動車組裙板設計特點分析

李海虹

（青島四方龐巴迪鐵路運輸設備有限公司，山東 青島　266111）

動車組裙板設計特點分析

李海虹

（青島四方龐巴迪鐵路運輸設備有限公司，山東 青島266111）

高速動車組不同于以往的普通客車，對車體及各附件各方面性能都有很高的要求。此裙板滿足了高速動車組輕量化、密封性、安全性、美觀性的要求。裙板采用鋁合金材料點焊而成，滿足強度的同時保證了輕重量及美觀性。裙板周圈采用密封條保證了設備艙的密封性。裙板上的滑動小門內滑道門結構，避免列車運行過程中脫落。

電動車組；裙板；點焊；安全

1　裙板功能

裙板通常安裝在車體下方，屬于設備艙的一部分。裙板、底蓋板及端部隔板組成設備艙，設備艙起到保護設備、導流通風及保持通風質量的作用，如圖1所示。

圖1　裙板

在裙板上還開有注水口和排污口以及液位觀察窗，以便于路局的供水或吸污設備上水或吸污。為確保設備艙密封，裙板上有注水口和排污口小門，保證其不工作時，設備艙為密封狀態。所有小門均為上下滑動門，避免在列車運行中裙板小門脫落，造成列車發生危險。液位顯示器安裝在設備艙內，通過裙板上的窗口清晰可見，如圖2所示。

圖2　裙板窗口

根據設備艙內不同的設備對通風的不同要求，裙板上安裝有進氣口，給設備艙內不同的設備提供新風。例如：給變流器冷卻風機、牽引電機冷卻風機等供風。根據整車通風量計算結果，確定所需過濾器的等級，如圖3所示。

圖3　過濾器

1.1裙板過濾器

在需要進氣的裙板上安裝有通風過濾隔柵，隔柵由FSA型迷宮、過濾棉組成。濾棉等級根據整車通風計算來確定。過濾棉安裝在一個網框內，以方便其定期從隔柵內取出清洗，如圖4所示。

圖4　過濾隔柵

在FSA迷宮前面預留有增加防冰雪網的接口。當列車被要求在高寒地區行駛時，在迷宮與裙板之間可增加防冰雪網，以防止因積雪擋住進氣口，而降低了設備的進氣量。

網的端面為通風板，材料為不銹鋼板。在鋼板后面有一個金屬過濾網，該金屬網可以阻擋冰雪，并允許夾雜在雪中較大物體從下部排出。該結構為成熟產品，已在歐洲高寒鐵路使用過。

1.2裙板小門

所有裙板注水口和排污口小門設計為內滑道門結構。此種門結構消除了由于沒有關門而導致的門被刮掉的風險。設計時使門的尺寸大于裙板開口尺寸，所以即便門機構出現故障，門也不會掉出裙板外。

裙板滑動小門由門板、滑動軌道、支架、扣手、滑輪、滾珠彈銷、止擋，通過螺栓連接組成一滿足強度要求、安全可靠的裙板小門結構，保證了列車運行過程中的安全性，如圖5所示。

圖5　裙板滑動小門結構示意

1）各部件材料。裙板滑動小門設計符合當前高速動車組輕量化的設計理念。其中門板、支架、支架加強板、扣手均為鋁合金板材，強度高，重量輕。滑動軌道為鋁合金型材，滑輪為尼龍材料，滾珠彈銷為不銹鋼材料，止擋為橡膠材料。

2）結構組成。裙板滑動小門由小門框架組件和門板組件組成。

小門框架由支架、支架加強板、滑動軌道、止擋、滾珠彈銷通過螺釘連接組成，如圖6所示。

圖6　小門框架組件

門板組件結構為滾輪通過特殊的螺釘連接固定到門板上，扣手焊接到門板上，如圖7所示。

圖7　門板組件

其中，附圖標記：

21支架22支架加強板

23滑動軌道24止擋

25彈珠滾銷26門板

27滾輪28扣手

3）結構特點。裙板滑動小門整體主要采用鋁合金材料，自重較小；

裙板滑動小門整體采用螺栓連接和焊接的連接方式，結構安全可靠。

裙板滑動小門上側軌道傾斜固定，充分合理利用了車輛的有效空間，結構緊湊。

裙板滑動小門打開時，按住小門扣手，向上滑動至上止點。關閉時，輕輕向下按動扣手既可，操作非常方便。

裙板滑動小門整體采用預組的形式，與裙板的安裝需要8個固定點，全部為螺釘連接結構，安裝和拆卸都非常快捷方便。

2　裙板的結構強度

裙板由鋁板與U型框架點焊而成，既保證了強度又滿足美工需求，如圖8所示。面板及U型梁的材料為鋁板5083，符合EN485標準。點焊間距及點焊直徑符合EN15085要求，如圖9所示。

圖8　裙板結構強度

圖9　點焊間距及點焊直徑

裙板結構強度經過有限元分析計算，點焊強度滿足EN15085，螺栓連接滿足VDI2230，計算報告如圖10所示。

圖10　有限元分析

3　裙板的密封

為了保證設備艙的密封性，在裙板四周均有橡膠條密封，安裝后與裙板骨架緊密貼合。如圖11所示。

圖11　裙板的密封

4　裙板安全性設計

為了方便列車設備的維護檢查和對過濾器濾棉的清洗，裙板上安裝有裙板鎖，該鎖可以用四角鑰匙旋轉90°來實現鎖閉和打開功能，鎖上有明顯的開關標示，使得開關裙板既方便準確又節省維護時間，如圖12所示。

圖12　裙板安全性設計

每塊裙板上都至少有兩把工作鎖。考慮安全冗余的要求，在每塊裙板上都有一把安全鎖，該鎖在裙板鎖正常工作時，不參與工作，只有當同一個裙板上的鎖失效后，該鎖才參與工作。此外，在裙板兩側還安裝有安全繩，假如所有裙板鎖都失效時，安全繩仍然拉住裙板，以防止裙板從列車上飛出，保證列車運行的安全性。

裙板采用具有自鎖功能的裙板鎖，此鎖只能通過裙板鎖鑰匙實現打開、關閉功能，鎖舌不能自行轉動。

5　結論

此裙板既滿足了高速動車組密封性、安全性、美觀性的要求，同時又滿足了現場檢修方便的需求。

EN15085-3：Railway applications-Welding

of railway vehicles and components-

Part3：Design requirements

EN485：Aluminum and aluminum alloys-

Sheet，strip and plate

VDI2230：Systematic calculation of high duty bolted joints

U270.3