某型動車組客室座椅靠背故障研究及防控措施

李秀芝，李小龍

（青島四方阿爾斯通鐵路運輸設備有限公司，山東青島 266000）

0 引言

隨著科技的進步，高鐵以其準點、高速的優勢越來越受到人們的青睞。在旅途過程中，與乘客接觸最多的是座椅，而靠背是動車組客室座椅的重要組成部件。靠背的主要作用是支撐乘客的軀干[1]，且乘客可通過調節靠背角度使坐姿更加舒適，因此，其安全性與舒適性直接影響乘客的乘坐體感。同時，在列車運用過程中發現，座椅靠背相關故障的發生頻率較高。

1 座椅靠背調節原理

一方面，為了使乘客在旅途過程中獲得更高的舒適度，座椅靠背角度需可調節，以滿足乘客多樣性的需求；另一方面，為使乘客在旅途過程中視野更人性化，某型動車組客室座椅要求其朝向應與列車行駛方向保持一致，這就要求座椅必要時可旋轉180°。考慮列車定員最大化的要求，座椅靠背初始狀態設計為0°，占用最小的旋轉空間。同時，根據人機工程學試驗分析及列車空間限制，最大傾斜角度設計為24.5°。

為兼顧以上兩項需求，座椅靠背設計為角度可調節式，初始狀態為0°，最大傾斜角度為24.5°，無級手動調節，乘客可根據需求自行控制。

座椅靠背調節原理如下：

（1）靠背角度調節。與靠背調節相關的主要部件如圖1 所示。觸發靠背調節裝置，裝置帶動剎線開始動作，剎線拉動撥桿打開氣彈簧觸點，這時乘客后背給座椅靠背施加作用力，靠背骨架通過靠背轉軸旋轉、壓縮氣彈簧，待角度調節到舒適時，松開靠背調節裝置，此時，氣彈簧觸點彈出，鎖定氣彈簧，鎖定靠背角度，完成靠背角度調節過程。靠背有傾斜角度時，氣彈簧內油氣混合物因被壓縮會產生壓力差。

圖1 靠背調節關鍵部件

（2）靠背復原。當乘客再次觸發靠背調節裝置，同時取消作用在座椅靠背上的力時，氣彈簧內油氣混合物因被壓縮而產生的壓力差，推動氣彈簧活塞桿運動，進而推動靠背骨架恢復到0°初始狀態。靠背調節及氣彈簧工作原理如圖2 所示。

圖2 靠背調節原理

2 高發故障研究及防控措施

座椅運用過程中，靠背相關故障發生頻率相對較高。主要有兩種表現形式：一種為靠背無法鎖定。觸發靠背調節裝置，給座椅靠背施加一定的力之后，靠背角度可調節，但是無法鎖定；另一種為靠背角度無法調節。觸發靠背調節裝置，給座椅靠背施加一定的力后，靠背在初始位置鎖定不動，角度無法調節。分析原因主要有以下3 個方面，分別為結構設計、裝配質量和產品質量。

2.1 結構設計

2.1.1 靠背調節裝置形式

剎線行程的長短對故障率影響較大。剎線行程越短，對生產裝配要求越高，靠背無法鎖定和靠背角度不能調節兩種故障都有可能發生，長期使用過程中，故障率持續升高。

對剎線行程影響較大的是靠背調節裝置的形式，目前常見的有按鈕和扣手兩種形式（圖3）。扣手剎線行程更長，按鈕剎線行程較短，但按鈕形式外觀更受歡迎。可結合客戶對外觀的要求和故障率綜合考慮選擇調節裝置的結構形式。

圖3 靠背調節裝置

2.1.2 靠背螺栓

使用過程中發現，靠背螺栓斷裂頻率較高，靠背螺栓斷裂后靠背角度不能調節。靠背骨架通過轉臂與氣彈簧相連，靠背調節角度時轉臂以螺栓為軸進行旋轉，此螺栓主要作用是為轉臂提供旋轉支撐，同時將靠背骨架固定到座椅骨架上，是靠背旋轉過程中主要的承重部件（圖4）。分析斷裂原因主要是在轉軸螺栓受力方向上的剛性不足、螺栓抗剪切能力不足、強度不足等造成的。

圖4 靠背螺栓

主要預防措施包括：在螺栓處增設支架，提高螺栓轉軸處剛性；提高螺栓抗剪切能力，將螺栓等級由10.9 級調整為8.8 級；加大螺栓規格，將螺栓規格由M8 調整為M10，提高強度；另外，因此處承受沖擊力太大，與整車等壽命的要求過于嚴苛，可考慮將螺栓設為五級修必換件。

2.1.3 剎線斷裂

有時會發生剎線斷裂的故障，究其原因是結構設計不合理。剎線材質為金屬內芯包裹塑料外層，如果剎線運動過程中存在與尖銳邊摩擦或運動不順暢的情況，長期使用則可能會發生剎線摩擦斷裂的情況。

這時需要改善設計，優化剎線運動軌跡，并對剎線運動軌跡進行試驗檢測即可解決。

2.2 裝配及安裝工藝

2.2.1 剎線空程量控制

如果剎線過松，空程量太大，觸發靠背調節裝置到底后，依然無法打開氣彈簧，靠背角度調節失靈，表現為按鈕或扣手觸發失效；如果剎線過緊，沒有留出合理的空程，氣彈簧始終處于敞開狀態或臨界敞開狀態，此時，無需觸發靠背調節裝置，即可調節靠背角度，且靠背無法鎖定。

由此可見，剎線空程量的控制工藝非常關鍵，這要求座椅生產商制定科學有效且方便檢測的安裝工藝。

2.2.2 剎線頭脫落

圖5b）為按鈕式靠背調節裝置工作原理。按下按鈕，按鈕推動撥塊旋轉，撥塊帶動剎線運動打開座椅氣彈簧，從而可調節靠背角度。

圖5 按鈕式靠背調節裝置

如果剎線安裝不可靠，如圖5a）中剎線頭從撥塊里脫離，此時操作按鈕是無效的，表現為靠背角度不能調節。預防措施為確保剎線頭與撥塊連接可靠，如剎線安裝后，可使用熱熔膠等封閉撥塊開口。

2.2.3 氣彈簧開口銷脫落

氣彈簧連接多處使用開口銷，運用過程中發現，開口銷的選型不合適或安裝方式不對，會發生脫落，導致氣彈簧無法動作，進而影響靠背無法調節。

圖6a）中的普通型開口銷安裝時需工人將開口銷的兩腳分別向兩側彎曲成“八”字形，但調查發現存在不正規操作的情況，導致開口銷脫落。

圖6 普通型開口銷與快速開口銷

建議使用圖6b）中的快速開口銷，安裝快捷，不易脫落，從零部件選型上控制產品質量。

2.3 產品質量

部分座椅短期使用后出現批量靠背無法鎖定和復位的問題。究其原因是氣彈簧活塞桿粗糙、缸筒內壁光潔度差、密封件劣制等，導致氣彈簧在短期使用后出現密封不良、力值衰減等質量問題，進而導致靠背無法鎖定和復位。

針對這類問題，主要措施是選用質量穩定、口碑好的產品。

3 結束語

針對某型動車組客室座椅，介紹了靠背的調節原理，對靠背在運行過程中出現的頻率較高的故障進行了分析和研究，并針對各類故障提出了預防建議，為座椅運用中靠背故障的修復及后續座椅的設計和生產組裝提供參考價值。