城轨车辆中间扶手杆处地板布鼓包问题分析与措施

(中车株洲电力机车有限公司，湖南 株洲 412001)

0 引言

为有效降低车内噪音，减少车辆运行时振动的传递，提高乘客乘坐舒适度，现在车辆普遍采用多重降噪设计，其中应用最广的是双层地板结构，通过此结构可实现降噪约10 dB。某城轨车辆项目在使用此地板结构运营一段时间后，出现了上层地板扶手安装孔周边地板布鼓包甚至开裂现象。本文从结构方面进行分析，提出可行的改造方案。

1 概况

此城轨车辆项目于2011年6月份开始制造生产，2012年底投入运营。但2013年7月，地铁公司在做车辆月检修时，发现有2节车共5处客室中间扶手杆处地板布出现了鼓包甚至开裂现象(见图1)，且鼓包、开裂位置均在中间扶手杆下部，范围约在φ 60 mm以内。

图1 地板布鼓包、开裂图

2 原因分析

2.1 结构分析

从产品结构上分析，该项目采用铝合金车体底架上铺设铝蜂窝地板的双层地板结构。首先在车体地板上安装弹性减震垫，然后将铝蜂窝地板铺装在减震垫上(见图2)，周边使用胶粘剂粘接密封。弹性减震垫支撑车内载荷，并起缓冲减震，提升舒适性作用。

图2 铝蜂窝地板车体安装结构图

此项目地板减震垫铺设数量420(单条面积50 mm×300 mm)片，铝蜂窝地板质量795 kg，在空载运营时单片减震垫最大负载：

在最大载客量339人(体重按照65 kg计算)状态下运营时，单片减震垫最大负载：

注：重力加速度=9.8 m/s2

此品牌减震垫的允许压缩变形应力为55 kPa，减震垫满足使用要求。

查询减震垫静载情况下压缩形变曲线(见图3)，减震垫受最大载荷时压缩量约0.6 mm，减震垫铺装时允许的不平度1 mm，故在AW3载荷下，减震垫压缩变形量为1.6 mm。根据设计规范，铝蜂窝地板和车体底架之间的间隙9 mm，AW3载荷时铝蜂窝地板允许的最大沉降小于等于2 mm，满足设计要求。

图3 减震垫静载压缩形变曲线图

车辆运营时，车辆载荷从AW0到AW3不断变换，弹性减震垫根据受压情况不断收缩和恢复变形。铝蜂窝地板与车体底架间的高度差7～9 mm不断变化。而扶手杆安装在焊接于车体底架上的扶手杆安装座上，不受载荷量变化的影响。地板布铺设粘贴在扶手杆安装座表面，在AW3负载状态时，减震垫受压收缩，铝蜂窝地板面下降，与扶手杆安装座间形成高低差，地板布受拉伸；恢复至AW0负载状态时，减震垫和铝蜂窝地板面恢复原状，而地板布变形后无法恢复，造成扶手杆边缘地板布突起。地板布经长期应力交变后产生疲劳直至断裂。

2.2 与以往项目结构差异

普查铝蜂窝地板双层地板结构的车辆，发现其中有几个项目的所有车辆匀没有出现此问题。对比产品结构，其中扶手杆安装结构(见图4)与出现问题的项目扶手杆安装设计结构(见图5)存在差异。其扶手杆下边的基座较大，压在了铝蜂窝地板上。铝蜂窝地板铺设后比扶手杆安装座高2 mm，安装扶手杆基座的同时，迫使安装座周边的减震垫一直处于受压状态，减少车辆载荷变化时带来的铝蜂窝地板的沉降。且基座罩住周边较大区域的地板布，可以遮挡一定的缺陷。而出现问题车辆项目扶手杆基座较小，只压在了车体扶手安装座上，外边的杯罩落在地板布表面，安装座周边减震垫处于自由状态，经过长期运营后减震垫产生少量的压缩，铝铝蜂窝地板会随之下沉，但焊接在车体上的扶手杆安装座刚性连接在车体上，不会压缩，从而铝蜂窝地板与车体上的安装座间产生了高度差，对地板布也产生拉伸，故地板布出现了鼓包甚至开裂现象。

从以上分析表明，该项目扶手杆与铝蜂窝地板配合处的设计结构存在一定缺陷，导致地板布表面出现应力变形及开裂。

图4 以往项目扶手杆安装设计结构

图5 问题项目扶手杆安装设计结构

3 解决措施

从改造周期短、不影响车辆正常运营、现有基础上优化设计等各方面综合考虑，建议扶手杆杯罩下方增加一个宽大扶手杆底座(见图6、图7)是比较可靠、经济的解决方案。经在一节车上试改造验证后，证明该解决方案可行，后续进行批量的整改。

图6 扶手底座

图7 更改后的结构图

4 结语

改小扶手杆基座的初衷是为优化大基座带来的粗犷感，提升整体的内饰协调感。但优秀的产品设计不仅应该考虑美观性、实用性，更应该考虑产品的工艺性、可靠性及可维护性。虽然最初的产品结构在应用时出现了一点瑕疵，但每一个完美的设计都是经过不断升华来实现。后续项目经过优化，已经解决了小扶手杆基座与铝蜂窝地板间的结构问题。