基于内装轻量化的CRH5型动车组侧墙窗台安装结构研究

董雪妍,崔志超

（长春轨道客车股份有限公司,长春 130062）

动车组行驶速度主要受车辆重量影响大，为提高车辆速度，世界各国都在轻量化的技术上进行研究。动车组的轻量化主要在动车组车体结构与材料、转向架、车内内装结构与材料等多方面考虑。根据用户反馈和运营要求，在窗口下方增加窗台以方便乘客使用，动车组根据不同车型平均每车车窗大约16个，即增加窗台数目也在16个左右，侧墙板单件重量对于整车影响不容小视。

1 CRH5型动车组侧墙板

CRH5型动车组侧墙板采用Nomex酚醛纸蜂窝复合材料，该材料是由Nomex酚醛纸蜂窝表面粘接酚醛树脂预侵料复合而成的板材，也称“三明治”复合板，其可根据结构要求实现不同厚度、变曲率压型，相同尺寸的三明治板质量是常用胶合板的1/4。根据装饰要求，表面也可喷漆或粘接防火板处理，是动车组侧墙板使用的首选材料。

带窗口的侧墙板是纸蜂窝板直接压型制造，窗口区域为空间曲面，墙板上复合有车窗卷帘、卷帘滑道、窗内扣框等多种小件，结构成熟稳定，早已在我国各大重要线路上运行使用，详见图1。

图1 CRH5型动车组侧墙板

2 CRH5型车加窗台存在问题汇总

CRH5型车纸蜂窝侧墙板窗口区域为曲面过度，现欲在窗口下部增加窗台，存在很多棘手的问题：（1）窗台组件与侧墙板组件连接，两料件的接触面势必为曲面相接触，且侧墙板与窗台均为外漏可见的旅客界面，若接合处缝隙处理不好，影响整体美观性；（2）CRH5型动车组为高档旅客列车，车内内装布置美观要求较高，窗台要求为曲面圆滑造型，造型难度加大；（3）CRH5型动车组其上座椅均为可旋转的座椅，侧墙板增加窗台后，窗台势必要突出墙板表面，旋转座椅与侧墙之间的间隙较小，故新增窗台需避开座椅的旋转半径，且座椅的旋转半径在空间为一个曲面体，核对空间位置困难重重；（4）由于CRH5型动车组旅客界面要求较高，窗台与侧墙连接处，不允许外漏安装紧固件，且考虑安装工艺性，窗台安装时，要存在可调整量，以满足侧墙板外漏弧面与窗台弧面对接。

3 CRH5型动车组窗台方案

3.1 窗台三维设计

基于现有结构上增加窗台存在的问题，对于在纸蜂窝侧墙板上增加窗台需要满足条件如下：1.窗台放置物品表面宽度（为从窗口到无放置物品边缘）保证在85mm。2.为满足纸蜂窝窗台成型的厚度要求，放置物品接触台厚度为12mm，由窗台台面向下及向墙板方向宽度收缩，以保证座椅旋转。3.增加积水台，若放置水杯倾洒，水不至于流入侧墙与窗之间的缝隙中，且不至于水过快流向旅客身上。4.窗台周圈无棱角及尖点，防止旅客无疑碰触划伤。5.由于侧墙板材质为纸蜂窝，故为保证侧墙板与窗台材质统一，且质量轻，窗台同样选取纸蜂窝为材料造型制作。

图2 窗台模型图

如图2所示，建模的三维模型与原纸蜂窝侧墙严密贴合，窗台上面周圈有积水突台，突台圆角R1，窗台两端加圆角R20。由于窗板表面与地面成一定角度，且窗板本身为曲面过度，为满足窗台台面与地面平行，倾斜角度相对窗板面为111°，窗台单件整体厚度为60mm。经校验，窗台可摆放茶杯，满足旅客放置小物品等要求。

3.2 侧墙板窗台安装结构

为满足旅客界面美观大方，且不外漏安装钉，使窗台与窗板接合为一体。在窗台后方预埋安装衬套，同时在侧墙板上预埋带7X20长圆孔的TUFNOL垫块， TUFNOL垫块可增加窗台与窗板的连接强度，同时其上的长圆孔使安装窗台过程中在窗板宽度方向有调节量，避免工艺误差。侧墙板与窗台之间使用内六角圆柱头螺钉连接，加平垫圈、弹垫圈确保牢固。六角圆柱头螺钉方便拆卸安装，具有反复安装不掉扣等特点。

经生产制造，将侧墙板与窗台板连接安装，详见图3所示，窗台与侧墙板连接顺畅，接触圆弧面缝隙小于0.5mm，窗台外观美观大方，窗台与侧墙板曲线完美过渡，安装结构牢固可靠，满足整车轻量化要求。将侧墙板安装于动车中，与座椅间有间隙，座椅可方便旋转。窗台与侧墙板结合成一个整体，形成侧墙窗板模块，该模块可整体上车安装方便。

4 动车组内装轻量化设计总结

动车组内装轻量化设计是一个很重要的课题，需要在设计过程中不断研究和探讨。动车组设计在考虑轻量化的同时，还需做如下方面的考虑：1.注重旅客的需求，从美学和人机工程学等多方面考虑，提高乘客乘车的舒适度。2.注重结构安全可靠，不能为了轻量化而牺牲强度、刚度、增加乘客的不安全因素。3.动车组内装设计既要使用新的材料、新的工艺，也要考虑产品的成本与制造周期。

图3 CRH5型动车组侧墙板加窗台样件

[1]关明全等．铁道客车设计手册[M]．长春：铁道部长春客车工厂，1989.

[2]王春会.连续体结构拓扑优化设计[D].西安:西北工业大学,2005.

[3]支锦亦．铁路客车内部设计的发展趋势[J]．中国铁路，2006(2)：36-38．