軌道車輛的地板布施修最優分解溫度研究

摘 要：軌道車輛地板布隨著使用時間的增長，存在磨損和老化的問題，需要對其進行修補或者更換處理，但要實現軌道車輛地板布的高效可靠分解是一個在車輛運營維護過程中面臨的實際問題。在調研現有分解方法的基礎上，提出了一種使用加熱軟化結構膠的方式，設計相應的地板布電加熱器，輔助分解地板布。通過設置不同溫度下地板布拉力實驗來對工裝樣機效果進行驗證。結果表明，加熱溫度對多種型號的地板布分解具有顯著效果，即使在實驗條件下地板布的各層溫度并沒有完全達到預定溫度，仍可減少分解拉力。

關鍵詞：軌道車輛；地板布電加熱器；最優溫度；優化

中圖分類號：TQ325.3 文獻標志碼：A 文章編號：1001-5922（2025）03-0001-04

Study of the optimal decomposition temperature for therepair of the floor cloth of rail vehicles

TIAN Dong 1 ，SUN Chao 1 ，LI Ripeng 2 ，CAO Yuan 2 ，CHEN Yougen 2 ，CAO Mengke 2

（1. CRRC Nanjing Puzhen Vehicle Co.，Ltd.，Nanjing 210031，China；2. Central South University，Changsha 410083，China）

Abstract：With the growth of use time，there are problems of wear and aging of rail vehicle floor cloth，which needto be repaired or replaced，but to achieve efficient and reliable decomposition of rail vehicle floor cloth is a practicalproblem faced in the process of vehicle operation and maintenance. On the basis of the investigation of the existingdecomposition methods，a method of heating softening structural adhesive was proposed，and the corresponding elec?tric heater for floor cloth was designed to assist in the decomposition of floor cloth. The effect of the tooling proto?type was verified by setting up the floor blali experiment at different temperatures. The results showed that the heat?ing temperature had a significant effect on the decomposition of various types of floor cloth，and even if the tempera?ture of each layer of the floor cloth did not reach the predetermined temperature completely under the experimentalconditions，the decomposition tensile force could still be reduced.

Key words：urban rail vehicles；floor cloth electric heater；optimal temperature；optimization

軌道車輛地板布在實際使用中，經常存在磨損和老化的問題，需要對其進行施修甚至換新處理，但要實現軌道車輛地板布高效可靠的分解是一個在車輛運營維護過程中面臨的實際問題 [1] 。目前軌道車輛地板布在施修時通常采用鏟刀推鏟、撬棍硬撬等方式分解，平均每臺車地板布分解需要6名作業人員持續工作2 h以上，效率低下且基板質量難以保證 [2-3] 。

為了解決這個問題，對軌道車輛地板布的最佳分解溫度進行研究和分析，提高工作效率的同時保證基板不受損傷 [4-6] 。通過實驗的方式尋找最優分解溫度，為軌道車輛地板布分解的工程化應用 [7] 提供理論支持和實踐指導，從而保證軌道車輛的安全性和可靠性 [8-9] 。

1 實驗材料與方法

1.1 軌道車輛地板層結構及常見分解方法

1.1.1 軌道車輛地板層的結構

根據調研，軌道車輛地板層的結構通常包括PVC地板布、膠粘劑、木基板和金屬基板，如圖1所示 [4] 。

由圖1可知，地板的第1層為PVC地板布具有防滑、耐磨、防火、美觀等性能，一般其背面經拉毛處理或植入植絨層處理，然后通過膠粘劑粘在木基板上，與乘客直接接觸；第2層的木基板為多層的單板或薄板經過膠貼熱壓制作而成；第3層是金屬基板，主要是鋁制蜂窩狀或不銹鋼材料，是車內地板的主體結構。

膠粘劑根據客車設計要求采用不同的粘接材料，現在軌道交通主機廠采用膠粘劑多種多樣 [10-12] 。

1.1.2 地板布常見分解方法

地板布達到其規定的使用壽命后，需要對其進行拆除，通常木基板的使用壽命要遠遠大于地板布的壽命，如果直接將木基板和地板布一并拆掉，雖然避免了分解難的問題，但會大大增加運維成本，不符合鐵路運營部門的要求，所以要考慮將地板布和木基板分開的思路 [13] 。

根據實際調研和查閱相關資料，同時借鑒其他行業的經驗，地板布分解主要有2種方案：第1種方法是利用鏟刀推鏟和撬棍硬撬的這種傳統的方法，需要消耗較大的人力和較多的時間，同時基板質量在這個過程中難以保證。直接撕扯地板布會導致基板質量難以保證，甚至直接造成基板的不可修復損傷。第2種方法是在傳統方法的基礎上加以一定的輔助工具（地板布拉條工具、電動剝離器等）的分解方法，可以從一定程度上減少人工投入，提高施修效率 [14] 。但此方法施修效率仍不夠高，也很難保證基板質量，撕扯過程可能會對基板造成一定程度的損傷，一般更適用于金屬性基板場景 [15-16] 。

研究是在輔助工具的基礎上提出一種加熱分解的方法，采用地板布分解電加熱器對地板布表面進行可控（控制加熱溫度和時長）均衡加熱，達到最佳溫度點后借助輔助工具將地板布與基板快速分離，提高工作效率的同時保證基板不受損傷 [17] 。

1.2 地板布電加熱器工裝設計

地板布電加熱器主要由電加熱毯和溫度控制箱2部分構成。電加熱毯主要結構如圖2所示。

由圖2可知，最外側是保溫層，表面呈方向各異的紋理式結構，可防止加熱毯的熱量散失；硅橡膠板有上層和下層2個部分，上層硅橡膠板位于保溫層的下部，加熱層的上部，兩者通過膠粘或者高溫高壓的條件結合到一起，下層的硅橡膠板直接與待分解的地板布相連接。加熱層位于上下兩層硅橡膠板之間，材質是鎳鉻合金，起到發熱的作用。為了方便加熱毯在加熱過后可以移開，在保溫層的外側邊緣合適位置安裝幾個拖拽把手。

地板布分解樣機的控制箱采用三相五線制50 Hz、380 V的動力交流電，主要有6路輸出，設置6個這樣的控制回路，最大覆蓋面積可以達到6×4.5m×1m。每個回路由控制器單獨控制，控制面板上有啟動按鈕和故障急停按鈕，開始工作前選好加熱回路數，按下啟動按鈕，待加熱完成后，自動保溫，出現緊急情況時可按下急停按鈕斷開主電路 [18] ，加熱毯的主電路示意圖如圖3所示。

由圖3可知，溫度控制箱采用智能PLC數顯溫控器，主要負責對地板布電加熱毯的控制，設定參考溫度 T 和回差溫度 Dt ，采用閉環控制的方法對電加熱毯進行控制，使得加熱毯一直保證在參考溫度 T±Dt 的范圍內，對應的溫度控制流程圖如圖4所示。

2 實驗測試結果分析

由于現場地板布電加熱器尺寸太大，不利于實驗室理論驗證，故選取小尺寸的電加熱器 [19-20] ，相關技術參數見表1。

對于使用某一種膠粘劑的地板布，實驗中將地板布樣件裁剪成10 cm×30 cm的條狀，首先用紅外測溫槍對加熱毯初始溫度、地板布初始溫度進行測試，然后分別設定70、80、90 ℃的加熱毯溫度，到達設定溫度后對地板布進行保溫處理，保溫180 s后，再次對被加熱過的地板布和下面的木質基材溫度進行測試，記錄數據。接著使用數顯彈簧測力計對被加熱過的地板布條施加一個垂直的拉力，對其分解，拉力記錄被實時采集上傳到電腦中并畫出拉力曲線，記錄各種條件下拉起地板布所需的最大拉力和對基板的損傷程度。

實驗測試的地板布主要分為2種，分別是快速旅客列車和特快旅客列車上要更換的地板布。快速旅客列車以25K_673375_W和25K_W車輛的地板布為例，特快旅客列車以25T和25T_685502_W車輛的地板布為例，實驗記錄相關數據見表2。

實驗測試中，對樣件進行加熱，設定70、80、90 ℃的加熱毯溫度，根據測試結果可以看出，快速旅客列車中型號為25K_673375_W的地板布相對容易被分解，在3種溫度下的最大分解力差別不大，都為105 N左右，其中90 ℃是最容易被分解的溫度，最大分解力僅為103.6 N，而且分解后對基板的損傷程度也比較小；型號為25K_W的地板布雖然最大分解力增大，但是對基板的損傷程度仍然較小，隨著溫度升高，地板布最大分解力逐漸減小，90 ℃下的分解力最小，為114.2 N。特快旅客列車的地板布可能由于地板布材質和膠水型號等原因，需要的最大分解力較大。其中型號為25 T的地板布遠超同型號快速列車所需要的最大分解力，90 ℃下的分解力最小，也達到了150 N左右，在如此大的分解力下，基板不可避免的會受到一定程度的損傷，分解效果沒有K字號開頭的地板布好。70 ℃下25K_673375_W地板布拉力和時間關系曲線和80 ℃下25T地板布拉力和時間關系曲線如圖5和圖6所示。

由于實驗條件受限，可能會出現拉力上下波動的情況，但不影響最大分解力的提取以及拉力曲線整體趨勢的觀察。

當溫度上升到100 ℃時，雖然對結構膠的軟化效果更好，但是各種型號的地板布出現嚴重的分層現象，不利于加熱過后的撕扯工作。

3 結語

（1）對于K字號開頭的軌道車輛地板布，其結構性能較好，打膠均勻，升高溫度可以起到軟化結構膠的效果，從而減小分解拉力。通過實驗總結出使用90 ℃左右加熱溫度，以及不低于3 min的保溫時間，基本可以達到既省力，又不損傷基板的分解效果；

（2）對于T字號開頭的車輛地板布，升高溫度會對地板布的結構造成影響，使其出現分層斷裂的現象，且溫度越高，斷裂現象越嚴重，因此綜合考慮，對于分解T字號開頭的列車，應該設定85～90 ℃作為較佳的加熱溫度，保溫時間不低于3 min。

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