基于內裝輕量化的CRH5型動車組側墻窗臺安裝結構研究

董雪妍,崔志超

（長春軌道客車股份有限公司,長春 130062）

動車組行駛速度主要受車輛重量影響大，為提高車輛速度，世界各國都在輕量化的技術上進行研究。動車組的輕量化主要在動車組車體結構與材料、轉向架、車內內裝結構與材料等多方面考慮。根據用戶反饋和運營要求，在窗口下方增加窗臺以方便乘客使用，動車組根據不同車型平均每車車窗大約16個，即增加窗臺數目也在16個左右，側墻板單件重量對于整車影響不容小視。

1 CRH5型動車組側墻板

CRH5型動車組側墻板采用Nomex酚醛紙蜂窩復合材料，該材料是由Nomex酚醛紙蜂窩表面粘接酚醛樹脂預侵料復合而成的板材，也稱“三明治”復合板，其可根據結構要求實現不同厚度、變曲率壓型，相同尺寸的三明治板質量是常用膠合板的1/4。根據裝飾要求，表面也可噴漆或粘接防火板處理，是動車組側墻板使用的首選材料。

帶窗口的側墻板是紙蜂窩板直接壓型制造，窗口區域為空間曲面，墻板上復合有車窗卷簾、卷簾滑道、窗內扣框等多種小件，結構成熟穩定，早已在我國各大重要線路上運行使用，詳見圖1。

圖1 CRH5型動車組側墻板

2 CRH5型車加窗臺存在問題匯總

CRH5型車紙蜂窩側墻板窗口區域為曲面過度，現欲在窗口下部增加窗臺，存在很多棘手的問題：（1）窗臺組件與側墻板組件連接，兩料件的接觸面勢必為曲面相接觸，且側墻板與窗臺均為外漏可見的旅客界面，若接合處縫隙處理不好，影響整體美觀性；（2）CRH5型動車組為高檔旅客列車，車內內裝布置美觀要求較高，窗臺要求為曲面圓滑造型，造型難度加大；（3）CRH5型動車組其上座椅均為可旋轉的座椅，側墻板增加窗臺后，窗臺勢必要突出墻板表面，旋轉座椅與側墻之間的間隙較小，故新增窗臺需避開座椅的旋轉半徑，且座椅的旋轉半徑在空間為一個曲面體，核對空間位置困難重重；（4）由于CRH5型動車組旅客界面要求較高，窗臺與側墻連接處，不允許外漏安裝緊固件，且考慮安裝工藝性，窗臺安裝時，要存在可調整量，以滿足側墻板外漏弧面與窗臺弧面對接。

3 CRH5型動車組窗臺方案

3.1 窗臺三維設計

基于現有結構上增加窗臺存在的問題，對于在紙蜂窩側墻板上增加窗臺需要滿足條件如下：1.窗臺放置物品表面寬度（為從窗口到無放置物品邊緣）保證在85mm。2.為滿足紙蜂窩窗臺成型的厚度要求，放置物品接觸臺厚度為12mm，由窗臺臺面向下及向墻板方向寬度收縮，以保證座椅旋轉。3.增加積水臺，若放置水杯傾灑，水不至于流入側墻與窗之間的縫隙中，且不至于水過快流向旅客身上。4.窗臺周圈無棱角及尖點，防止旅客無疑碰觸劃傷。5.由于側墻板材質為紙蜂窩，故為保證側墻板與窗臺材質統一，且質量輕，窗臺同樣選取紙蜂窩為材料造型制作。

圖2 窗臺模型圖

如圖2所示，建模的三維模型與原紙蜂窩側墻嚴密貼合，窗臺上面周圈有積水突臺，突臺圓角R1，窗臺兩端加圓角R20。由于窗板表面與地面成一定角度，且窗板本身為曲面過度，為滿足窗臺臺面與地面平行，傾斜角度相對窗板面為111°，窗臺單件整體厚度為60mm。經校驗，窗臺可擺放茶杯，滿足旅客放置小物品等要求。

3.2 側墻板窗臺安裝結構

為滿足旅客界面美觀大方，且不外漏安裝釘，使窗臺與窗板接合為一體。在窗臺后方預埋安裝襯套，同時在側墻板上預埋帶7X20長圓孔的TUFNOL墊塊， TUFNOL墊塊可增加窗臺與窗板的連接強度，同時其上的長圓孔使安裝窗臺過程中在窗板寬度方向有調節量，避免工藝誤差。側墻板與窗臺之間使用內六角圓柱頭螺釘連接，加平墊圈、彈墊圈確保牢固。六角圓柱頭螺釘方便拆卸安裝，具有反復安裝不掉扣等特點。

經生產制造，將側墻板與窗臺板連接安裝，詳見圖3所示，窗臺與側墻板連接順暢，接觸圓弧面縫隙小于0.5mm，窗臺外觀美觀大方，窗臺與側墻板曲線完美過渡，安裝結構牢固可靠，滿足整車輕量化要求。將側墻板安裝于動車中，與座椅間有間隙，座椅可方便旋轉。窗臺與側墻板結合成一個整體，形成側墻窗板模塊，該模塊可整體上車安裝方便。

4 動車組內裝輕量化設計總結

動車組內裝輕量化設計是一個很重要的課題，需要在設計過程中不斷研究和探討。動車組設計在考慮輕量化的同時，還需做如下方面的考慮：1.注重旅客的需求，從美學和人機工程學等多方面考慮，提高乘客乘車的舒適度。2.注重結構安全可靠，不能為了輕量化而犧牲強度、剛度、增加乘客的不安全因素。3.動車組內裝設計既要使用新的材料、新的工藝，也要考慮產品的成本與制造周期。

圖3 CRH5型動車組側墻板加窗臺樣件

[1]關明全等．鐵道客車設計手冊[M]．長春：鐵道部長春客車工廠，1989.

[2]王春會.連續體結構拓撲優化設計[D].西安:西北工業大學,2005.

[3]支錦亦．鐵路客車內部設計的發展趨勢[J]．中國鐵路，2006(2)：36-38．