城際動車組新型客室頂板設計與研究

陳啟梅，劉曉緒，鄭建坤，安小平

(中車唐山機車車輛有限公司，河北 唐山 063035)

城際動車組新型客室頂板是在既有中低速城際動車組客室頂板結構的基礎上，借鑒了已經投入運營的時速350 km“復興號”中國標準動車組的設計理念，摒棄了原有結構中不合理、不實用、不美觀的冗余設計結構，將輕量化、集成化、模塊化的理念融入其中，開發設計的集頂板安裝、燈帶安裝和空調風道安裝于一體的客室頂板安裝結構[1]。新型客室頂板結構摒棄了既有的中低速城際動車組客室頂板的壓線/扣線的設計結構，延長了頂板的使用壽命，實現了整個內裝結構的協調統一[2]。新型頂板結構在斷面形式上的創新設計也使得頂板在安裝和檢修過程中變得更加高效和方便。

1 國內既有中低速城際動車組客室頂板

1.1 壓線/扣線結構客室頂板

國內較早的中低速城際動車組大部分采用壓線/扣線的客室頂板設計結構[3]。此種結構是在車體端墻上焊接安裝固定碼，利用螺栓把頂板與固定碼連接緊固，最后利用壓條或者扣線把連接處的縫隙進行遮擋，從而達到整齊美觀的效果[4-6]。具體安裝結構如圖1所示。

1.頂板(1)；2.端墻；3.壓線；4.頂板(2)；5.頂板(3)；6.扣線。

壓線/扣線結構的客室頂板有以下缺點：

(1) 壓線/扣線的使用不利于頂板結構的模塊化，不符合動車組設計模塊化、整體美觀化的發展需求；

(2) 一般的壓線/扣線結構都是最后安裝，覆蓋于頂板的表面，某些壓線/扣線所采用的材質易隨季節和溫度的變化而自身尺寸和結構發生變形、脫落，影響頂板的美觀性，且增加了列車在運營過程中的檢修成本，同時存在安全隱患，影響動車組的運行安全[7]。

1.2 串連插接結構客室頂板

串連插接結構的客室頂板是壓線/扣線結構客室頂板的進一步優化升級。每一個頂板安裝是基于上一個頂板的安裝完成，且頂板與頂板之間是相互關聯、彼此不可分割的。具體安裝結構如圖2所示。

1.頂板(1)；2.頂板(2)；3.頂板(3)。

串連插接結構的客室頂板結構有以下缺點：

(1) 為防止串連結構發生形變，大部分的客室頂板材質采用玻璃鋼材質，自重較大，不符合動車組零部件輕量化的發展需求；

(2) 頂板的串聯結構增加了后期的檢修工作難度，當需要檢修某一個中間頂板或者某塊內藏于中間頂板區域的零部件時，例如空調風道，此時必須將頂板一個個地從后至前全部拆卸，造成工時、人員和成本的浪費，不能滿足現代城際動車組高效檢修及排除故障的要求。

2 動車組新型客室頂板

2.1 設計目的

針對現有的中低速城際動車組客室頂板存在的上述問題，設計了一種新型的城際動車組客室頂板結構及安裝方式。新型客室頂板在頂板和端墻接縫處采用插接結構代替既有的壓線/扣線結構；同時，新設計的頂板間的連接方式摒棄了既有的串聯模式，滿足哪里修就拆哪里的要求[8]。另外，新設計的頂板連接固定方式還集成了空調風道安裝、燈帶安裝，實現了動車組設計的集成化、模塊化和美觀化。

2.2 設計方案

新型客室頂板的具體布置如圖3所示(圖中標綠色圓圈的兩列)。從A-A斷面可見，此種客室頂板安裝結構集成了中頂板安裝、邊頂板安裝、燈帶安裝及空調風道安裝；B-B斷面展示了頂板與端墻的連接結構，巧妙地利用插接的形式，避免了原有的壓線結構；C-C斷面和D-D斷面分別展示了中頂板之間和邊頂板之間彼此相互的連接方式。此種設計可以方便地滿足哪有問題修哪里的需求，避免了拆卸不相關的頂板結構，提高了檢修效率，節省了作業時間和人工成本。

2.3 接口功能與分析

(1) 新型客室頂板結構及安裝采用了集成化、模塊化設計理念，有效地避免了既有動車組客室頂板安裝大量使用的壓線/扣線結構，進而規避了壓線/扣線對于美觀性及后續給檢修工作帶來的負面影響[9]。此外，此設計中所有頂板采用了波紋鋁板材料，比既有的玻璃鋼結構質量輕，符合車輛輕量化的設計要求。

1.燈帶安裝；2.中頂板安裝；3.空調風道安裝；4.邊頂板安裝。

(2) 新型客室頂板結構及安裝利用一種吊碼集成中頂板安裝、邊頂板安裝、空調風道安裝和燈帶安裝于一體，如圖4所示，一吊多用的設計理念提高了動車組零部件的集成度，便于實現動車組零部件的模塊化管理。

1.車體外皮；2.吊梁；3.空調風道安裝；4.邊頂板安裝；5.燈帶安裝；6.中頂板安裝。

(3) 吊梁是整個集成安裝的基礎，通過與車體C形槽的安裝固定，為空調風道等部件結構提供安裝接口。圖5為空調風道與吊梁的連接示意圖。

圖5 空調風道與吊梁的連接示意圖

(4) 通過對吊梁進行異形設計，為燈帶的連接提供接口，燈帶的固定也為后續頂板的連接打好了基礎和鋪墊。圖6為燈帶與吊梁的連接示意圖。

圖6 燈帶與吊梁的連接示意圖

(5)頂板安裝固定于燈帶上，在燈帶的設計中專門預留出為頂板安裝的接口位置，最終在吊梁的基礎上形成自上而下的集成安裝結構。圖7為頂板和燈帶的連接示意圖。

圖7 頂板與燈帶的連接示意圖

3 結束語

城際動車組新型客室頂板結構及安裝方式利用新型的斷面設計結構避免了既有列車上大量采用的壓線/扣線結構，為運營過程中的檢修工作提供了極大方便；所有頂板均采用波紋鋁板材料，實現了車輛輕量化的設計要求[10]?？傊?，新型客室頂板結構實現了城際動車組設計的輕量化、集成化、模塊化，為后續動車組檢修提供了極大便利。