摘要：针对以往公铁车司机室侧门设计上存在的问题，提出了公铁车司机室侧门模块化设计方法，通过介绍和对比三种车型的公铁车司机室侧门设计，研究和探讨了公铁车司机室侧门模块化设计的可行性和设计优势，为进一步完善司机室侧门模块化设计提供了参考依据。
关键词：公铁车：司机室侧门；模块化设计：参考依据
1 引言
公路铁路两用工程车（以下简称公铁车）司机室侧门作为驾乘人员进出司机室的通道及信号观测、信息交流的重要途径，其结构、功能及美观性直接影响着用户的驾乘体验。司机室侧门是公铁车车身结构的重要组成部分，并且在安装过程中与车辆其他零组件配合较多，司机室侧门设计质量的好坏直接影响到整车品质。
传统司机室侧门的设计开发更加注重标准化和系列化的设计原则，希望通过遵循特定的标准，开发和搭建具有共性的通用平台来加快设计和施工进度，缩短交付周期，但在面对不同客户提出的不同需求时往往会暴露很多局限性，需要对原有设计进行诸多的调整，如果采用非标准的方式去解决又会造成成本过高以及后期维护、供货的不便。由此引入司机室侧门模块化设计理念。下面以中车四方车辆有限公司自主设计研发的三种型式的公铁车为对象，研究和探讨公铁车司机室侧门的模块化设计，为后续车型司机室侧门设计的进一步优化和完善提供参考依据[1]。
2 司机室侧门模块化
模块化设计的理念由来已久，在很多领域已经得以应用，在轨道交通车辆上也有很多实用案例，如：普通铁路客车玻璃钢盒子间、高档青藏客车客室包间等。模块化设计是被实践证明了的可以有效缩短产品周期，提升产品质量的现代化设计方法。公铁车司机室侧门模块化设计是又一次新的尝试[2-3]。
公铁车司机室侧门一般为单扇折页门，结构上包括钢质门体骨架、门板、内外门框、门窗、折页、限位器等主要组成件以及门锁、内外门把手等附件。依据不同的结构和功能可将公铁车司机室侧门划分为折页及限位器模块、门体模块、门心窗模块、门框模块和门锁模块等子多个独立的构件单元，使其在安装上具有相对独立性和互换性，图1为某A型公铁车司机室侧门模块化示意图。
1-折页及限位器模块 2-门体模块 3-门心窗模块 4-门锁模块 5-门框模块
图1 某A型公铁车司机室侧门模块化示意图
3 司机室侧门模块化设计
3.1折页及限位器模块
折页是保证车门正常开启和关闭的关键零部件，由安装在门框上的固定折页和安装在门板侧的活动折页组成；限位器的作用是限制车门的开启角度。某C型公铁车司机室侧门的折页及限位器结构较为简单，设计上采用的是外露明折页和外露橡胶限位块的形式如图2（a）所示，不仅功能单一，还极大地降低了整车的美感，在后期车型中已经很少使用；某B型公铁车司机室侧门的折页及限位器设计过程中规避了结构外露的问题如图2（b），有意将折页与限位器隐藏到车体钢结构和门框内，但是固定折页通过焊接方式安装到车体上，无疑增加了施工难度，同时给后期维护和更换带来麻烦。限位器借鉴了汽车侧门限位器，结构较为成熟，能够在有效限制车门开启角度的同时提供开门助力，减缓车门开启及关闭的速度，提高开关门的手感；某A型公铁车在上述车型的基础上采用模块化设计方法，折页设计上继续采用隐藏式折页形式，其结构如图2（c）所示，安装过程中，先将固定折页和活动折页铰接成一个整体，再通过螺栓螺母连接方式分别与车体和门框连接，安装简单，维修方便，互换性更好，限位器则继续采用成熟的汽车侧门限位器。这种模块化的结构形式能够较好地应用到后续车型上[4]。
（a） （b） （c）
图2 公铁车司机室侧门折页
3.2 门体模块
门体是司机室侧门的主体部分，同时是门心窗、门把手及门锁等附件的载体，主要由门板和门体骨架组成，设计上首先必须保证其强度和刚度，同时考虑加工工艺性。C型公铁车司机室侧门门体骨架采用铝合金型材，重量较轻，但强度较弱，装车后门板易变形。B型公铁车司机室侧门采用模块化设计方法，门体骨架改用碳钢材质，钢质门板与骨架之间焊接成一体，内外门板之间填充隔热降噪材料，整体上装，结构简单，强度好，门板边缘包边处理，去除棱角，门板四角圆角过渡，消除安全隐患。这种结构也被运用到A型公铁车上，效果良好。
（a） （b） （C）
图3 司机室侧门门体
3.3 门心窗模块
C型公铁车司机室侧门门心窗直接借用了铁路机车司机室侧窗结构如图4所示，这种结构安装工艺性较差，车窗通过拉紧固定块固定到门板上，车辆运行过程中，如果固定块螺钉出现松动，门窗连接处会产生很大的噪音，影响整车的舒适性。同时窗框铝型材结构复杂。翻边过大，装车后视野不佳，门心窗整体比较笨重，不满足轻量化设计的原则。
图4 C型车门心窗
B型公铁车在此基础上对门心窗结构做了改进，采用模块化设计原则，首先根据门净通过尺寸及门板尺寸确定合理的门心窗尺寸及开度，然后对窗框铝型材结构进行优化设计，优化后的型材结构简单易成型，型材断面尺寸较小，视野更佳，装车后更加协调美观，最后利用H型胶条将门心窗模块固定到门板上，取消了C型公铁车门心窗安装拉紧固定块，实现无钉安装，具有良好的安装工艺性。门窗之间通过胶条连接，同时能够起到减振降噪和密封的效果。这种模块化的门心窗结构能够很好地运用到后续车型的设计之中。A型车司机室侧门门心窗也采用了这种结构，效果良好。
图5 B型车门心窗
3.4 门框模块
门框是直接固定到车体钢结构上，为侧门安装提供支撑的重要连接部件。C型公铁车司机室侧门采用铝合金门框，通过自攻钉直接固定到车体钢结构上，安装简单，但不易拆卸维护，且装车后门框与车体间存在闪缝，影响整车美观。B型公铁车门框型材截面为乙型结构，与车体钢结构配合安装，具有较高强度，但对门框的制造和安装精度要求较高，制造或装车过程中若出现变形，整形十分困难。在此基础上A型公铁车门框型材截面改为圆角矩形，门框通过螺栓螺母连接方式与车体钢结构相连，拆装方便，易于维护，通过加装调整垫片的方式来保证门框与车体之间闪缝均匀，装车后，闪缝处涂打密封胶。
3.5 门锁模块
门锁决定了车门的开启和锁闭方式。C型公铁车司机室侧门直接采用铁路客车24-2号门锁，通过旋转把手控制车门开关，这种锁体型较大，外露部分与整车之间协调性差，不美观。B型公铁车采用按压式门锁，安装及操作简单，整车协调美观效果更佳。这种门锁及把手模块能够较好地应用到A型车和其他后续车辆上。
（a） （b） （c）
图6 公铁车司机室侧门门锁
4 结论
模块化设计既强调根据产品各部分功能和结构特点进行的局部模块划分和设计，又注重各模块安装后产品的整体性和可维护性。是一种高效适用的现代化设计方法，能够在很大程度上缩短设计周期，降低设计和维护成本。有利于提高产品的市场竞争力。
通过介绍和对比三种型式的公铁车司机室侧门设计上的差异性，凸显了模块化设计的优势，验证了将模块化设计理论应用到公铁车司机室侧门设计上的可行性，为后续车型司机室侧门的模块化设计提供参考依据。
参考文献：
[1]王淑琴．铁路客车内装内装模块化设计浅析[J]．铁道车辆，2002，40（5）：35～40．
[2]韩鹏飞，李磊．模块化设计在调车机车车体设计中的应用[J]．内燃机车，2009，11（5）：20～23．
[3]曲晓阳．综合检测车内部装饰模块化设计与研究[D]．北京．北京交通大学，2008．
[4]张建明，胡智勇，夏建华．限位臂式限位器的布置研究[A]．河南省汽车工程学会．第九届河南省汽车工程技术研讨会论文集[C]，2012，03．
论文作者:徐智勇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第10期
论文发表时间:2018/6/13
标签：侧门论文; 司机论文; 折页论文; 门框论文; 结构论文; 模块论文; 门板论文; 《基层建设》2018年第10期论文;