某型动车组客室座椅靠背故障研究及防控措施

李秀芝，李小龙

（青岛四方阿尔斯通铁路运输设备有限公司，山东青岛 266000）

0 引言

随着科技的进步，高铁以其准点、高速的优势越来越受到人们的青睐。在旅途过程中，与乘客接触最多的是座椅，而靠背是动车组客室座椅的重要组成部件。靠背的主要作用是支撑乘客的躯干[1]，且乘客可通过调节靠背角度使坐姿更加舒适，因此，其安全性与舒适性直接影响乘客的乘坐体感。同时，在列车运用过程中发现，座椅靠背相关故障的发生频率较高。

1 座椅靠背调节原理

一方面，为了使乘客在旅途过程中获得更高的舒适度，座椅靠背角度需可调节，以满足乘客多样性的需求；另一方面，为使乘客在旅途过程中视野更人性化，某型动车组客室座椅要求其朝向应与列车行驶方向保持一致，这就要求座椅必要时可旋转180°。考虑列车定员最大化的要求，座椅靠背初始状态设计为0°，占用最小的旋转空间。同时，根据人机工程学试验分析及列车空间限制，最大倾斜角度设计为24.5°。

为兼顾以上两项需求，座椅靠背设计为角度可调节式，初始状态为0°，最大倾斜角度为24.5°，无级手动调节，乘客可根据需求自行控制。

座椅靠背调节原理如下：

（1）靠背角度调节。与靠背调节相关的主要部件如图1 所示。触发靠背调节装置，装置带动刹线开始动作，刹线拉动拨杆打开气弹簧触点，这时乘客后背给座椅靠背施加作用力，靠背骨架通过靠背转轴旋转、压缩气弹簧，待角度调节到舒适时，松开靠背调节装置，此时，气弹簧触点弹出，锁定气弹簧，锁定靠背角度，完成靠背角度调节过程。靠背有倾斜角度时，气弹簧内油气混合物因被压缩会产生压力差。

图1 靠背调节关键部件

（2）靠背复原。当乘客再次触发靠背调节装置，同时取消作用在座椅靠背上的力时，气弹簧内油气混合物因被压缩而产生的压力差，推动气弹簧活塞杆运动，进而推动靠背骨架恢复到0°初始状态。靠背调节及气弹簧工作原理如图2 所示。

图2 靠背调节原理

2 高发故障研究及防控措施

座椅运用过程中，靠背相关故障发生频率相对较高。主要有两种表现形式：一种为靠背无法锁定。触发靠背调节装置，给座椅靠背施加一定的力之后，靠背角度可调节，但是无法锁定；另一种为靠背角度无法调节。触发靠背调节装置，给座椅靠背施加一定的力后，靠背在初始位置锁定不动，角度无法调节。分析原因主要有以下3 个方面，分别为结构设计、装配质量和产品质量。

2.1 结构设计

2.1.1 靠背调节装置形式

刹线行程的长短对故障率影响较大。刹线行程越短，对生产装配要求越高，靠背无法锁定和靠背角度不能调节两种故障都有可能发生，长期使用过程中，故障率持续升高。

对刹线行程影响较大的是靠背调节装置的形式，目前常见的有按钮和扣手两种形式（图3）。扣手刹线行程更长，按钮刹线行程较短，但按钮形式外观更受欢迎。可结合客户对外观的要求和故障率综合考虑选择调节装置的结构形式。

图3 靠背调节装置

2.1.2 靠背螺栓

使用过程中发现，靠背螺栓断裂频率较高，靠背螺栓断裂后靠背角度不能调节。靠背骨架通过转臂与气弹簧相连，靠背调节角度时转臂以螺栓为轴进行旋转，此螺栓主要作用是为转臂提供旋转支撑，同时将靠背骨架固定到座椅骨架上，是靠背旋转过程中主要的承重部件（图4）。分析断裂原因主要是在转轴螺栓受力方向上的刚性不足、螺栓抗剪切能力不足、强度不足等造成的。

图4 靠背螺栓

主要预防措施包括：在螺栓处增设支架，提高螺栓转轴处刚性；提高螺栓抗剪切能力，将螺栓等级由10.9 级调整为8.8 级；加大螺栓规格，将螺栓规格由M8 调整为M10，提高强度；另外，因此处承受冲击力太大，与整车等寿命的要求过于严苛，可考虑将螺栓设为五级修必换件。

2.1.3 刹线断裂

有时会发生刹线断裂的故障，究其原因是结构设计不合理。刹线材质为金属内芯包裹塑料外层，如果刹线运动过程中存在与尖锐边摩擦或运动不顺畅的情况，长期使用则可能会发生刹线摩擦断裂的情况。

这时需要改善设计，优化刹线运动轨迹，并对刹线运动轨迹进行试验检测即可解决。

2.2 装配及安装工艺

2.2.1 刹线空程量控制

如果刹线过松，空程量太大，触发靠背调节装置到底后，依然无法打开气弹簧，靠背角度调节失灵，表现为按钮或扣手触发失效；如果刹线过紧，没有留出合理的空程，气弹簧始终处于敞开状态或临界敞开状态，此时，无需触发靠背调节装置，即可调节靠背角度，且靠背无法锁定。

由此可见，刹线空程量的控制工艺非常关键，这要求座椅生产商制定科学有效且方便检测的安装工艺。

2.2.2 刹线头脱落

图5b）为按钮式靠背调节装置工作原理。按下按钮，按钮推动拨块旋转，拨块带动刹线运动打开座椅气弹簧，从而可调节靠背角度。

图5 按钮式靠背调节装置

如果刹线安装不可靠，如图5a）中刹线头从拨块里脱离，此时操作按钮是无效的，表现为靠背角度不能调节。预防措施为确保刹线头与拨块连接可靠，如刹线安装后，可使用热熔胶等封闭拨块开口。

2.2.3 气弹簧开口销脱落

气弹簧连接多处使用开口销，运用过程中发现，开口销的选型不合适或安装方式不对，会发生脱落，导致气弹簧无法动作，进而影响靠背无法调节。

图6a）中的普通型开口销安装时需工人将开口销的两脚分别向两侧弯曲成“八”字形，但调查发现存在不正规操作的情况，导致开口销脱落。

图6 普通型开口销与快速开口销

建议使用图6b）中的快速开口销，安装快捷，不易脱落，从零部件选型上控制产品质量。

2.3 产品质量

部分座椅短期使用后出现批量靠背无法锁定和复位的问题。究其原因是气弹簧活塞杆粗糙、缸筒内壁光洁度差、密封件劣制等，导致气弹簧在短期使用后出现密封不良、力值衰减等质量问题，进而导致靠背无法锁定和复位。

针对这类问题，主要措施是选用质量稳定、口碑好的产品。

3 结束语

针对某型动车组客室座椅，介绍了靠背的调节原理，对靠背在运行过程中出现的频率较高的故障进行了分析和研究，并针对各类故障提出了预防建议，为座椅运用中靠背故障的修复及后续座椅的设计和生产组装提供参考价值。