒有增加很高,遂地板選用輕量化材料酚醛樹脂,地板結構采用平臺形式安裝結構完全滿足條件。門區側頂用鋁型材,窗區用紙蜂窩。
側墻內部安裝由側墻板和立罩板組成,為了滿足輕量化要求,側墻板采用2mm 厚預浸料,立罩板采用3mm 厚碳纖維材料。側墻板底部設有不銹鋼踢腳線,與地板之間用密封膠密封,側墻板接縫、側墻板與側頂板、間壁之間保留自然縫,并且縫隙均勻,保證美觀的同時便于安裝。安裝結構如圖1、2 所示。

圖1 側墻板安裝結構

圖2 立罩板安裝結構
車頂內部安裝包括中頂板、側頂板和二次骨架,其中中頂板材質為2mm 厚鋁板,表面開通風孔,背面粘接鋁型材加強梁;門區側頂板采用3mm 厚鋁型材,窗區側頂板為10mm 厚紙蜂窩;二次骨架采用鋁型材,滿足中頂板、側頂板、燈帶的安裝固定并保證電氣系統順利布線以及設備安裝。車頂內部安裝各部位之間以及與車體鋁結構之間采用不同厚度的調整墊并設長圓孔,便于各個方向的安裝和調整,保證室內凈高、水平度和拼接縫隙均勻。中頂板結構如圖3 所示,二次骨架減重結構如圖4所示。

圖3 中頂板結構

圖4 二次骨架減重結構
間壁用于遮蓋車內電氣控制柜和其它的功能單元及用于滅火器、安全錘、端部顯示器等功能部件的存放。所有帶鎖的門板和擋板都能被鎖閉,門板打開角的極限值是95°。門板在解鎖后必須自動打開幾厘米。門板和間壁板的整個厚度通常是18mm?;趶姸群洼p量化的雙重考慮,客室和司機室彎間壁采用紙蜂窩材質,司機室直間壁采用鋁蜂窩。
間壁與其他系統接口繁多、部件復雜,并與側墻、車頂、地板、鋁結構均有安裝和配合需求,這就要求間壁的調整存在于各個維度,同時間壁的空間小,設計過程中要全面考慮各安裝點的工藝性能。間壁連接結構如圖5、6 所示。

圖5 間壁與地板連接形式

圖6 間壁與側墻連接形式
綜合考慮強度、性能、輕量化、結構等方面要求,清遠磁浮車采用18mm 厚酚醛地板。根據減重需要且酚醛地板與鋁底架之間空間小的結構限制,工業膠板起到減震、調整、支撐的多重作用;由于車內設備對酚醛地板強度的要求,酚醛地板通過調整相應位置的密度,進而起到加強的效果。地板詳細結構如圖7、8所示。

圖7 地板對接接縫

圖8 地板與鋁地板連接形式
基于減重的要求,清遠磁懸浮車輛的側墻、端墻、圓頂區域防寒材采用30mm 厚碳纖維棉六面包鋁箔結構,平頂區采用30mm 厚碳纖維棉六面包碳纖貼面結構,車頂用固定絲固定。根據地板的防火要求以及耐火實驗測試結果,地板結構防火可以取消4mm 厚陶瓷纖維,依然滿足標準EN45545 的要求,在30分鐘內仍舊保持良好的完整性和絕緣性。
清遠磁浮項目內裝具有鮮明的時代性,結合了新時代的美學趨勢、新工藝、新結構,做到了舒適性、美觀性、工藝性、功能性的完美呈現,具體效果見圖9。

圖9 清遠磁浮車內裝效果
清遠磁懸浮車輛內裝系統通過選材、結構設計、質量把控等環節,嚴格控制產品質量、重量和成本,保證部件結構工藝性好、美觀,輕量化與成本雙標,為磁浮車輛的設計奠定基礎。