SS4G司机室遮阳帘优化研究

SS4G司机室遮阳帘优化研究

马国超

中铁三局集团有限公司运输工程分公司     山西省晋中市030600

摘要：随着铁路运输技术的不断发展，司机室工作环境对于列车运行的安全性和驾驶员的舒适度显得尤为重要。遮阳帘作为司机室的重要部件，其设计优化不仅能够有效遮挡阳光，减少紫外线对驾驶员的伤害，还能提升驾驶室的隐私性和舒适度。本文基于SS4G型电力机车，针对其司机室遮阳帘的材质、结构、安装方式及调节功能等方面进行优化研究，旨在提出一种更加高效、便捷、舒适的遮阳帘设计方案。

关键词：遮阳帘； 司机室

引言

SS4G型电力机车作为我国铁路运输的主力车型之一，其司机室的工作环境直接关系到列车运行的安全与效率。在夏季高温和阳光强烈的情况下，司机室内部的温度和光线条件对驾驶员的注意力和舒适度产生显著影响。因此，优化司机室遮阳帘的设计，对于提升驾驶员的工作效率和舒适度具有重要意义。

太阳光炫光对司机的影响主要体现在两个方面：一是直射司机眼睛造成视觉障碍；二是通过前窗玻璃折射后影响显示屏的可见度。太阳光角度的变化规律、司机的位置、身高以及前窗玻璃的折射等因素均会影响炫光程度。

一、材质优化

1.1 材质依据

随着铁路技术的不断进步和列车运行速度的提升，司机室作为列车运行控制的核心区

域，其内部环境的舒适性和安全性显得尤为重要。遮阳帘作为司机室前窗的重要组成部分，不仅能够有效阻挡阳光直射，提高驾驶员的视觉舒适度，还需满足严格的防火、振动、冲击、粘接、环保及噪声控制等性能要求。目前市场上常见的遮阳帘材质包括黑色网状网、铝箔、绒布等。这些材质各有优缺点，如黑色网状网具有良好的透气性和遮光效果，但耐用性较差；铝箔材质能有效反射阳光，但安装和拆卸不便；绒布材质虽然美观舒适，但遮光效果相对较弱。本文基于表1所列的各项标准，对SS4G司机室遮阳帘的优化研究进行探讨，旨在提升遮阳帘的综合性能，确保司机室的整体安全性和舒适性。遮阳帘性能要求及标准依据：

1.2 材质分析

1.2.1 防火性能

根据EN45545-2：2020《铁路应用机车车辆防火第2部分：材料和零件的防火性能要求》，SS4G司机室遮阳帘需达到HL2级防火等级。这意味着遮阳帘在火焰传播测试、热释放速率测试、烟密度测试及烟毒性测试中需满足特定参数要求（见表2）。特别是面料选择需遵循R1指标，确保在火灾情况下能有效减缓火势蔓延，减少烟雾和有毒气体的产生，保障机车乘务员的生命安全。[1]

表 2 遮阳帘面料选择 R1 的指标要求

1.2.2 振动与冲击性能

列车在运行过程中会经历各种振动和冲击，因此遮阳帘必须具备良好的抗振抗冲击能力。依据IEC61373：2010《铁路应用车辆设备冲击和振动试验》[2]及GB/T21563—2018

《轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验》[3]，遮阳帘的设计需考虑其在极端工况下的稳

定性，确保不会因振动或冲击而脱落或损坏，影响驾驶安全。

1.2.3 粘接性能

遮阳帘的安装和固定依赖于其粘接性能。根据DIN6701（所有部分）《轨道车辆及其构件的粘接》，遮阳帘的粘接材料需满足高强度、耐久性和环境适应性要求，确保在长期使用

过程中不会因粘接失效而导致遮阳帘脱落。[4]

1.2.4 环保性能

随着环保意识的增强，遮阳帘的环保性能也日益受到重视。TB/T3139—2020《机车车辆非金属材料及室内空气有害物质限量》替代了旧版标准，对遮阳帘材料中的有害物质含量提出了更严格的要求。遮阳帘应选用无毒、无害、低VOC（挥发性有机化合物）的材料，

保障司机室内空气质量，维护驾驶员健康。[5]

1.2.5 噪声控制

司机室的噪声水平直接影响驾驶员的注意力和工作效率。根据ISO3381：2005《铁路车辆内部噪声的测量》和ISO3095：2013《声学轨道交通轨道车辆发出的噪音测量》，遮阳帘的设计需考虑其对噪声的隔离效果，通过合理的结构和材料选择，降低外界噪声对司机

室的干扰，提升驾驶环境的舒适度。[6]

1.3 遮阳帘优化策略

1.3.1 材料选择

①防火面料：选用符合指标要求的防火面料，如阻燃纤维混纺材料，确保遮阳帘在火灾中具有良好的自熄性和低烟低毒特性。

②粘接材料：采用高性能环保型粘接剂，确保遮阳帘与安装框架之间的牢固粘接，同时满足环保要求。

③隔音材料：在遮阳帘内部或背面添加隔音层，如多孔吸音材料，提高遮阳帘的隔音效果。以增加舒适度和耐用性。[7]

这种复合材质既能保证良好的遮光效果，又能提升遮阳帘的整体性能。

1.3.2 结构设计

增强结构：优化遮阳帘的骨架设计，采用高强度轻质材料，增强遮阳帘的抗振抗冲击

能力。便捷操作：设计易于操作的手动或电动控制系统，确保驾驶员能够方便快捷地调节遮

阳帘的开合状态。

1.3.3 维护与保养

定期检查：建立遮阳帘定期检查制度，及时发现并处理潜在问题，确保遮阳帘始终处于良好状态。

清洁保养：定期清洁遮阳帘表面，去除灰尘和污垢，保持其良好的透光性和美观性，

后续可开展具有一定自洁性材料加以整合。

1.4 结论

通过对SS4G司机室遮阳帘的优化研究，结合表1所列的各项标准要求，我们可以从材料选择、结构设计和维护保养等方面入手，全面提升遮阳帘的综合性能。优化后的遮阳帘不仅能够有效阻挡阳光直射，提高驾驶员的视觉舒适度，还能在防火、振动、冲击、粘接、

环保及噪声控制等方面表现出色，为司机室创造一个更加安全、舒适的工作环境

二、结构与安装方式优化方案设计

探讨SS4G司机室遮阳帘的结构与安装方式优化，特别是针对现有手动卷轴式遮阳帘在高度调节与稳定性方面的不足，提出电动卷轴式遮阳帘的优化方案。

遮阳帘的结构和安装方式多种多样，结构中主要包括卷轴式、固定座、端塞、定位杆和回位弹簧等。不同的安装方式对遮阳帘的稳定性和使用便利性有着重要影响

SS4G司机室现用的遮阳帘为手动卷轴式，遮阳帘一般由罩管、导轨、卷筒（含驱动机构）、帘布及驱动机构等部分组成(如图一)。罩管用于遮挡驱动机构，导轨为帘布的运动轨道，确保帘布收放时的平整性。帘布可向下打开和向上收起，也可在滑道长度范围内任意位置停止。虽然操作简便，但在调节高度和稳定性方面仍有待提升。[8]

图1 手动遮阳帘典型结构

2.1 现有遮阳帘系统分析

当前SS4G司机室广泛采用的手动卷轴式遮阳帘，该系统虽然操作相对简单，但在实际使用中暴露出几大问题：一是手动调节高度不够精准，尤其是在高速行驶或紧急情况下，驾驶员可能难以迅速找到最适宜的光照强度；二是长期手动操作易导致机械部件磨损，影响遮阳帘的耐用性和稳定性；三是缺乏自动化控制，无法根据外部环境光线自动调整帘布

位置，降低了驾驶的智能化水平。

2.2 优化方案设计

2.2.1 电动卷轴式遮阳帘的引入

为解决上述问题，本文建议将SS4G司机室的遮阳帘升级为电动卷轴式。在结构和安装方式上，可以采用电动卷轴式遮阳帘。电动卷轴式遮阳帘具有自动调节、操作简便、稳定性好等优点。同时，结合定位杆和回位弹簧等辅助装置，可以进一步提升遮阳帘的稳定性和使用便利性。电动卷轴式遮阳帘通过电机驱动卷筒旋转，实现帘布的自动升降，具有以下显著优势：

自动调节：配备光感传感器，可根据外界光线强度自动调节帘布位置，保持车内光线柔和，减轻驾驶员视觉疲劳。

操作简便：驾驶员只需通过控制面板上的按钮或遥控器即可轻松控制帘布的升降，无需手动操作，提高了驾驶效率。

稳定性好：电机驱动更为平稳，减少了机械部件的磨损，同时提高了遮阳帘的耐用性

和稳定性。

2.2.2 结构与安装方式优化

增强导轨设计：采用高强度、低摩擦系数的导轨材料，确保帘布在滑动过程中保持平整无抖动，提升遮阳效果。

定位杆与回位弹簧的应用：在导轨两端设置定位杆，防止帘布在极端条件下脱轨；同时，在卷筒内部安装回位弹簧，确保帘布在失去电力供应时能自动回卷到初始位置，增加安全性。

智能化控制系统：集成智能控制模块，支持定时开关、远程控制及故障自诊断等功能，

提升系统整体智能化水平。

2.2.3 人性化设计

防夹手设计：在帘布边缘增加防夹手装置（侧壁保护罩），确保在帘布升降过程中不会

误伤驾驶员。

2.3调节功能

遮阳帘的调节功能直接关系到驾驶员的使用体验。目前市场上的遮阳帘调节方式多样，包括手动调节、自动调节等。SS4G司机室现用的遮阳帘主要采用手动调节方式，调节过程繁琐且不够精准。手动遮阳帘：改进导轨和卷筒设计，减少摩擦阻力，使手动操作更加顺

畅。可考虑增加弹簧辅助装置，使帘布在松开时能够自动卷收，减轻司机操作负担。

2.3.1调节功能优化智能控制系统设计

针对调节功能的优化，建议引入智能控制系统。通过内置传感器和控制器，实现遮阳帘的自动感应和调节。当光线强度超过设定阈值时，遮阳帘自动展开；当光线减弱或驾驶员需要时，遮阳帘自动收起。此外，还可以设置手动调节按钮，以满足不同驾驶员的个性

化需求。

2.2.2 内置传感器与控制器

智能控制系统的核心在于内置的高精度光线传感器与智能控制器。光线传感器能够实时监测驾驶室内外的光线强度，并将数据传递给控制器。控制器则根据预设的阈值逻辑，判断是否需要调整遮阳帘的状态。当光线强度超过设定上限时，控制器自动发出指令，驱动遮阳帘展开；反之，当光线减弱至设定下限或驾驶员通过手动按钮发出指令时，遮阳帘

则自动收起。

2.2.3 电动卷轴式遮阳帘

为提升遮阳帘的自动调节能力和操作便捷性，建议采用电动卷轴式设计。电动卷轴通过电机驱动，实现遮阳帘的快速、平稳展开与收起。相比传统手动或机械式遮阳帘，电动

卷轴式遮阳帘具有响应速度快、调节精度高、操作省力等优点。

2.2.4 辅助装置的应用

为确保遮阳帘的稳定性和耐用性，还需结合定位杆、回位弹簧等辅助装置。定位杆用于在遮阳帘展开时固定其位置，防止因风力或其他外力影响而晃动；回位弹簧则在遮阳帘

收起时提供助力，确保动作顺畅且不易损坏。

2.3 结论

通过对SS4G司机室遮阳帘的结构与安装方式进行优化，引入电动卷轴式遮阳帘，并结合定位杆、回位弹簧等辅助装置，可以显著提升遮阳帘的自动调节能力、操作便捷性、稳定性及耐用性。同时，智能化控制系统的加入，将使遮阳帘系统更加适应现代铁路运输的

需求，为驾驶员提供更加安全、舒适的工作环境，进而提升铁路运输的安全性和效率。

三、实验验证与效果评估

3.1 分析概述

司机室遮阳帘作为列车驾驶室的重要辅助设备，其主要功能是减少太阳直射光线对驾驶员视线的干扰，降低驾驶舱内温度，提高驾驶舒适度。然而，传统遮阳帘在设计上往往忽视了地域差异及太阳高度角变化对遮光效果的影响，导致遮阳效果不尽如人意。因此，针对SS4G司机室遮阳帘进行优化设计，显得尤为必要。主要从以下两方面讨论并验证改进后的效果：

①太阳高度角与遮光率的关系

②太阳高度角的影响因素

太阳高度角是指太阳光线与地平面的夹角，其大小随地理位置（纬度）、季节及时间而变化。纬度越高，在相同时间下太阳高度角越小；纬度越低，则太阳高度角越大。此外，夏季太阳高度角普遍大于冬季，正午时分太阳高度角达到一天中的最大值。[9]

高度角的变化特性，遮阳帘的遮光率选择需因地制宜。在纬度较高或太阳高度角较小的地区，较低的遮光率即可满足需求；而在低纬度或太阳高度角较大的地区，则需选择较高的遮光率以保证遮阳效果。综合考虑， SS4G司机室遮阳帘的最大遮光率不低于85%，并根据实际情况在90%~100%之间灵活调整。

图2 司机位置与太阳光关系

3.2 遮光率设置对驾驶环境的影响

①遮光率90%左右的效果

遮光率设置在90%左右时，既能有效阻挡大部分阳光直射，减少驾驶舱内温升，又能

保持一定的透光性，使驾驶员能够清晰地观察到窗外路况，确保行车安全。

②遮光率98%以上的效果

当遮光率达到98%以上时，遮阳帘几乎实现全遮光效果，适用于极端光照条件或特定时间段（如正午时分），可进一步降低驾驶舱内亮度，提升驾驶舒适度，但需注意确保驾驶员能够通过其他途径（如后视镜、摄像头等）获取必要的路况信息。[10]

为了验证优化方案的有效性，本文设计了相应的实验方案。选取若干台SS4G电力机车

作为实验对象，分别安装传统遮阳帘和优化后的遮阳帘。通过对比实验前后的司机室温度、光线条件以及驾驶员的舒适度反馈等指标，评估优化方案的实际效果。实验结果表明，优化后的遮阳帘在遮光效果、调节便捷性和舒适度等方面均优于传统

遮阳帘。具体表现为司机室温度显著降低、光线条件更加舒适、驾驶员的满意度明显提升。

四、结论与展望

前窗遮阳帘作为列车司机室的关键部件，其设计与优化对于提升驾驶环境舒适度、保障行车安全具有重要意义。本文通过对SS4G司机室遮阳帘的材质、结构、安装方式及调节功能及结构遮阳等方面效果进行深入研究，提出了一种更加高效、便捷、舒适的遮阳帘设计方案。旨在提高遮阳帘的实用性和适用性。实验验证表明，该优化方案能够显著提升司机室的工作环境和驾驶员的舒适度。未来，随着智能控制技术的不断发展，遮阳帘的智能

化、自动化水平将进一步提升，为司机提供更加舒适、安全的驾驶环境。

五、致谢

本设计在各位领导和师傅的悉心指导和严格要求下业已完成,从课题选取、方案论证到具体设计和调试,无不凝聚着心血和汗水,也始终感受着领导的精心指导和无私的关怀,我受益匪浅。在此向各位领导和师傅表示深深的感谢和崇高的敬意。不积跬步何以至千里,本设计能够顺利的完成,也归功于各位的认真负责,使我能够很好的掌握和运用专业知识,并在设计中得以体现。正是有了他们的悉心帮忙和支持,才使我的论文工作顺利完成,在此向表示由衷的谢意。

六、参考文献

[1]铁路应用机车车辆防火: EN45545 (所有部分) [S].

[2]铁路应用 车辆设备 冲击和振动试验: IEC 61373- -2010 [s].

[3]轨道交通机车车辆设备 冲击和振动试验: GB/T 21563-2018[s].

[4]轨道车辆及其构件的粘接: DIN6701 (所有部分) [s].

[5]机车车辆内装材料及室内空气有害物质限量: TB/T 3139-2006[s].

[6]铁路车辆内部噪声的测量: IS03381: 2011 [s].

[7]声学轨道交通轨道车辆发出的噪音测量: ISO 3095:2013 [s].

[8]机车、动车、动车组和带司机室客车的司机室布置: UIC 651:2002 [s].

[9]唐旭.日光炫光对驾驶员影响的研究[D].南京:东南大学，2019.

[10]列车司机室前窗遮阳帘设计 赵爽，贾继云 1006;9178 ( 2021 )

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