关键词：动车组；行李架；组装
引言
动车组行李架作为动车内装的重要组成部分，分为三个主要部分：端部托架、型材框架和隔板，它们的链接方式有插接、螺钉连接等连接方式。具有强度高、防潮、防火、抗风压、抗地震、寿命长及加工安装方便等优点。对于行李架的设计，两个托架间的跨距非常重要，当跨距在1m左右时对设计要求不高，容易达到设计要求。但动车组行李架一般跨距在2m左右，因此，对其结构的设计尤为重要，特别是要考虑行李架在中部的变形。其次，应该选择合适的螺栓以满足静态强度及疲劳要求。
1行李架结构与材质
动车组行李架主要由托架、型材框架和承载面板3个部分构成，通过插接、压接、螺钉连接等方式组装固定。其中，承载面板主要有铝板、钢化玻璃板和聚碳酸酯隔板3种形式。现以某型号动车组行李架(长度2040mm)为例介绍其结构组成。行李架由左右托架、前型材、承载面板、后型材、拉杆、支架、销轴等部件构成。现保持结构不变，只更改承载面板材质，通过行李架受力及变形情况探讨钢化玻璃板承载与聚碳酸酯板承载的差异性。
2存在的问题
2.1行李架端部结构
通常情况下，行李架覆盖整个客室，仅在客室两端部位置通过覆盖板过渡到客室圆头、间壁、门罩板等部件。从既有动车组现车行李架的组装效果来看，端部堵头与端部覆盖板、下盖板处，端部覆盖板与行李架后墙挡缝板处，端部覆盖板安装用外露扣盖处均存在缝隙处理不均、组装后相邻件平面度无法保证和覆盖板螺钉点分布不合理等问题。根据行李架各部件的安装顺序，端部位置属于最后安装的部件，必须考虑公差预留、安装件的精度与组装工艺性等问题。
2.2行李架之间及其与下盖板、后墙板之间的结构
动车组行李架分块一般都在窗垛中心，每块行李架的长度随客室侧窗间距而不同。作为侧墙与顶板之间的分割区域，后墙板之间、下盖板之间一般设挡缝条，下盖板上一般集成电气件以满足检修需求。不同项目行李架在上述接口之间的处理方式随行李架整体的安装形式会存在差异，如拉杆式、全悬臂式等，在细节处理形式上略有不同。行李架与行李架之间，行李架与后墙板、下盖板之间，除了造型要求不同外，对于行李存放的实用性、组装工艺性和零部件加工误差考虑很少，从而造成现车调整困难、后墙板需要更换安装紧固件等问题。更重要的是，内饰面拼接缝隙很多且都是外露面，组装耗时。
2.3行李架与车体安装结构
既有动车组行李架与车体的安装形式有２种：通过行李架安装座二次挂装、直接与车体连接。无论哪种形式均需要根据总体要求、内饰造型要求、车体环境等因素平衡后选择最佳的一种。因行李架主体安装形式不同，引起的相关部件接口方式也要匹配设计。行李架之间拉杆位置的挡缝板存在与端部型材件断层的问题，且后墙板安装后内饰效果比较差。因受环境等因素的影响，行李架的安装较为困难，２个行李架之间的缝隙处理不良，易造成内饰效果不好。此外，后墙板安装后还存在磕碰行李的问题。
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3解决措施与建议
行李架作为内饰侧墙与顶板之间的分割区域，同时又起到承载旅客行李的作用，并给车电部位的扬声器、阅读灯等电气件或设备件提供安装接口，因此行李架的整体设计风格、组装后的内饰效果都对整个内饰面起到画龙点睛的作用。
3.1行李架的典型结构
基于现有动车组行李架部位易发生的问题，本文提出以下３种典型结构形式。（１）对于端部覆盖板与端部堵头之间的接口，在端部堵头位置预留公差伸缩槽，且此处对接缝隙不外露，降低了现车组装要求。（２）２个行李架在后端梁位置自然缝隙对接，确保下盖板外观接口的一致性，对于有电气件安装需求的独立设缝隙罩板，以满足现车维修的需求。下盖板之间的接口方式除了从造型上减少拼装缝隙外，每个行李架之间预留一段下盖板作为公差消耗，并可根据现车安装误差进行样装，从而不会影响最终安装效果。（３）后墙板下方位置的安装形式选择隐藏式，既避免了选用外露螺钉存在磕碰行李的问题，还简化了内饰面，实用性更强。另外，以往行李架端部覆盖板在现车安装座上下套，正面采用螺钉加装饰扣盖的安装形式，装饰扣盖需与螺钉匹配，且扣盖需从欧洲采购（国内暂无厂家可提供），采购周期较长。扣盖外露，既影响车内美观，还存在丢失的风险，且现车配装工作量比较大。目前，通过调整行李架端部覆盖板的安装结构形式，上方采用与安装座插接（自下而上），下方采用螺钉连接，既可避免扣盖正面外露问题，又减少了现车配装工作，同时避免了长周期物料的采购。
3.2行李架的设计思路
一般来说，行李架包括单个行李架模块、后墙板、下盖板、端部覆盖板、端部堵头、挡缝条等部件。单个行李架模块包括前后左右框架梁、中间承载板（玻璃、ＰＣ板或其他材质等）。后方框架梁对后墙板、下盖板起到承上启下的作用，需要综合考虑接口形式。目前，各动车组均要求单个行李架模块能够调换，对于易损坏部件（尤其是中间承载板）应易于更换。结合行李架的整体承载要求、功能部件接口需求和内饰美工造型要求，在方案设计阶段就需要根据总体输入进行综合分析及评估，选择行李架与车体的安装方式，并根据内饰美工外轮廓线的输入，绘制好行李架的初始断面。同时，对行李架进行人机工程分析及有限元分析，以确保行李架满足其功能需求和强度要求，以及对行李架各主要组成件进行设计优化。接下来，对行李架后墙板、下盖板、端部覆盖板等子部件进行内部细节设计，糅合整车的密封、减振、防火、环保要求以及组装工艺性等因素，着重对现车已发生的惯性问题提前规避，平衡利弊，选择适合本公司工艺水平的设计结构。
3.3行李架选材
原行李架结构不变的情况下，聚碳酸酯板承载位移量比钢化玻璃板要大，且前型材位移量影响托架和型材的应力大小。前后型材的抗弯截面系数对行李架的位移量影响显著，特别是前型材的抗弯截面系数，其影响最为明显。因此，在设计行李架时，需要综合考虑，如果对行李架抗变形要求高，就需要选用抗弯截面系数较大的型材。型材与托架的连接可以选用M5及以上的螺栓。托架与车体连接的螺栓最好选用M8及以上的螺栓，也可以选用高等级（如10.9级、12.9级）的M6螺栓。前型材的位移量影响托架和型材的应力大小，而前型材的位移量由其抗弯截面系数决定。当前型材的变形量较大时，对托架结构需要更高的设计要求。聚碳酸酯板具有密度小，质量轻、可塑性好的优势，适用于动车组行李架承载面板，但同时应考虑加强框架的强度。
结语
近年来，随着工业水平的提高以及对美观性需求的增大，通常选择钢化玻璃板或聚碳酸酯板作为承载面板，其优点是表面通透方便旅客查看行李，且能增强动车组客室光亮度。行李架设计时，面板材料和结构的选择与设计显得非常重要。
参考文献
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[3]王晓明，宋晓文，刘德刚，等．动车组行李架支座结构拓扑优化设计［J］．铁道车辆，2013，51(2):11．
论文作者:赵志敏
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第20期
论文发表时间:2020/4/28
标签：行李架论文; 车组论文; 盖板论文; 型材论文; 托架论文; 结构论文; 螺钉论文; 《科学与技术》2019年第20期论文;