等断面不锈钢地铁车辆顶棚小件设计

等断面不锈钢地铁车辆顶棚小件设计

曹艳艳 李聆祎 孟庆举

中车大连机车车辆有限公司

【摘 要】本文基于等断面不锈钢车辆顶棚小件设计，从客室内饰、司机室内饰、风道等几个方面综合考虑，对整车顶棚小件进行设计，确保满足整体内饰的强度及安装要求。

【关键词】顶棚小件设计 型材

1 前言

不锈钢车辆耐腐蚀性好，全寿命周期成本小，车体使用寿命为30年，其间不需要重修或加固。顶棚小件既是车体钢结构的组成部分，又是内饰安装不可或缺的一个重要部分。小件材料的选择、结构、安装工艺等都会对安装起着至关重要的作用。该项目基于等断面顶棚车辆设计。

2 顶棚小件设计理念

对于等断面顶棚结构而言，顶棚小件的设计理念就是通长设计滑槽，保证在任意位置可实现吊装。

顶棚小件位于顶棚结构及内饰之间，起连接过渡作用，是结构与内饰的桥梁。客室顶棚小件用于吊装客室内饰（包括中顶、侧顶、间壁等），客室风道、门机构吊座。

以往不锈钢车辆，顶棚小件均直接焊接在弯梁之上，由于弯梁在整车长度上是间隔布置，这就导致内饰安装位置可能恰好没有弯梁，介于此种情况，势必要将内饰安装位置的小件加大连接到就近的横梁上或者再出一个连接件，这样不但增加重量，还可能因为跨距太长而造成安装不稳固现象。而此次设计，采用在弯梁结构上通长焊接滑槽，在整车结构上形成滑槽结构，在任意需要吊装的位置采用小件用螺栓把接在滑槽上的形式，任何位置都可实现安装，方便安装。这种形式的小件，在内饰总成安装时，当出现生产误差、制造误差等导致安装不畅的情况时，则可直接松动螺栓，再滑槽的范围内调整小件位置即可。避免了将原有小件切下，再次焊接的情况发生，也一定程度上的减少了焊接变形，此种结构方便调节，可大大提升安装效率，同时变形量小也保证了内饰及相关部件安装定位的准确性。

3 客室顶棚小件设计

顶棚小件由滑槽、内装吊装型材、门结构安装梁、间壁吊座等组成，如图1所示。

图1 客室顶棚小件布置图

3.1 滑槽

滑槽的设计是为了保证在吊装的位置，内饰可以单独或通过转接件吊装到顶棚结构上，滑槽的设置需考虑强度问题，即当遇到吊装点正好在弯梁下方时，滑槽可短些，当遇到吊装点在两个弯梁之间时，滑槽一定要跨两个弯梁焊接，不能只焊接一根弯梁，导致悬臂过长，安装后小件不稳，晃动的情况发生。滑槽采用高强度的支撑钢槽，是经过多阶段冷轧加工而形成的，材质为00Cr17Ni12Mo2，断面如图2所示。

图2 滑槽断面

3.2 吊装型材

吊装型材为连接顶棚滑槽和内装之间的过渡件，如图3所示，吊装型材采用铝合金材质，具有重量轻、强度好、变形量小、方便安装等特点，直接将内饰吊装于型材上即可。

图3 内饰吊装示意图

型材采用 6005A-T6材质，机械性能遵循EN 755-2中关于合金 EN AW-6005A的规定，化学成份遵循EN 573-3中关于合金 EN AW-6005A的规定。

该型材结构可以适应目前城轨车辆内饰模块化设计的需求，同时，也可在该吊装型材上设计风道安装接口、线槽子安装接口，不但稳定且能保证安装的准确性与可靠性，为风道安装和内饰安装提供方便。

3.3 门机构安装梁

不锈钢车门机构的吊装需从顶棚和侧墙分别设计吊装点，由于等断面车辆顶棚较矮，因此无法直接从侧悬梁上出吊装点，而是从顶棚悬下小件安装。

为了保证安装强度，同时考虑减重需要，将门机构安装梁设置为铝型材结构。型材本身开有铆钉孔，通过铆钉固定在弯梁上，下方滑槽用以安装门机构的连接点。

图4 门机构安装梁

3.4 间壁吊座

间壁吊座为薄型SUS301L-LT不锈钢板折弯制成，根据不同间壁的位置，设计不同的间壁吊座，秉持着尽量通用的原则设计。

间壁吊座同样的通过螺栓安装在车顶焊接的滑槽上，侧面开有长条孔，用以间壁安装时，调节上下的高度。

SUS301L材料的综合性能好，强度高，塑性好，硬度适中，具有较高的电阻率、较大的膨胀系数和低的热导率。LT等级的不锈钢相当于SUS304，焊接性能较好。

5 总结

等断面顶棚小件的设计与以往项目不同，同时通过三维软件CREO的使用，对装配有很好的避免作用，在设计的时候，会发现很多干涉的问题，先于解决，也避免了在实际生产过程中，再次更改的问题，对后续车辆有一定程度的指导意义，其成功设计为以后不锈钢及铝合金城轨车辆设计提供了宝贵的经验。

参考文献：

[1]辛成瑶等.地铁车辆车体及内饰方案研究.【M】.电力机车与城轨车辆

[2]刘丙林等.广州地铁车辆内饰设计.【M】.机械管理开发