摘要：介绍了一般内藏门的不锈钢车辆底部结构，对内装地板进水原因进行浅析，提出了一些内装地板防水密封结构优化思路。
关键词：内藏门；不锈钢；防水；密封
1 概述
城轨车辆客室车门类型很多，比较常见的为塞拉门和内藏门两种结构，塞拉门主要优点：外观美观，密封性较好，高速运行时，空气阻力小，噪音小，降低能耗，但故障率高，不能抵抗大客流；内藏门优点为结构简单，耐用，故障率低，能抵抗大客流，但密封性不好，美观性差。因两者各有优缺点，故用户根据运营需要，都广泛使用。内藏门因其结构及安装特点，在露天线路的下雨天气运营过程中，雨水容易沿着车门流进车辆内部，故在车辆结构设计时，需要考虑防水密封，防止雨水进入到内装地板内部，水一旦进入到内装地板内部，可能影响铝蜂窝、减震垫等部件的性能。生产制造企业也越来越注重这些细节问题，故在车辆交付前的淋雨试验验证中会验证雨水是都进入到内装地板内部。通过多项目淋雨试验发现内藏门结构的不锈钢车辆更容易进水。因影响车辆地板进水的因素很多，如车门结构及与车体安装结构、雨量大小，车辆内部结构等，本文仅对内藏门的不锈钢车辆结构进行浅析进水原因及优化建议。
2 车辆防水结构介绍
不锈钢车辆底部结构一般由车体底架、减震垫、防寒棉、铝蜂窝地板、地板布等部分组成。如图1所示，不锈钢轨道车辆为了轻量化，车体底架地板一般采用不锈钢波纹地板，为了满足车辆防寒保温性能，降低能耗，在铝蜂窝地板和车体地板之间一般还设置防寒材料。为防止水进入内装地板内，长期浸泡减震垫、铝蜂窝及防寒材，对这些部件性能、使用寿命造成影响，往往在铝蜂窝周边采用胶黏剂进行密封，防止水从周边进入到内装地板，在门的活动区两端焊接挡水板或胶黏剂进行封堵，防止雨水纵向贯通，减少非门活动区域胶黏剂粘接缺陷带来的进水风险；在门的活动区域设置排水孔，水进入门活动区域后能后迅速排出，防止积水，慢慢渗透到地板内，或车辆在坡道上运行或受到冲击或制动时，防止水进入到内装地板上，以致进入客室区。
图1车辆底部结构示意图
3 进水分析
通过上述对车辆结构介绍，在设计上进行了考虑了防水问题，理论上地板不会出现进水现场，但在实际的淋雨试验时发现仍有部分车辆出现地板进水现象。在大量的试验中发现内藏门结构的铝合金项目几乎没有出现地板进水现象。为了研究不锈钢产品进水原因，首先对铝合金结构产品进行分析。
铝合金项目底架地板为中空结构，有很好的防寒保温性能，在底架上一般不设置防寒材。根据结构对比，铝合金结构车辆主要差异为车体底架边梁门槛位置的结构不同，如图2为两种不同结构的边梁示意图，第一种为带斜面的边梁结构，门安装位置正位于斜面处，在门区不用单独设置排水管，水进入到门槛后从斜面迅速流出；第二种为直面的边梁结构，通常会在门活动区会设置排水管，水进入到门区后，通过排水管排出。
根据结构对比分析，铝合金和不锈钢车辆在防水密封的结构原理一致，通过细节分析，不锈钢产品的地板进水主要有以下因素造成。
一、结构设计不合理
设计不合理往往是造成内装进水的主要因素，因不锈钢结构的复杂性，在结构设计中往往更容易会忽略一些设计细节，导致设计本身存在缺陷。往往这样的缺陷在试验时容易暴漏。如在侧墙两侧设计有设备安装座，为避开安装座，往往会在铝蜂窝上开缺口，若结构或公差考虑的不合理，安装座与铝蜂窝间隙过小，甚至无间隙，将导致无法施胶，无法密封铝蜂窝，水直接进入内装地板。这类原因造成的进水容易发现，并能进行针对性的整改。
图2铝合金边梁结构对比示意图
二、粘接缺陷
在粘接方案上不锈钢和铝合金项目相同，但不锈钢产品的铝蜂窝周边区域结构复杂：底架地板与铝蜂窝之间增加了防寒材保温材料，铝蜂窝安装高度增加，也将导致胶缝高度增加；底架为波纹地板，铝蜂窝周边部分处于波峰位置，部分处于波谷位置，在波谷处的胶缝高度又将增加，粘接施工位置比较靠近侧墙，施胶的空间本身较小，胶缝高度的增加，大大增加了施胶难度及粘接质量检查难度，加上粘接区域的结构复杂给粘接前表面处理也带来较大的难度。从粘接密封结构可以看出，要保证密封，胶黏剂与底架波纹板的粘接质量尤为重要，而粘接后该位置的质量无法检验，故粘接失效的风险远远大于铝合金产品。这类原因造成的进水很缓慢，很难被发现。
三、车体结构的特殊性
不锈钢车体与铝合金车体结构有较大的差异，铝合金车体在侧墙与底架连接处焊缝少，往往采用纵向连续焊缝或底架型材自身结构设计在横向形成密封屏障。不锈钢车体的侧墙由骨架和蒙皮组成，蒙皮往往采用2mm不锈钢，因侧墙蒙皮在外表面通常为免涂装，为保持较好的平面度，侧墙蒙皮和侧墙骨架及底架边梁采用电阻点焊，侧墙骨架与底架边梁上部采用电弧焊，侧墙与底架连接不能像铝合金结构的车体一样密封，门区进水后，还可能沿着侧墙蒙皮与边梁的夹层在纵向长度流动，甚至流动到端墙，再从没有密封或密封缺陷处进入到内装地板内。
另外不锈钢车体刚度往往比铝合金车体差，同类型的车体刚度对比，不锈钢底架边梁处的下垂量相对铝合金边梁要大，即相对变形大，如胶黏剂变形小于车体变形，将导致粘接失效，该特殊性可能导致不锈钢车辆的胶黏剂比铝合金车辆更容易失效。
四、其他因素
地板布表面结构缺陷或结构失效，从地板表面进水，这种缺陷在淋雨试验往往很难被发现，一般出现在运营过程中，如地板布之间粘接缺陷，安装座连接位置密封胶缺陷，水主要来源于车辆清洗不当，在清洗过程中使用大量的水。
4优化建议
经过上述分析，建议从以下几个方面进行优化：
车体底架结构优化，降低对胶黏剂的依赖，根据上述结构介绍，通过焊接挡水边或波纹地板成型为挡水边功能，在内装地板周边形成一道防线，防止水进入到内装地板区域，该方案也便于检验，提高可靠性。如结构允许，可以在侧墙与底架处也设置一道挡水边，防止水进入到侧墙蒙皮与底架边梁夹层。
车体刚度优化，增加刚度，尤其是靠近边梁区域的刚度，减少车辆变形对胶黏剂的影响。
胶缝结构优化，将依靠胶缝底部防水优化为胶缝表面防水，容易施工，容易检查，即使胶黏剂内部出现缺陷，也不影响密封性能。
合理布置门区排水结构，根据车门结构，合理设置排水孔位置，排水孔大小等，确保进入到门区的水要迅速排出。
地板内部排水结构设计，如结构的特殊性，无法杜绝水进入到地板内部的隐患，可以在内装地板区域设置排水结构，如在地板下部设计排水孔，对隔音要求不高的车辆，可设置通孔排水孔，对隔音要求较高的车辆，可设置积水结构的排水装置，定期将水排出。
另外，胶黏剂的选择及施工工艺优化也是一个重要项点，可根据实际的结构需要选择胶黏剂及合理的施工工艺。
参考文献
[1]EN12663-2000铁路应用-铁路车身的结构要求
[2]GB/T7928-2003地铁车辆通用技术条件
[3]蒋忠城刘永强.时速100km带内藏门车辆车体结构设计
作者简介
许晶晶（1983-01），男，汉族，籍贯：河南省三门峡市，当前职务：车体结构设计师，当前职称：工程师，学历：硕士，研究方向：轨道车辆车体结构。
论文作者:许晶晶,张海波
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/2
标签：结构论文; 底架论文; 地板论文; 车体论文; 车辆论文; 蜂窝论文; 铝合金论文; 《电力设备》2018年第17期论文;