客車集便器污物箱外包板脫落風險分析

馬文均 熊春友 涂元超 吳浩

（1.中車成都機車車輛有限公司，四川成都 610000；2.成都磐龍機械設備有限公司，四川成都 610000）

1. 概述

2014年3月11日，中國鐵路總公司下發《關于公布客車真空集便裝置暫行技術條件和客車真空集便裝置統型圖紙的通知》（鐵總運[2014]67號）文件，要求自2014年7月1日起施行。該文統型圖明確了集便器污物箱各外包板及安裝骨架結構、鉚釘規格材質及鉚接間距的要求。但在該文下發之前（2014年7月），集便器污物箱結構均由各集便器制造單位自主設計。因此，集便器污物箱外包板安裝骨架、外包板結構以及鉚釘材質和鉚接方式各有不同，針對該情況，對集便器污物箱單位進行梳理，共涉及4種結構，主要差異在集便器污物箱骨架分布、外包板搭接方式、以及包板鉚接間距不一致。

2. 問題提出

現真空集便裝置進入廠修時，基本仍是非統型產品，檢修過程中不同污物箱箱體骨架分布和外包板搭接方式有差異，入廠外觀鑒定發現污物箱底部外包板搭接處存在變形或者豁口的情況，有脫落風險[1]。

3. 結構統計

經梳理，2013年1月至2014年10，集便器的制造商分別有YJ實業有限公司（以下簡稱YJ公司），中車HT環保科技有限公司（以下簡稱“HT公司”），無錫市WL實業發展有限公司（以下簡稱“WL公司”）,組織上述供應商就非統型集便器污物箱外包板骨架結構及外包板結構進行梳理，共涉及8種結構，如表1所示。

表1 污物箱制造廠家及結構統計

3.1 結構一

（1）外包板安裝骨架結構概述：該結構污物箱外包板安裝鋼骨架縱向上有6根鋼骨架，無橫向貫通鋼骨架，同時左右端部無鋼骨架，如圖1所示。

圖1 結構一外包板安裝骨架結構

（2）外包板搭接方式：下包板四邊折角，前、后、左、右包板下邊緣無折角[2]；鉚接時，前、后、左、右包板覆蓋在下包板折角外，從前、后、左、右包板下邊緣自外向內鉚接至縱向鋼骨架上，下包板底部鉚接在集便器污物箱鋼骨架上，如圖2所示。

圖2 結構一外包板搭接方式

（3）鉚釘間距要求：鉚釘間距為200mm～300mm。

3.2 結構二

（1）外包板安裝骨架結構概述：該結構集便器污物箱外包板安裝鋼骨架有8根縱向鋼骨架，有橫向貫通鋼骨架，且左右端部有鋼骨架，如圖3所示。

圖3 結構二外包板安裝骨架結構

（2）外包板搭接方式：下包板橫向（長邊）2條邊有折角，縱向（短邊）2條邊無折角，前、后包邊下邊緣無折角，左、右包板下邊緣有折角；依次將前、后包板覆蓋在下包板折角外，從前、后包板下邊緣自外朝內鉚接之鋼骨架；將左、右包板下折角兜在下包板底部，從下包板處自下向上進行鉚接，并將下包板底部鉚接在集便器污物箱鋼骨架上，如圖4所示。

圖4 結構二外包板搭接方式

（3）鉚釘間距要求：鉚釘間距要求為200mm～300mm[3]。

3.3 結構三

（1）外包板安裝骨架結構概述：集便器污物箱外包板安裝鋼骨架，有6根縱向鋼骨架，上面與底面有橫向貫通鋼骨架，左右端面布置有一橫兩縱鋼骨架，如圖5所示。

圖5 結構三外包板安裝骨架結構

（2）對應外包板搭接方式：下包板橫向（長邊）兩條邊有折角，縱向（短邊）2條邊無折角，前、后包板下邊緣無折角，左、右包板下邊緣有折角；下包板長邊折角，鉚接時，前包板、后包板覆蓋在下包板折角外，從前、后包板自外向內鉚接至鋼骨架，下包板底部采用不銹鋼鉚釘鉚接在污物箱不銹鋼骨架上；下包板與左、右包板鉚接方式：左、右包板下折角覆蓋在下包板底部，左、右包板下折角兜在下包板底部，從左、右包板折角處自下向上鉚接至鋼骨架，如圖6所示。

圖6 結構三外包板搭接方式

（3）鉚釘間距要求：鉚釘間距要求為不大于150mm。

3.4 結構四

（1）外包板安裝骨架結構概述：該結構集便器污物箱外包板安裝鋼骨架有4根縱向鋼骨架，兩端及底部有3根橫向鋼骨架，如圖7所示。

圖7 結構四外包板安裝骨架結構

（2）對應外包板搭接方式：下包板四邊均有折角，前、后、左、右包板下邊緣均無折角；鉚接時，前、后、左、右包板依次包裹在下包板折角內，從下包板折角處將鉚釘自外向內鉚接至鋼骨架上，下包板底部鉚接在集便器污物箱鋼骨架上。在無鋼骨架處，外包板與外包板之間鉚釘連接方式，如圖8所示。

圖8 結構四外包板搭接方式

（3）鉚釘間距要求：鉚釘間距要求為100mm～150mm。

4. 檢修集便器情況

針對檢修集便器污物箱，梳理來車集便器污物箱外包板鋼骨架及外包板結構，目前進入廠修的集便器污物箱主要涉及YJ公司和HT公司生產的3種結構，具體情況如下[4-6]：

4.1 YJ公司產品YJWCS-10（類同結構二）

（1）污物箱骨架結構：該結構集便器污物箱外包板安裝鋼骨架，有6根縱向鋼骨架，上面與底面有橫向貫通鋼骨架，左右端面布置有一橫兩縱鋼骨架。骨架布置如圖9所示。

（2）污物箱外包板安裝結構：下包板4邊無折角，前包板、后包板、左包板、右包板下邊緣均有折角；鉚接時，依次將前、后、左、右包板下折角兜在下包板底部，從下包板底部自下而上將不銹鋼鉚釘鉚接在污物箱不銹鋼骨架上，如圖10所示。

圖10 YJWCS-10污物箱外包板安裝結構示意圖

4.2 YJ公司產品YJWCS-12（類同結構一）

（1）污物箱骨架結構：該結構類似于“YJWCS-12 ”的結構，該結構集便器污物箱外包板安裝鋼骨架有6根縱向鋼骨架，上面與底面有兩根橫向貫通鋼骨架，左右端面布置有一橫兩縱鋼骨架。詳見圖11。

圖11 YJWCS-12污物箱骨架結構實物圖

（2）污物箱包板結構：下包板4邊無折角，前、后、左、右下邊緣均有折角，鉚接時，依次將前、后、左、右包板下折角兜在下包板底部，從下包板底部自下而上鉚接在污物箱不銹鋼骨架上，下包板底部鉚接在污物箱不銹鋼骨架上。如圖12所示。

圖12 YJWCS-12污物箱外包板安裝結構示意圖

4.3 HT公司產品BP-0（類同結構三）

（1）污物箱骨架結構：該集便器污物箱外包板安裝鋼骨架與統型圖相似，有6根縱向鋼骨架，上面與底面有2根橫向貫通鋼骨架，左右端面布置有一橫兩縱鋼骨架。骨架布置如圖13所示。

圖13 BP-0污物箱結構實物圖

（2）污物箱外包板結構：下包板橫向（長邊）兩條邊有折角，縱向（短邊）2條邊無折角，前、后包板下邊緣無折角，左、右包板下邊緣有折角。1）下包板與前、后包板鉚接方式：下包板長邊折角，鉚接時，前包板、后包板覆蓋在下包板折角外，從前、后包板自外向內鉚接至鋼骨架，下包板底部鉚接在污物箱骨架上，如圖14所示。2）下包板與左、右包板鉚接方式：左、右包板下折角覆蓋在下包板底部，左、右包板下折角兜在下包板底部，從左、右包板折角處自下向上鉚接至鋼骨架。如圖15所示。

圖14 BP-0污物箱外包板安裝結構示意圖

圖15 BP-0污物箱外包板安裝結構示意圖

5. 運用情況及結構對比及分析

當客車高速運行時，污物箱受迎風阻力部位為前包板，易受到外物打擊，在鋼骨架有橫向貫通骨架的情況下，當前包板與下包板鉚接在不銹鋼骨架上，受打擊時不易變形更不易產生縫隙，若極端情況出現縫隙時，因存在折角兜住下包板，因此下包板不易被撕裂脫落；當集便器污物箱下包板安裝鋼骨架無橫向貫通骨架，下包板鉚接在縱向骨架上，會有部分鉚釘直接鉚在外包板上（外包板與外包板鉚接）情況，受力狀況不良，存在受外力后外包板容易變形的可能，同時，在惡略環境下，當下包板出現縫隙時，沒有被前后左右包板兜住，將會加劇包板的脫落。

通過上述分析，在運用過程中，造成下包板脫落的可能因素有：（1）骨架沒有橫向骨架，外包板鉚接位置沒有支撐，造成鉚接位置的變形；（2）鉚釘只鉚接在縱向骨架上，在迎風過程中容易被拉脫；（3）在下包板沒有被前后左右兜邊的情況下會加劇下底板的脫落，通過對比上述4種結構。如表2所示。

表2 污物箱結構及差異對比

通過上述對比，可以看出“結構一”既沒有橫向貫通骨架，下底板又沒有被前后左右包板兜住，在運行過程中出現下包板脫落的風險最大，其他3種結構均能鉚接在橫向、縱向骨架上，或前后左右包板折角將下包板兜住，因此，出現下底板脫落的可能性較小。

6. 主要問題分析

經過梳理上述非統型集便器污物箱外包板及骨架結構、外包板鉚接方式，結合運用情況分析，主要存在以下問題：

（1）部分集便器污物箱外包板安裝骨架為縱向骨架，且縱向骨架間距大于200mm，造成鉚接以后鉚釘間距在200mm以上，不符合統型圖紙中鉚釘間距100mm～150mm的要求；（2）部分集便器污物箱下包板與前后左右包板均沒有被折角兜邊，且外包板骨架只有縱向骨架，在外包板與縱向骨架鉚接后存在局部中空，當異物擊打至中空部位后造成外包板變形。

7. 整改措施

（1）對集便器污物箱下包板安裝鋼骨架為非橫向貫通鋼骨架結構的污物箱，進行加固處理，第一方案是對污物箱外包板結合的棱邊，采用2mm不銹鋼制作防護兜架，并將該兜架依據實際尺寸焊接為整體后，鉚接在污物箱外包板安裝使用的縱向骨架上。第二方案是采用2mm不銹鋼制作角鋼，依次鉚接在污物箱外包板安裝使用的縱向骨架上，同時，制定橫向貫通鋼骨架結構的整改方案，并結合廠修進行整改。（2）對集便器污物箱外包板鉚釘距離大于150mm的情況，結合廠修進行整改，增加鉚釘密度，保證鉚接效果。（3）結合廠修對集便器污物箱下包板無兜邊的情況進行改造，確保下包板能夠被前后或者左右包邊兜住。（4）加強車輛日常運用維護，及時發現鉚釘松脫及外包板變形、密封不良等情況，及時修復，確保車輛正常運用。

8. 結語

了解集便器污物箱結構，對集便器污物箱外包板鉚接方式進行統計分析發現非統型集便器污物箱外包板脫落風險源，在檢修時對污物箱骨架、包板搭接方式、鉚釘間距的調整，通過3年的運行使用驗證未發生同類問題。