动车组裙板设计特点分析

李海虹

（青岛四方庞巴迪铁路运输设备有限公司，山东 青岛　266111）

动车组裙板设计特点分析

李海虹

（青岛四方庞巴迪铁路运输设备有限公司，山东 青岛266111）

高速动车组不同于以往的普通客车，对车体及各附件各方面性能都有很高的要求。此裙板满足了高速动车组轻量化、密封性、安全性、美观性的要求。裙板采用铝合金材料点焊而成，满足强度的同时保证了轻重量及美观性。裙板周圈采用密封条保证了设备舱的密封性。裙板上的滑动小门内滑道门结构，避免列车运行过程中脱落。

电动车组；裙板；点焊；安全

1　裙板功能

裙板通常安装在车体下方，属于设备舱的一部分。裙板、底盖板及端部隔板组成设备舱，设备舱起到保护设备、导流通风及保持通风质量的作用，如图1所示。

图1　裙板

在裙板上还开有注水口和排污口以及液位观察窗，以便于路局的供水或吸污设备上水或吸污。为确保设备舱密封，裙板上有注水口和排污口小门，保证其不工作时，设备舱为密封状态。所有小门均为上下滑动门，避免在列车运行中裙板小门脱落，造成列车发生危险。液位显示器安装在设备舱内，通过裙板上的窗口清晰可见，如图2所示。

图2　裙板窗口

根据设备舱内不同的设备对通风的不同要求，裙板上安装有进气口，给设备舱内不同的设备提供新风。例如：给变流器冷却风机、牵引电机冷却风机等供风。根据整车通风量计算结果，确定所需过滤器的等级，如图3所示。

图3　过滤器

1.1裙板过滤器

在需要进气的裙板上安装有通风过滤隔栅，隔栅由FSA型迷宫、过滤棉组成。滤棉等级根据整车通风计算来确定。过滤棉安装在一个网框内，以方便其定期从隔栅内取出清洗，如图4所示。

图4　过滤隔栅

在FSA迷宫前面预留有增加防冰雪网的接口。当列车被要求在高寒地区行驶时，在迷宫与裙板之间可增加防冰雪网，以防止因积雪挡住进气口，而降低了设备的进气量。

网的端面为通风板，材料为不锈钢板。在钢板后面有一个金属过滤网，该金属网可以阻挡冰雪，并允许夹杂在雪中较大物体从下部排出。该结构为成熟产品，已在欧洲高寒铁路使用过。

1.2裙板小门

所有裙板注水口和排污口小门设计为内滑道门结构。此种门结构消除了由于没有关门而导致的门被刮掉的风险。设计时使门的尺寸大于裙板开口尺寸，所以即便门机构出现故障，门也不会掉出裙板外。

裙板滑动小门由门板、滑动轨道、支架、扣手、滑轮、滚珠弹销、止挡，通过螺栓连接组成一满足强度要求、安全可靠的裙板小门结构，保证了列车运行过程中的安全性，如图5所示。

图5　裙板滑动小门结构示意

1）各部件材料。裙板滑动小门设计符合当前高速动车组轻量化的设计理念。其中门板、支架、支架加强板、扣手均为铝合金板材，强度高，重量轻。滑动轨道为铝合金型材，滑轮为尼龙材料，滚珠弹销为不锈钢材料，止挡为橡胶材料。

2）结构组成。裙板滑动小门由小门框架组件和门板组件组成。

小门框架由支架、支架加强板、滑动轨道、止挡、滚珠弹销通过螺钉连接组成，如图6所示。

图6　小门框架组件

门板组件结构为滚轮通过特殊的螺钉连接固定到门板上，扣手焊接到门板上，如图7所示。

图7　门板组件

其中，附图标记：

21支架22支架加强板

23滑动轨道24止挡

25弹珠滚销26门板

27滚轮28扣手

3）结构特点。裙板滑动小门整体主要采用铝合金材料，自重较小；

裙板滑动小门整体采用螺栓连接和焊接的连接方式，结构安全可靠。

裙板滑动小门上侧轨道倾斜固定，充分合理利用了车辆的有效空间，结构紧凑。

裙板滑动小门打开时，按住小门扣手，向上滑动至上止点。关闭时，轻轻向下按动扣手既可，操作非常方便。

裙板滑动小门整体采用预组的形式，与裙板的安装需要8个固定点，全部为螺钉连接结构，安装和拆卸都非常快捷方便。

2　裙板的结构强度

裙板由铝板与U型框架点焊而成，既保证了强度又满足美工需求，如图8所示。面板及U型梁的材料为铝板5083，符合EN485标准。点焊间距及点焊直径符合EN15085要求，如图9所示。

图8　裙板结构强度

图9　点焊间距及点焊直径

裙板结构强度经过有限元分析计算，点焊强度满足EN15085，螺栓连接满足VDI2230，计算报告如图10所示。

图10　有限元分析

3　裙板的密封

为了保证设备舱的密封性，在裙板四周均有橡胶条密封，安装后与裙板骨架紧密贴合。如图11所示。

图11　裙板的密封

4　裙板安全性设计

为了方便列车设备的维护检查和对过滤器滤棉的清洗，裙板上安装有裙板锁，该锁可以用四角钥匙旋转90°来实现锁闭和打开功能，锁上有明显的开关标示，使得开关裙板既方便准确又节省维护时间，如图12所示。

图12　裙板安全性设计

每块裙板上都至少有两把工作锁。考虑安全冗余的要求，在每块裙板上都有一把安全锁，该锁在裙板锁正常工作时，不参与工作，只有当同一个裙板上的锁失效后，该锁才参与工作。此外，在裙板两侧还安装有安全绳，假如所有裙板锁都失效时，安全绳仍然拉住裙板，以防止裙板从列车上飞出，保证列车运行的安全性。

裙板采用具有自锁功能的裙板锁，此锁只能通过裙板锁钥匙实现打开、关闭功能，锁舌不能自行转动。

5　结论

此裙板既满足了高速动车组密封性、安全性、美观性的要求，同时又满足了现场检修方便的需求。

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