庹 霞 谷緒地 蘇 慈 肖淑梅

（唐山軌道客車有限責(zé)任公司產(chǎn)品研發(fā)中心，063035，唐山∥第一作者，工程師）

城際動車組模型車制作研究

庹 霞 谷緒地 蘇 慈 肖淑梅

（唐山軌道客車有限責(zé)任公司產(chǎn)品研發(fā)中心，063035，唐山∥第一作者，工程師）

通過模型車制作來驗(yàn)證城際動車組車內(nèi)選用的各功能部件的美觀性、舒適性、功能性和安全性等。介紹了城際動車組模型車的設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)重點(diǎn)等，展現(xiàn)了模型車設(shè)計(jì)制作的流程和理念。通過模型車制作來驗(yàn)證設(shè)計(jì)，提前解決裝車問題的理念值得今后新項(xiàng)目研發(fā)時借鑒。

城際軌道交通；動車組；模型車制作

Author's address R&D Center of Tangshan Railway Vehicle Co.，Ltd.，063035，Tangshan，China

城際動車組的研發(fā)設(shè)計(jì)基于我國近幾年成熟的高速動車組項(xiàng)目（包括CRH3、CRH5、CRH6、380BL、CJ1、CJ2等）和地鐵項(xiàng)目，其沿用并優(yōu)化這些項(xiàng)目中成熟、先進(jìn)且實(shí)用性強(qiáng)的成果，同時對這些項(xiàng)目近幾年的運(yùn)行故障進(jìn)行分析，用來指導(dǎo)城際動車組多故障部位的優(yōu)化設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)，保證城際動車組的運(yùn)行安全性、乘坐舒適性和快捷性等。

在城際動車組投入生產(chǎn)之前，有必要對車內(nèi)旅客界面所選用部件進(jìn)行試裝以驗(yàn)證設(shè)計(jì)效果。為此需要將車內(nèi)可見件和功能件全部試裝，即模型車制作。選取中間車平面布局圖的一部分進(jìn)行安裝，對部位之間的接口、安裝工藝，以及旅客界面時尚、簡約、美觀風(fēng)格的效果等加以驗(yàn)證，及時發(fā)現(xiàn)問題并改進(jìn)，以避免今后安裝過程中的返工，節(jié)約成本，縮短工期。

1　模型車設(shè)計(jì)要求

1.1模型車總體要求

（1）采用1：1的表現(xiàn)形式。

（2）車體采用木質(zhì)或其他易加工材料組裝而成。車外可見附件如前端、導(dǎo)流罩等均安裝齊備，可采用實(shí)物或模型形式安裝。

（3）內(nèi)部各部件盡量采用真實(shí)部件，并按照實(shí)車的接口方式進(jìn)行組裝。

（4）除了照明、信息顯示功能保留外，其他電氣功能均不要求實(shí)現(xiàn)。

1.2模型車制作的目的

（1）驗(yàn)證旅客界面工業(yè)設(shè)計(jì)效果和材料選擇的正確性。

（2）檢查設(shè)計(jì)接口的正確性、完整性。

（3）驗(yàn)證分供商的設(shè)計(jì)、制造、質(zhì)量保證能力。

2　模型車方案設(shè)計(jì)

模型車設(shè)計(jì)是在城際動車組項(xiàng)目總體方案的基

礎(chǔ)上，取出某一區(qū)域進(jìn)行真實(shí)部件的安裝，將安裝時

發(fā)現(xiàn)的問題以及安裝完成后的整車效果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析和改進(jìn)，以保證正式裝車時順利進(jìn)行。

城際動車組的模型車安裝主要是針對旅客可見界面，包括內(nèi)裝件、設(shè)備件和信息系統(tǒng)，以及能夠提供安裝接口的車體。

2.1城際動車組總體方案

城際動車組在簡約化的前提下，根據(jù)運(yùn)營需求，重點(diǎn)考慮司乘人員的需求，并充分利用車內(nèi)的空間增加列車定員。列車為4輛編組，各車型見圖1。

圖1　城際動車組車型圖

城際動車組客室區(qū)的內(nèi)裝及車內(nèi)、車下設(shè)備系統(tǒng)以模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、譜系化為設(shè)計(jì)理念，綜合250 km/h高速動車組及地鐵A型車的結(jié)構(gòu)、材料和制造工藝，采用低煙、無毒（低毒）、無鹵的非延燃性材料或防火材料；各部位和零部件設(shè)計(jì)創(chuàng)新、簡潔明快、具有良好的工藝性，利于安裝和檢修，充分體現(xiàn)人性化設(shè)計(jì)理念，同時考慮低成本、減重、氣密性、降噪等綜合性要求；內(nèi)裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)在滿足各種性能指標(biāo)的前提下不斷創(chuàng)新、優(yōu)化舒適美觀的旅客界面。

城際動車組充分考慮防火、疏散，以及高速運(yùn)行對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響，通過材料、結(jié)構(gòu)造型、工藝、意外傷害防護(hù)等實(shí)現(xiàn)安全性的設(shè)計(jì)理念。各部位采用

DIN 5510-2等級的防火標(biāo)準(zhǔn)。對于地板、邊頂板、中頂板等受力承載部件進(jìn)行了強(qiáng)度計(jì)算和試驗(yàn)驗(yàn)證，保證部件滿足EN 12663的強(qiáng)度要求。

根據(jù)CRH3、CRH380BL和CRH5型車車內(nèi)部件在運(yùn)用中出現(xiàn)的問題，對城際動車組的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，確保部件功能可靠性。

城際動車組在滿足旅客需求、保證旅客乘坐舒適度的基礎(chǔ)上，取消部件不實(shí)用的功能，提高部件實(shí)用性。

2.2模型車方案

模型車制作主要針對車內(nèi)內(nèi)裝件和設(shè)備件。截取Tp02車二位端（見圖1），制作木質(zhì)車體來安裝車內(nèi)實(shí)物部件。模型車的平面布局見圖2。

圖2　模型車平面布局

模型車主要包括木質(zhì)車體、內(nèi)裝件、設(shè)備件和乘客信息系統(tǒng)（PIS）。其中，車體主要包括木質(zhì)底架、木質(zhì)側(cè)墻、木質(zhì)車頂?shù)?；?nèi)裝件主要包括木地板、地板布、防寒材、側(cè)墻、邊頂板、中頂板、木間壁、門罩板、車頂二次骨架等；車內(nèi)設(shè)備件主要包括車窗、座椅、行李架、扶手、玻璃隔斷等；PIS主要為信息顯示系統(tǒng)、音頻信息系統(tǒng)、媒體播放系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

2.2.1車體方案

城際動車組車體主要以250 km/h動車組車體為基礎(chǔ)，在滿足車體強(qiáng)度和剛度的前提下，進(jìn)行大載客量、快速乘降和輕量化鋁合金車體設(shè)計(jì)。鋁合金車體結(jié)構(gòu)斷面如圖3所示。

模型車車體采用易加工的木質(zhì)件拼裝而成，其內(nèi)部需要設(shè)置其它設(shè)備安裝的接口。因此，原鋁合金車體C型滑槽和L型材上的接口，是通過直接將C型滑槽和L型材固定在木質(zhì)車體上來實(shí)現(xiàn)的。參見圖4。

模型車車體用專用框架托起并固定牢固，以防止傾翻。

圖3　高頂車體斷面圖

圖4　車體設(shè)置用來安裝內(nèi)裝設(shè)備件的C型滑槽

2.2.2內(nèi)裝件安裝

模型車的內(nèi)裝件在車內(nèi)可見的主要有邊頂板、中頂板、側(cè)墻、地板布、間壁柜、端墻、隔斷、平頂板，這些部件均為真實(shí)產(chǎn)品且均要安裝，其接口要求與實(shí)車結(jié)構(gòu)保持一致。內(nèi)裝效果圖如圖5所示。

圖5　內(nèi)裝效果圖

內(nèi)裝系統(tǒng)對車內(nèi)各部件起到遮蓋和裝飾的作用，并為電氣、空調(diào)等車內(nèi)設(shè)備提供安裝和維修接口，同時對車內(nèi)的保溫、隔熱、降噪、防火、導(dǎo)水性能等進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

（1）側(cè)墻板對車內(nèi)部件起到遮蓋、裝飾的作用。側(cè)墻設(shè)計(jì)充分借鑒CRH3動車組的成熟結(jié)構(gòu)及材質(zhì)，僅取消了卷簾檢查板，可通過行李架下罩板進(jìn)行維護(hù)檢修。同時，側(cè)墻板背面取消風(fēng)道，簡化了結(jié)構(gòu)。

（2）地板支撐主要起到支撐內(nèi)裝地板和固定車內(nèi)設(shè)備的作用，并為電氣布線和管路布置預(yù)留空間。內(nèi)裝地板支撐車內(nèi)各安裝設(shè)備，同時起到保溫、隔音作用。

（3）地板布具有保護(hù)地板、裝飾和防水功能。

（4）間壁柜選擇同CRH3動車組，用雙貼面膠合板材質(zhì)，僅在結(jié)構(gòu)上，間壁柜端角處采用同CRH5一致的型材圓弧過渡結(jié)構(gòu)，以有效保護(hù)間壁轉(zhuǎn)角在運(yùn)營中不受到損害，間壁柜結(jié)構(gòu)如圖6所示。間壁柜用于遮蓋車內(nèi)電氣控制柜和其它的功能單元，同時用于滅火器、垃圾箱等功能部件的存放。其門板打開角的極限值為95°，并安裝限位裝置。門板在解鎖后必須自動打開幾厘米。

圖6　間壁柜結(jié)構(gòu)圖

（5）平頂板通過頂板骨架與間壁柜、衛(wèi)生間等連接。平頂板上集成了揚(yáng)聲器、燈等元件，起到照明和信息傳遞的功能。為便于上方部件的維修，設(shè)置為可開啟式。平頂板結(jié)構(gòu)如圖7所示。平頂板是車輛通過臺區(qū)域及端部區(qū)域的裝飾部分，對車頂部件起到遮蓋作用，設(shè)有固定的和鉸接的零件。鉸接件裝有3點(diǎn)鎖機(jī)構(gòu)、限位機(jī)構(gòu)及折頁等。對于所有用四角鑰匙操作的鎖，應(yīng)確保統(tǒng)一的關(guān)閉方向和插銷的切孔的位置。在頂板圖紙中顯示鎖的關(guān)閉方向。

（6）邊頂板用來覆蓋行李架與客室中部頂板之間的區(qū)域，由玻璃鋼或復(fù)合材料制成。邊頂板的底部通過連接碼安裝在車體側(cè)墻C型滑道上，頂部通過彈簧卡片與頂板吊碼插接。頂板吊碼通過螺栓安裝在中頂板型材上。邊頂板之間的連接通過插條插入到邊頂板端部的槽中。邊頂板與中頂板之間布置通長的照明光源。邊頂板結(jié)構(gòu)如圖8所示。

圖7　平頂板結(jié)構(gòu)

圖8　邊頂板結(jié)構(gòu)

（7）中頂板采用1.5 mm鋁板彎曲成型，整體外形呈圓弧狀。中頂板與邊頂板之間設(shè)有隱形光源。中頂板與頂骨連接。頂板上設(shè)計(jì)成多孔狀以便于室內(nèi)通風(fēng)。頂板背面設(shè)有加強(qiáng)筋，其與頂板之間采用結(jié)構(gòu)膠粘接。頂板背面四周用鋁型材組成框架，鋁型材框架與頂板背面采用結(jié)構(gòu)膠粘接，頂板四周翻邊與鋁型材框架之間不使用膠粘接而采用斷續(xù)角焊縫方式焊接。中頂板結(jié)構(gòu)如圖9所示。

圖9　中頂板結(jié)構(gòu)

（8）門罩板對門機(jī)構(gòu)起遮蔽作用。沿車體縱向，塞拉門罩板與玻璃間壁、櫥柜、側(cè)墻和衛(wèi)生間墻壁相鄰。門罩板覆蓋車門入口的元件并直接與車門

入口銜接，特別是通過垂直排布的彈性塞條（毛氈、橡膠條等）與櫥柜和玻璃隔斷連接。塞拉門罩板與地板之間留有均勻縫隙，便于打開。門罩板結(jié)構(gòu)如圖10所示。

2.2.3車內(nèi)設(shè)備

車內(nèi)所見設(shè)備系統(tǒng)部件主要包括車窗、內(nèi)門、座椅、行李架、滅火器、緊急錘、扶手、外端門等，這些在旅客界面可見的設(shè)備均應(yīng)按照實(shí)車的結(jié)構(gòu)與部件進(jìn)行安裝。

圖10　門罩板結(jié)構(gòu)圖

（1）門：塞拉門不安裝，車體一側(cè)為塞拉門位置，作為模型車進(jìn)口，另一側(cè)要制作出塞拉門關(guān)閉狀態(tài)下的效果，但不要求開閉等功能，并要安裝兩側(cè)塞拉門內(nèi)部操作面板與外部操作面板。城際動車組的側(cè)門以可靠性、安全性及便乘性為原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)當(dāng)前動車車門運(yùn)營情況，選用與CRH6型動車組相同方案的塞拉門。

（2）側(cè)窗：側(cè)窗結(jié)構(gòu)采用CRH5型動車組車窗結(jié)構(gòu)，尺寸按城際車的特點(diǎn)適當(dāng)加大，車窗玻璃結(jié)構(gòu)根據(jù)速度特點(diǎn)取消夾層結(jié)構(gòu)。車窗分為普通側(cè)窗、緊急車窗。車窗由內(nèi)框和外框組成，內(nèi)框與外框之間通過螺栓連接。車窗玻璃為安全中空玻璃，外層為5 mm灰玻璃，內(nèi)層為4 mm LOW-E玻璃。玻璃粘接在內(nèi)框上。車窗與車體之間的連接為粘接式結(jié)構(gòu)，如圖11所示。

（3）座椅：座椅采用固定座椅形式，不設(shè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及小桌板等附件機(jī)構(gòu)，靠背上設(shè)扶手方便行車過程中乘客抓握使用。座椅寬450 mm，深460 mm，高430 mm。座椅安裝結(jié)構(gòu)基本與CRH380BL型動車組座椅相同，采用掛腿與座椅安裝型材連接。椅腿與地板預(yù)埋補(bǔ)墻連接。具體安裝形式如圖12所示。

（4）行李架：行李架設(shè)計(jì)參照CRH3型車的設(shè)計(jì)理念，并根據(jù)總體美工方案，對CRH3型車的行李架造型和材質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化。行李架主承載面采用鋁型材之間夾鋼化玻璃，美觀大方，方便乘客實(shí)時查看行李情況，并具有良好的抗磕碰性能（見圖13）。行李架前后型材為鋁型材，后墻板和下蓋板為鋁板，端部罩板和覆蓋板為玻璃鋼材質(zhì)。行李架安裝座通過T型滑塊安裝在車體C型槽上。行李架拉桿一端安裝在行李架安裝座上，另一端連接兩個行李架兩側(cè)托架。行李架后墻下部插接在行李架后端型材上的插槽中，后部下U型筋插在掛鉤突出的支點(diǎn)上。具體安裝形式如圖14所示。

圖11　側(cè)窗安裝結(jié)構(gòu)

圖12　座椅安裝圖

圖13　行李架方案

圖14　行李架連接結(jié)構(gòu)

2.2.4PIS

PIS通過聲音和視覺信息，使旅客及時準(zhǔn)確掌握旅途相關(guān)信息。PIS的設(shè)計(jì)主要從乘客舒適性的角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)自主化、輕量化設(shè)計(jì)，滿足不同人員的需求。根據(jù)乘客對列車基本乘坐信息的需求，PIS按照功能劃分為信息顯示、音頻信息、媒體播放和視頻監(jiān)控等4個子系統(tǒng)

PIS的主要設(shè)備有系統(tǒng)控制器、車廂控制器、司機(jī)室監(jiān)控屏、廣播控制盒、揚(yáng)聲器、車內(nèi)外信息顯示器、動態(tài)地圖、車內(nèi)電視、攝像頭、乘客緊急對講等。

（1）信息顯示子系統(tǒng)：信息顯示子系統(tǒng)主要包括車內(nèi)外區(qū)間顯示器和車內(nèi)LCD（液晶顯示）動態(tài)地圖。車外區(qū)間顯示器提供車次號，車廂號，交替顯示始發(fā)站、終點(diǎn)站以及當(dāng)前站點(diǎn)信息，如圖15所示。車內(nèi)信息顯示器用于顯示車輛的始發(fā)站、終到站、途經(jīng)站、車次號、車廂號，以及當(dāng)前的溫度、速度、時間等信息，還可以滾動顯示其它的旅客信息。車內(nèi)LCD動態(tài)地圖固定顯示當(dāng)前時間、車廂號、開門側(cè)、全程所有站點(diǎn)，點(diǎn)亮當(dāng)前站點(diǎn)，滾動顯示乘客所需的其他車輛信息等，如圖16所示。

圖15　車外區(qū)間顯示示意圖

圖16　車內(nèi)動態(tài)地圖顯示效果圖

（2）媒體播放子系統(tǒng)：在客室內(nèi)部設(shè)置媒體播放顯示屏，播放提前錄制的視頻節(jié)目。媒體播放顯示屏播放的節(jié)目由主機(jī)統(tǒng)一控制，安裝在客室玻璃隔斷上。此項(xiàng)旅客信息是需要在模型車上安裝實(shí)現(xiàn)的（見圖17）。

圖17　電視安裝實(shí)物圖

3　模型車實(shí)施分析

模型車按照實(shí)車安裝方案進(jìn)行安裝，其實(shí)物圖見圖18。安裝過程中發(fā)現(xiàn)了車內(nèi)部件之間的干涉問題，同時也發(fā)現(xiàn)了很多需要改進(jìn)的部件結(jié)構(gòu)。

安裝過程中發(fā)現(xiàn)的問題圖片參見圖19所示。當(dāng)然不只是這三種問題，但是出現(xiàn)的問題基本都是可以及時改正的。雖然模型車制作周期較長，但在這個長期的更改過程中改進(jìn)了所有安裝時出問題的部件，完善了設(shè)計(jì)方案，為后續(xù)動車組大批量生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

圖18　模型車實(shí)物圖

圖19　模型車安裝過程中問題

4　結(jié)語

城際動車組內(nèi)裝設(shè)備的設(shè)計(jì)堅(jiān)持以人為本的設(shè)計(jì)理念，在充分消化、吸收、創(chuàng)新A型地鐵車輛和250 km/h動車組既有技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過合理布局、人體工程學(xué)、內(nèi)飾風(fēng)格的設(shè)計(jì)，從易于維護(hù)的角度對部分產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，整體保持了動車組產(chǎn)品風(fēng)格的一致性，提高了乘坐的舒適性。

模型車制作對小區(qū)域全套部件進(jìn)行安裝驗(yàn)證，在制作過程中發(fā)現(xiàn)問題并及時解決問題，完善了設(shè)計(jì)方案，保證了后續(xù)整車的順利安裝，同時能縮短工期，節(jié)約成本。

［1］ 張曙光.CRH5型動車組［M］.北京：中國鐵道出版社，2008.

Model Manufacture of Intercity Motor Car Set

Tuo Xia，Gu Xudi，Su Ci，Xiao Shumei

To verify the aesthetics，amendity，function and safety of the vehicle components in the manufacture of intercity motor car set model，the design requirements，design consideration，design draft and the emphasis points in the design are introduced，so as to demonstrate the technological process and design concept of the train model.It is significant and positive by producing a model train to test the design idea and solve problems before quantity production of motor car set vehicles.

intercity rail tansit；motor car set；model manufature

TB 476：U266.20

10.16037/j.1007-869x.2015.07.017

2013-10-17）