高速动车组风挡组成设计优化方案探究

周海廷+袁旭景

[摘 要]对既有高速动车组的车端风挡组成从风挡结构、功能、动力学性能、运用维修等方面进行了分析提出了高速动车组风挡组成的设计优化方案。

[关键词]高速动车组 风挡 优化设计

中图分类号：G225 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）03-0121-01

風挡组成是高速动车组列车端部重要的连接部件，不仅给客乘人员提供安全、舒适的通道，还具备隔音、隔热、防雨、降阻等隔离外部环境的功能。我国高速动车组风挡组成按照功能分为外风挡和内风挡，按照安装方式分为整体式和分体式。

为了适应高速动车组运用发展的需求，本文对原有的风挡组成从整个寿命周期进行了全面分析，发现在可维护性方面需要加强。目前的维护均需要打开内风挡，但由于开启、关闭内风挡操作费力费时；同时进出内风挡空间小，维护不方便，所以本文探究了优化设计风挡的结构，以更好地满足运营和维护的需求。

1.风挡结构组成

风挡组成为柔性连接，位于两车端之间，分为外风挡和内风挡两大部分，内风挡包括内风挡折棚组成和渡板组成，渡板组成是跨接两车端的活动桥梁。车端的线缆和车钩包含于内外风挡之间，需要频繁地进行检修。风挡组成及连接部件如图1所示。

2.风挡组成结构优化分析

2.1 外风挡组成结构优化分析探究

外部风挡主要为减少风阻扰流，为车辆高速运行提供良好的流线型，满足空气动力学的需求，降低能耗。实验研究结果表明，采用外风挡结构可以使列车空气阻力降低10%左右。外风挡分为整体式折棚风挡和分体接触式胶囊风挡，从空气动力学、水密性、重量等方面进行分析，整体式外风挡优于接触式外风挡，但是这两种风挡均不能作为维护的检查口用于维护。从车端结构、检修部件分布以及检修场所分析，从外风挡底部区域进入可以更方便地检查维护车端连接部件。

综上分析，优化后外风挡采取整体结构的折棚风挡，周边采用防水密封设计；为了满足从底部方便维护的需求，外风挡底部折棚采用可拆卸结构，采用的四角锁与框架连接固定，可以快速拆解用于车端部件维护检查，也可以方便更换底部折棚，以适用沙石对风挡的击打造成的损坏；同时为了将内部产生的冷凝水方便排出和平衡车辆运行期间风挡挤压造成的内外折棚间的压力差，在风挡底部折棚开半月孔结构，内外压差通过底部折棚空隙补偿内外风挡折棚间的气流。

2.2 内风挡折棚组成结构优化分析探究

目前的内风挡折棚采用快速解编的分体式结构，用于解编维护车端部件，这种结构气密性弱，操作机构不能满足长期频繁开启需求。优化后内风挡折棚采用双层密封整体结构，通过安装框直接与车体固定，底部置于车钩之上，并由车钩支撑风挡，风挡和所包含的密封区域均进行了简化。随着风挡底部区域置于车钩上部，将车钩安装座区域排除在密封区域，隔离了来自车钩和转向架区域的噪音，提高车内环境的舒适度。

2.3 内风挡渡板组成结构优化分析探究

内风挡渡板组成主要保证乘客提供一个安全、舒适的通道，目前高速动车组均配置的内风挡渡板由于安装结构和车钩运动范围的限制，在车钩和渡板之间没有足够的空间放置内风挡折棚，基于此，车钩只能被风挡包含，维护不能从外部操作。为了减小内风挡渡板对车体安装空间的需求，对挡渡板的结构进行设计改进，采用翻板桥式搭接结构替代既有的平行联动渡板结构；将渡板的承载由端部钢结构直接支撑承载，改为中间由车钩通过托盘支承载荷并且能够滑动满足风挡柔性连接运动特性，其余部分固定在车端地板上，通过结构方式、承载受力位置、机构运动等进行了结构变更，在满足车端运动学的需求工况下，简化了安装空间，将内风挡折棚置于车钩之上变为可行，优化前后车端风挡组成及连接部件对比如图2所示：

3.结论及建议

在原有高速动车组车端连接的风挡组成的技术基础上，借鉴国内外成熟的同类产品的结构和理念，在满足运营性能和安全的前提下，充分考虑整个寿命期的可靠性、可用性和可维护性，优化改进了内外风挡折棚以及渡板的结构。优化后的风挡组成满足了既有的功能、动力学和运动学特性，简化了部件结构实现了部件轻量化、结构简单化、维护的方便性和可靠性，提高了产品寿命周期运营维护的经济性。

参考文献

[1] TB/T 3094-2015， 机车车辆风挡

[2] TJ/CL 298—2013，内风挡认证技术条件.

[3] TJ/CL 303—2013，内风挡认证技术条件.

[4] UIC 561-1991 interconnecting gangways for coaches.

[5] EN 50126-3-2008，Railway applications — The specification and demonstration of Reliability， Availability， Maintainability and Safety （RAMS）.