时速160公里动车组侧顶模块结构介绍

时速 160公里动车组侧顶模块结构介绍

王潇雨

（中车南京浦镇车辆有限公司，江苏 南京 210031）

摘要：针对25型客车侧顶板局部轮廓度不达标的情况，分析了车顶结构存在的不足，在160公里动车组项目上进行了结构优化，设计了侧顶模块结构，通过强度计算和现车试制进行验证，完成设计优化。

关键词：铁路客车；车体结构；侧顶；

随着轨道交通行业不断发展，不仅要求列车舒适快捷，对车辆的美观程度要求也越来越高。时速160公里动车组（浦镇公司生产）设计时采用了25型车的直车体断面，侧墙位置为平面，墙板平面度容易保证，但是车顶两侧的圆弧结构在生产时容易超差，需进行结构优化。

1. 25型客车侧顶结构介绍

25型客车车顶为板梁结构，在车顶反装工位，先定位顶板，弯梁、纵梁经工装夹具定位压紧后，与顶板组焊一体，形成骨架蒙皮结构。

车顶两侧顶由侧顶板、侧顶弯梁及车顶边梁组成，如图1所示，因结构限制，此部分一直通过散组装的方式成型。侧顶板为辊弯件，侧顶弯梁为帽型断面压制件，两者接合面都为车顶圆弧。由于零件成型工艺的限制，两零件轮廓度存在制造误差，侧顶弯梁与侧顶板组装时，两圆弧贴合面部分位置存在间隙，通过弯梁上的塞焊孔组焊后，此间隙造成侧顶部位侧顶板的轮廓度降低，顶板外表面局部出现凹凸不平。同时，在圆顶与平顶拼接位置，由于结构断面突变，造成侧顶板拐点位置（图2圈中所示）应力集中，造成此位置焊后易发生塌陷，效果难达预期。25型车侧墙油漆后平面度可以达到0.5mm/m，但是侧顶板焊后轮廓度部分位置超过2mm/m的制造误差，油漆后顶板出现的凹凸会更明显，降低了整车外观质量。

车顶边梁

侧顶弯梁

侧顶板

图1 25型客车侧顶结构及断面

图2 车顶结构示意

现有的侧顶结构，因结构的限制，存在以下不足：1、产品外观质量不理想，即侧顶位置的直线度、面轮廓度达不到要求；2、采用散组装方式成型，模块化程度不足，制约生产效率；3、只能在车顶胎位散装，无法针对侧顶各零件制作专用的工装夹具，制约了产品的精度和质量。

2. 侧顶模块方案介绍

160公里动车组重新设计了侧顶结构所涉及的侧顶板、弯梁及车顶边梁等零部件，车顶边梁由角型折弯件改为辊弯件，结构断面如图3所示，相比原角形边梁，增大了边梁的断面，提高了车顶结构的整体刚度，上下接口位置设置了凹槽，保证墙板搭接后外表面平整。在平顶、圆顶拼接处增加纵梁（见图3），形成侧顶模块框架结构，组装时方便吊装，并提高了侧顶的整体强度；同时更改了侧顶模块与中部端顶的连接方式，更改原结构中中部端顶弯梁的结构，使平顶的侧顶部分与圆顶的侧顶部分形成一个整体，进一步提高了结构的强度，有效地解决了此处应力集中的问题。

纵梁

弯梁

侧顶板

边梁

图3 侧顶模块局部结构及断面示意图

25型客车在平顶圆顶结合位置，因局部应力较大，车体内外都增加了补强结构，使结构复杂化。经过结构优化之后，车顶的刚度及强度提高，静强度计算结果表明，车顶最大应力点还是出现在此截面突变处，但最大应力小于车体材料的许用应力，无需增加补强即可满足要求。

图4 车顶纵向压缩工况应力云图

侧顶模块化的结构，可以在生产时使用工装夹具保证尺寸，使产品精度得到了有效地控制；重新设计的顶板与弯梁，经工装压紧后，贴合严密，解决了顶板轮廓度超差的问题。没有了原反装胎位的限制，可以实现各个角度的焊接，提高了焊接质量。侧顶模块装车后，直线度、轮廓度都有较大提升。

3. 结论

通过对25型车侧顶结构的优化设计，提高了车体刚度及强度，提升了生产效率，改善了车体外观质量。已在时速160公里动力集中动车组上成功运用，可作为其他铁路客车项目的参考。

[1]王卫.25型客车的模块化研制.铁道车辆[J],2006,9.