（车辆工程专业论文）综合检测车内部装饰模块化设计应用研究.pdf

中文摘要 当前摆在中国客车企业面前的首要问题是，如何更加快捷、准确地生产出质 高、价美的产品以满足世界各地不同市场的需求。模块化设计是一种现代设计方 法，为多品种、小批量产品设计和制造，提供了有效途径，目前己被越来越多的 企业重视和采用。 论文首先通过对技术引进的法国阿尔斯通公司的2 0 0 公里动车组内装模块化 设计方法的分析研究，结合国内典型客车即2 5 型车内部装饰结构特点，总结2 5 型车已经实现模块化部位的特点以及未实现模块化部位的难点，对未实现模块化 部位做出方案设计，总结适合我国铁路客车内装的模块化设计的原则及方法。 其次，结合对综合检测车内部装饰地开发研制，详细分析了该车的特点和功 能，对该型车进行了模块的划分和方案设计。 再次，采用a u t oc a d 2 0 0 6 软件，完成了地板模块、顶板模块、卧铺模块以 及机柜安装模块等的结构与图纸设计，基本实现了综合检测车内装模块化结构。 最后，利用有限元分析方法，对卧铺框架、支腿以及机柜安装局部结点的强 度进行了仿真分析，仿真结果表明了内装模块化设计的合理性和可靠性。 关键词：客车；内部装饰；模块化设计 分类号： a b s t r a c t a tp r e s e n t ，t h ec h i e f l yp r o b l e mo fc h i n e s em a n u f a c t u r ec o r p o r a t i o no fp a s s e n g e r t r a i ni sh o wt om a n u f a c t u r eh i g l l 一q u a l i t ya n dc h e a pp r o d u c t sm o leq u i c k l ya n d a c c u r a t e l y , w h i c hc o u l dm e e t n e e do ft h ed i f f e r e n tm a r k e t si na l lw o r l d m o d u l a rd e s i g n i sam o d e r nd e s i g n m e t h o d , p r o v i d i n ga ne f f e c t i v ew a yf o rm o r ev a r i e t ya n d l o w v o l u m ep r o d u c td e s i g na n dm a n u f a c t u r e ，a n dh a sb e e nr e g a r d e da n da d o p t e db y m o r ea n dm o r ee n t e r p r i s e s i nt h i sp a p e r , a tf i r s t ，t h r o u g ha n a l y z i n ga n dr e s e a r c h i n gt h em o d u l a rd e s i g n ， i n t r o d u c e df o r ma l s t o m ，o ft h ei n t e r n a lf u r n i s h i n go f2 0 0 k i n m o t o r - c a r , c o m b i n i n gw i t h t h ei n t e r n a l f u r n i s h i n g c h a r a c t e ro f2 5 一t y p e ，w h i c hi s t y p i c a ld o m e s t i ct r a i n ， s u m m a r i z i n gt h ec h a r a c t e r st h a th a v eb e e nm o d u l a r i z e dp a r t sa n dt h ed i f f i c u l t i e st h a t h a v en o tb e e nm o d u l a r i z e dp a r t si n2 5 - t y p ep a s s e n g e rt r a i n ，d e s i g n i n gt h ep a r t st h a t h a v en o tb e e nm o d u l a r i z e d ，t h ep r i n c i p l e sa n dm e t h o d so fm o d u l a rd e s i g na b o r ti n t e r n a l f u m i s h i n g so fo u rc o u n t r yp a s s e n g e rt r a i nw e r es u m m a r i z e d n e x t ，c o m b i n i n gw i t ht h ed e v e l o p m e n ta n dm a n u f a c t u r eo ft h ei n t e r n a lf u r n i s h i n g o ft h ec o m p r e h e n s i v ed e t e c t i n gt r a i n ，t h ec h a r a c t e r sa n df u n c t i o n so ft h e 钉a i l lw e r e a n a l y z e di nd e t a i l ，a n dt h e n ，t h et r a i nw a sd i v i d e di n t os o m em o d u l e sa n dd e s i g n e d t h e n ，t h es t r u c t u r e sa n dd r a w i n g so ft h ef l o o rm o d u l e ，t h er o o fm o d u l e ，s l e e p e r m o d u l ea n dc a b i n e ti n s t a l l a t i o nm o d u l ew a sb ef i n i s h e db ya u t o c a d 2 0 0 6 ，a n dt h e i n t e r n a lf u r n i s h i n gm o d u l a rs t r u c t u r e so ft h ec o m p r e h e n s i v ed e t e c t i n gt r a i nw e r e r e a l i z e di ng e n e r a l a tl a s t ，t h es t r e n g t ho fs l e e p e rf r a m e w o r k ，s h a f tl e g ，a n dl o c a ln o d e so fc a b i n e t i n s t a l l a t i o nw e r es i m u l a t e da n da n a l y z e db yf i n i t ee l e m e n ta n a l y s i s ，a n dt h es i m u l a t i o n r e s u l ti n d i c a t ei n t e r n a lf u r n i s h i n gm o d u l a rd e s i g ni sr e a s o n a b l ea n dr e l i a b l e k e y w o r d s ：p a s s e n g e rt r a i n ；i n t e r n a lf u r n i s h i n g s ；m o d u l a rd e s i g n c l a s s n o ： 独仓i j 性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：签字日期： 年月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阕。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说昵) 学位论文作者签名：导师签名： 签字日期：年月日签字日期：年月日 致谢 本论文的工作是在我的导师陈科山教授的悉心指导下完成的，陈科山教授严 谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在论文撰写过程中， 从论文结构到细节内容，陈老师总是严格要求，耐心指导。在此衷心感谢几年来 陈科山老师对我的关心和指导。 感谢铁道部科学研究院于振华高工在论文及项目进展中给与的指导和帮助。 同时感谢长春轨道客车股份有限公司肖艳荣高工及周伟旭高工在我的课题研究中 给与的关心和帮助。 在实验室工作及撰写论文期间，许凤良、闫波等同学对我论文的进展工作给 予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。 另外也感谢我的家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。 1 1 研究背景 1 引言 长期以来，铁路提供的是低成本的运输方式，其安全、舒适、便捷、经济等 大众化交通工具的特点，吸引了大量中低收入阶层的客流。随着铁路的发展，火 车速度越来越快，更是增强了铁路在交通运输体系中的竞争力。随着旅游业的发 展以及南北方客流的大量增加，客车需求量不断的增大，用户对产品的个性化要 求越来越高，现代市场的主要特征是用户需求多样化、需求变化节奏加快和市场 竞争全球化，这样原来的生产模式就不能完全适应新的市场竞争要求，新的市场 要求我们不但能提供优质的、满足用户特殊要求的产品，而且必须做到快速、及 时和低成本。这就突出了生产批量虽小，但生产率要高、质量要好、成本要低的 矛盾。怎样解决这个生产矛盾，并且继承和吸收其它的先进技术和生产组织方式， 己受到制造业界的普遍关注。对用户而言，所得到的产品是定制的、个性化的；_ ， 对生产厂商而言，该产品主要是采用大批量生产方式生产的。这就是用户的个性 化需求与大规模生产之间的矛盾。解决此矛盾的基本思路是：通过产品结构和制 造技术等一系列高新技术，把产品的定制生产问题全部或者部分转化为批量生产， 以大规模生产的成本和速度，为单个客户或小批量多品种市场定制任意数量的产 品，其实现的基本方法就是模块化设训。 本篇文章通过对客车需求、发达国家铁路客运系统及相关领域的研究，将模 块化设计在实践中运用，以现有的2 5 型客车为基础，将铁路客车的功能、美感、 触觉、工艺性能、人体工程学和环境等各方面系统联系在一起，对高速、高档旅 客列车提出可行性构思及方案。通过采用模块化设计，使客车的质量不断的完善 和提高，既考虑到旅客乘车的方便和舒适性，又便于铁路局检修和维护的需求， 达到两级用户的满意。 模块化设计是一种先进高效优化的设计方法，它具有很多传统车辆设计所不 具备的优点，设计有层次并易于控制，为车辆的生产装配和运营维护提供了方便。 随着铁路客车工业的不断发展和人们对模块化概念的认识与深入以及车辆用户对 车辆要求的提高，模块化概念将越来越普遍的被推广和应用到车辆的设计和制造 中来【z j 。模块化是当前技术变迁和产业组织变革的一个重要趋势，模块化的概念由 来已久。模块化设计的思想也来源于人们长期的生产实践。在机床制造业，德国 于1 9 3 0 年首先提出了“模块化构造”的设计方法。由于用这种方法设计制造的机床 具有很好的经济效益，因而采用模块化构造在世界上得到迅速发展。到2 0 世纪5 0 年代，欧美一些国家正式提出“模块化设计”概念，把模块化设计提到理论高度来研 究【3 l 。西方最早问世的系统研究模块化理论的是哈佛商学院的卡利斯y 鲍德温 ( c a r l i s syb a l d w i n ) 和吉姆克拉克( k i mb c l a r k ) 于2 0 0 0 年出版的专著设计规n - 模块化的力量【4 1 。这本书还只是作者计划出版的著作的第一卷，讲述了上世纪 8 0 年代计算机产业模块集群出现以前的计算机产业模块化的过程。在这部大部头 的著作里，作者为研究模块化提出了一个理论框架。作者从设计出发，弓 入了模 块和模块化的概念，并且以i b ms y s t e r a 3 6 0 的诞生为例详细讲述了计算机设计中 模块化的起源及其操作，运用金融理论中的期权理论论证了模块化的价值。在还 未出版的第二卷中，作者计划讨论在计算机模块集群产生以后，设计和产业发展 相互关联的发展过程。讨论为什么会有计算机产业从1 9 8 0 年到今天这样飞速地发 展，关注模块化集群出现所需要的基础结构、在模块设计等级结构中寻找市场价 值的基本战略以及在一个模块集群中改变设计和产业发展所需估价技术和财务系 统。从2 0 世纪9 0 年代中后期开始，日本也开始用模块化的眼光研究互联网产业 和汽车工业，独立地发展了模块化理论。国领二郎1 9 9 5 年的开放式网络经营 1 5 】和池田信夫1 9 9 7 年的信息通信革命与r 本企业【6 l 在日本最早阐述了知识( 设 计) 与产品的模块化是和信息交换与交易的网络化相辅相成、共同发展的观念， 并系统论述了它对产业结构的意义。藤本宏隆1 9 9 7 年的生产系统进化论：看丰 田汽车的组织能力与创新过程【7 】和浅沼万里1 9 9 7 年的日本的企业组织适应革 新的机制【8 】对日本汽车产业领域也开展了相关的研究。他们认为，日本汽车竞争 力的源泉是来自核心企业与重要零部件供应商之间存在的一种设计上的模块化。 日本汽车企业尤其是丰田公司在确定了一般的共识和界面后放手让零部件供应商 去设计，而前者进行认可。在这种框架下，设计过程在供应商那里“浓缩化”了， 生产系统里各模块的设计能够同时进行，大幅度缩短了系统改良的周期。模块化 也引起了中国经济学家的注意。中国工业经济【9 】近几年发表了一系列有关模块 化的论文。这些论文从不同的角度或者是模块化应用方面对模块化理论进行了一 定的阐述。中国工程领域也很早就注意到模块化方法在工程领域的巨大效益，到 2 0 世纪9 0 年代初，模块化已经在中国机电产品设计、军用装备、船舶建造等许多 领域得到广泛应用，积累了一定经验【1 0 】。模块化设计相对于传统设计具有如下优 点： ( 1 ) 减少产品的设计和制造时间，缩短供货周期，有利于争取客户； ( 2 ) 有利于产品的更新换代和新产品的开发，增加企业对市场的快速应交 能力； ( 3 ) 有利于提高产品质量，降低成本，增加产品的市场竞争能力； 2 ( 4 ) 便于产品的快速维修、更换【甜。 采用模块化生产方式有利于提高客车零部件的品种、质量和自动化水平，提 高客车的装配质量，缩短客车的生产周期，降低总装生产线的成本，这些都是客 车制造业今后努力的方向【l l 】。 1 2国内外发展状况 1 2 1国外发展状况 国外铁路机车车辆包括动车组均在模块化设计方面做出了卓有成效的工作。 模块化技术日趋成熟，并促进了专项技术开发与攻关的不断发展，保证了车辆产 品的整体技术进步。目前，国外先进客车投入商业运行的以法国t g v 、德国i c e 和 日本新干线为代表，其内装模块化设计有许多成功的经验可以借鉴。法国t g v 3 i o 车 的座椅设计就自成系列。一般普通座车的座间距在9 7 0 m m - 一1 0 4 0l a i n 之间，横向排 列为3 + 2 或2 + 2 布置。法国t g v y d 车座椅的主要供货商叫o m p l n 公司在设计座椅时 考虑了安装结构的完全互换，地板上的安装滑槽沿车体纵向中心线对称，座椅车 身可以互相拼装，以适应客车定员数随意增减的需要。座椅其他附件如荼桌、书 报架、扶手、靠背、座垫等，在设计时考虑了不同环境下的通用性，生产厂家可 以根据用户的特殊需要作相应的调整而不影响座椅的结构形式。保证在最短的时 间内，以较小的变化达到用户的要求，在缩短设计周期的同时，又避免了因结构 变化而带来的模具费、制造费等成本的增加l l 引。 国外主要的客运机车车辆制造商如西门子、法国的阿尔斯通等，近年来在客 运机车车辆制造中积极发展模块化方式，同时制定了拼装的基本方案。在此基础 上制造各种型式的机车车辆，并按照用户愿望安装与接触网供电制式相符的附加 设备。这些设备符合舒适性、列车组成、轨距及限界等方面的要求，从而在通用 零部件基础上形成同一类型运输工具的系列产品i l3 1 。如法国的阿尔斯通公司1 9 9 5 为芬兰设计的摆式动车组内部装饰已经完全实现了模块化设计。他们采用先进的 c a t i a 三维建模设计方式，客室内各部件从地板、墙板、项板、行李架以及各种 间壁到室内设备件实现了模块化设计、安装，保证每个模块必须要设计成可以被 一名操作者在t 5 分钟内来装配和取下来。同时他们采用先进的管理软件系统， 早已经实现了无纸化办公，车间采用电脑管理，许多工序实现编程控制，流水化 作业，不同车型之间相同部位实现了通用化。为了提高产品的机械性能、强度、 刚度、耐磨性和抗腐蚀性，采用了大批新型材料，如三明治复合板、铝合金与橡 胶复合材料以及性能优良的耐磨耐蚀不锈钢材料。法国曾研制一种铝合金与橡胶 复合材料用在动车组车头上，强度为钢的三倍，重量只有钢的十分之一，有足够 的强度和塑性。 设计被认为是成品形式、成本、可靠性和市场接受程度的重要因 素。通常8 0 的制造成本、5 0 的品质、5 0 的定单提前期和8 0 的商业复杂性取 决于产品和过程的设计【l 引。 设计规范( 通常包括机械、电气与软件等各方面) 由用户需求和操作规范所决定。 因此，如何很好地满足用户的需求，将是设计人员首要考虑的问题。由于设计在 产品生命周期中的重要性，面向大规模定制的设计已成为设计方面的新动向。大 规模定制设计在产品早期的设计阶段就考虑范围经济和规模经济，重点在于把当 前个别产品的设计提升到产品族的设计。在产品族设计中，模块化技术的使用无 疑是至关重要的。模块化技术是一种系统化方法，不仅应用于产品的设计阶段， 且贯穿于产品的制造、组织和许多其它阶段，即模块化技术的实施必须贯穿于产 品的全生命周期，以充分保证大量生产的最终产品能满足特定客户的个性化需求 【l 卦。 1 2 2国内技术现状及主要差距 1 国内技术现状 国内铁路客车内部装饰模块化设计制造方面的工作刚刚起步，总体水平不高。 从2 0 0 年开始陆续在制动系统、整体布线、转向架安装等方面进行了一定的探索， 现已在模块化设计制造方面取得一些成绩，近两三年在国内的天津地铁车和2 5 t 型客车内部装饰上部分采用了模块化设计，从总的产品设计份额来看，国内铁路 客车行业内部装饰模块化设计应用并不是十分广泛。究其原因在于为满足不同地 区、不同类型旅客出行的特殊需要，各铁路局往往对每批客车都提出部分单独的 要求。如由于南北方环境温度差别大，电热功率不同，防寒保暖上要求不同；装 饰材料及服务设施的档次要求不同；供电形式或制式的不同，如单车供电、集中 供电、a c 3 8 0v 供电、d c 6 0 0v 供电等等。对应这些用户的不同要求，传统的做 法是：设计部门设计一整套图纸和明细表，同时进行较长时间的生产技术服务、 下技术通知、生产过后整图；工艺部门对全套设计图样及明细表逐条进行工艺分 工并编制相关工艺文件；采购部门对全套图样及明细表逐条梳理后订货；人力资 源部门根据全套图样及明细表重新制定全部工时定额：生产制造部门对全套图样 及明细表进行分析和工艺技术准备后按图生产，生产处于不停的转产状态；财务 部门也是对全套图样及明细表进行逐条统计计算后核算财务成本，等等。这些工 作往往需在短时间内完成，而各部f - j n 期总是不够，造成设计、工艺、采购人员 疲惫不堪，效率低下，各种错漏不可避免的发生，造成产品质量不高，用户不满 4 意，工厂生产及管理成本高，经济效益差口】。随着社会进步，人们对环保、能源以 及装备对品质的影响有了新的认识。同时，通过国外技术交流和合作以及成套项 目的引进、消化与吸收，促进了我国客车内装模块化设计的迅速发展，主要体现 在： ( 1 ) 通过2 0 0 公里及3 0 0 公里动车组技术引进、消化、吸收再创新，已基 本形成了一个科研、设计和制造的体系。 ( 2 ) 在基础理论与应用方面进行了研究。 ( 3 )目前已能生产门、窗等标准模块，用于各种车型上，上述产品不仅遍 及全国且远销国外，如斯里兰卡、孟加拉与及伊朗等国。 ( 4 )各种软件p r e 、s o l i w o r k 、c a t i a 、u g 与cad 技术的应用。 ( 5 ) 各种相关标准的制订。 ( 6 ) 同国外西门子、阿尔斯通等的技术合作。 2 主要差距 尽管我国客车内装模块化设计有了很大进展，但从整体而言，与世界先进国 家相比，差距甚大，究其原因，在于机械产品本身的复杂性及多样化，虽然有种 种新的设计技术，但模块化设计还需要做大量的基础工作，其中最主要的是对大 量现有零部件结构、功能、接合部件作认真的分析、规范化、分类，建立一系列 一整套相关标准，吸取计算机软件行业的软件工程规范、硬件行业的总线标准、 各类图形图像处理软件之间的接口标准等成功的经验，推动模块化设计的发展。 当然，这是一项巨大的工程，也是模块化设计应用普及的必经之路【1 6 】。 主要差距表现在以下几个方面： ( 1 ) 规格、品种少，系列化程度差。 ( 2 ) 产品进展缓慢。而国外，由于采用模块化的组合结构，特别是采用了 大规模定制设计的新手段，故能满足用户的个性化需求，并加快了产品的 更新换代速度。甚至还储备所谓“冷冻产品”，以随时适应市场竞争的需要。 ( 3 ) 其他方面，在产品的可靠性、加工工艺、新材料的使用、配套产品的 品质，以及理论研究等方面，均存在不少的差距。 ( 4 ) 国外产品先进的设计理念以及各种软件管理技术我们还相差较远。 1 3本论文的研究内容及关键技术 1 3 1本论文的研究内容 本论文以2 5 0 公里综合检测车的开发研制为基础，介绍如何实现模块化设计， 探讨模块的划分以及结构特点，如何使不同车型、不同车种的相同部位尽量达到 模块化，避免重复设计以及错漏现象，使小批量多品种生产市场适应能力大大增 强，实现工厂设计图样集成化、图样利用率最大化、图样更改最小化、工装投入 最低化， 完成的产品有以下几点研究内容： ( 1 ) 分析现有国内外典型客车内部装饰特点及其设计原则。 ( 2 ) 综合检测车内部装饰模块化设计与实现。 1 ) 内部装饰总体方案设计。 2 ) 内部装饰主要模块设计。 i a ) 地板模块设计 内部装饰模块包括- j b ) 项板模块设计 l c ) 包问卧铺设计 ld ) 内部设备设计 ( 3 ) 内部装饰模块的实验分析。 1 - 3 2课题的关键技术 模块化设计的关键是模块的标准化及其划分与组合 1 7 l 。该论文主要解决以下 几个方面的关键技术： ( 1 ) 模块化设计原则； ( 2 ) 主要模块的划分和设计； ( 3 ) 模块结构的标准化实现。 6 2 国内外典型客车内部装饰特点分析及其设计准则 2 1 国内2 5 型客车内部装饰特点及问题分析 国内现有2 5 型车主要为部统型的两个车型2 5 g 型和2 5 t 型，每个车型分硬座、 硬卧、软卧及餐车四大车种。经过铁道部统型后，基础部件如车体钢结构、车钩 缓冲装置、制动装置及转向架已经实现了模块化，但是内部装饰由于不同车型、 不同车种功能及档次不同，虽然相同部位已经争取了通用化，如各种门、窗及电 茶炉已经实现了模块化，但是仍有相当多部位没有实现模块化。 2 1 1 国内2 5 型车通用技术要求 车辆及其设各的一般技术规定、质量管理要求、组装后的检查和试验、使用 的材料及配件等，除符合给定技术规范要求外，应符合有关国家标准、铁道部标 准的要求。车辆的设计制造应贯彻先进、成熟、经济、适用、可靠的方针，遵循 标准化、系列化、模块化、信息化的原则。车辆的零部件应具有通用性、互换性 并应具有良好的防腐耐磨耗性能，具有足够的强度和刚度，使检修的工作减至最 低的程度。车辆及其设备应在保证旅客安全、舒适的前提下，尽量减轻自重，并 具有良好的防火和阻燃性能，采用的非金属材料的阻燃性能须符合铁道部的有关 规定。 2 5 型车内装部位通用技术要求为：餐车墙板采用塑贴胶合板，其它车型墙板 采用模压玻璃钢；硬座车、软座车、硬卧车顶板采用模压玻璃钢；软卧车顶板采 用塑贴胶合板；餐车顶板采用p c 合金，厨房顶板采用喷塑金属板：间壁板、平项 板采用塑贴胶合板。a c 3 8 0 v 供电的客车采用a c 2 2 0 v 板式电热采暖装置；d c 6 0 0 v 供电的客车采用d c 6 0 0 v 板式电热采暖装置。除餐车外侧门采用带集控功能的电 控气动塞拉门，采用整体塞拉门钢门框。在播音室可实现对全列车门的集中控制， 内端门、餐车外端门、高级软卧车隔门采用电动触摸式自动门，外端门采用手动 对开拉门。乘务员室门采用防夹手小间门。餐车侧门采用折页门，门板采用合金 化镀锌钢板。硬卧车、软卧车、餐车走廊隔门采用双向摆门，门框内侧距离：硬 卧车为7 0 0 m m ，软卧车为6 6 0 r a m ，餐车为6 0 0 m m 。采用部统型门锁。厕所门锁采 用5 c 型。各车车窗采用2 5 k 型统型铝合金单元式车窗。 根据通用技术要求现有2 5 型车内部装饰可分成如下模块：通过台模块、小问 模块、茶炉室模块、厨房模块、侧墙模块、车顶模块、设备模块等。但是由于各 j b 基童煎盔芏主些亟主堂缱监蛮国盘2 t 蝗型蕉圭直韭苤鲰垃直垃监丑基设让礁趾 车型平面布置不同，材质要求不同，只有部分实现了模块化。 2 12 现有2 5 型车内装已经实现模块化的部位及特点 现有2 5 型车内装部位已经实现模块化的主要有通过台模块、宙模块、各种小 问门模块等。如通过台模块包括内外端培饰扳、平顶板、塞拉门罩板、内端拉门 罩扳、外端拉门罩扳、灯具、塞拉门模块及端门模块等。具体见凰2 1 。 酗2 - 1 通过台槎块 其中塞拉门模块不论手动还是电控气动塞拉门均采用整体单元式门框，门板 与门框间采用新型密封结构。门系统各部件采用模块化设计，不同车型、不同厂 家的塞拉门安装接1 3 统一。端门模块分为外端门模块及内端门模块，包括机构组 成、门组成( 左右门，含门上窗、门锁、拉手) 、下导轨、密封单元。 由于所有车通过台尺寸相同，各种接口尺寸相同，所以各模块具有相同的接 1 3 同时具有特定的功能，通过对其选择和组合可以组合成不同配置，安装在不同 的车型上，具有组合性和互换性的特性，易于拆卸和更换。同时每一个模块又具 有独立性，各模块是通过对同类产品的功能和结构进行分析进而分解得到的，运 用了标准化中的简化和统化方法，因此具有标准化的特点m j 。 2 1 _ 3 现有2 5 型车未实现模块化的部位及难点 现有2 5 型车末实现模块化的部位主要有小阃模块、茶炉室模块、厨房设各模 块、侧墙模块以及项扳模块等。 未实现模块化的难点是：( 1 ) 由于按照模块进行设计、按照模块进行组装、 国熏 按照模块进行检修要改变以往的传统，需要按照专业化分工的模式，工艺变化较 大，需要投入大批量的工装模具，生产布局需要进行调整，需要调整生产及装配 工艺( 包括生产线及生产过程) ；( 2 ) 需要调整检查、检验及试验标准；方案完成 后或完成过程中需要进行零部件试制、试验；试制阶段人员会不适应；( 3 ) 同时 要解决按新方案设计制造的客车与过去产品兼容与继承的问题，要考虑新方案对 既有产品可实施改造的可行性，因此有很大的难度。但是技术上是可行的，实现 模块化，可提高设计制造质量，便于管理，缩短设计、制造、维修周期。 以下为方案设计： ( 1 ) 小间模块包括有乘务员室模块、播音室模块、车辆工程师室模块。模块 包括侧墙板、横问壁、顺间壁、乘务员室门组成、办公桌、座椅、窗饰带组成、 窗帘组成、图表框、衣帽钩、安全锤及围板安装。见图2 2 。 1 - - 懒2 一一曩胜3 - - i 向量4 - - l 峥瞪5 一一仃曩g 一一办叠桌7 - - 喜- 8 一一竹9 - - 膏啼蛆丘 1 0 一一目：棹 1 1 一一裹f 呐1 2 一一劐皤1 3 一一曩t 图 图2 - 2 小间模块 ( 2 ) 茶炉室模块：有水接口、电接口、顶板、间壁、控制箱、炉体、地板、 面板、乘务员放水门、上部检查门、下部检查门，见图2 3 9 r _ l - 1 rl # 斗 。 c 一 盛 每 -1 l 衅i 二瞧i i u 嗣与 图2 3 系炉窒模块 ( 3 ) 厨房设备模块 2 5 g 、2 5 t 型餐车厨房设备平面布置完全相同，每个厨具作为一个整体进 行安装，不同车型的相同部位的厨具具有可互换性。靠侧墙内部有电热器的厨具 可在车下组成一体，上车安装后，只需连接电气接口即可。厨房设备只有电茶炉 根据列车供电制式不同分为a c 3 8 0 v 和d c 6 0 0 v 两种供电方案。 ( 4 ) 侧墙模块 硬座、硬卧、软卧及餐车侧墙设计成墙板和小件( 包括灯、开关、插座、 衣帽钩等) 为一体，以每个窗为一个单元，每个单元又可以包括几个可独立拆装 的单元，采用统一的安装结构型式。可根据不同车种的要求设计几种不同尺寸的 模块，也可根据不同车型档次的需要设计几种不同材质的方案 ( 5 ) 车顶模块 a 硬座车车顶内装的设计兼顾了g 型车和t 型车，安装接口是完全相同的。 不同档次的要求仅体现在材质和结构的选择上。见图2 4 l o 图2 4 硬座车项 b 硬卧车车顶是将2 5 b 、2 5 g 、2 5 t 型硬卧车的客室平面规划为相同的尺寸， 共设置1 1 个完全相同的客室。把客室顶板、间壁、顶灯、阅读灯、空调送风口、 自然通风口进行一体化设计。见图2 5 _ ，- 口 画 - 眵石：三两 i y , - 吖舄 乙u lf i l * 蝴4 1 1 触一t 嗣渖臼腿 图2 - 5 硬卧车车项 c 软卧车车项是将2 5 g 、2 5 t 型软卧车的客室平面规戈i j 为相同的尺寸，设九个 包问，客室( 包间) 项板模块主要由顶板、灯具、行李台挡板、风口和安装骨架 组成见图2 - 6 f j 由胛 由 ，j 少。囊； 善 | j - _ 瞠叫 刃 _ _ 冀藿 i k j _ _ _ 1 一 。 雪 、 兽。艚 吣 7 ， -i 、心 t 】 10l11 “矿户j ：h i l 么r j1 j量l1 工 矿 l l ， l 图2 - 6 软卧车车项 餐车车顶模块的设计兼顾了g 型车和t 型车，安装接口是完全相同的，不同 档次的要求仅体现在对顶板的材质和自然通风器的选择上，这样便于形成系列化 的2 5 型餐车的顶部设计体系。见图2 7 ，m t l q 1 赫帅 一 + l l 1 t ，t ， ，扎t r i1 ： ii i i ，+ ：懋温然徽鼬眦时6 懒铸瓣耄 7 1 i & i j i ，敷u 2 霉j l l ：1 1 0 1 1 _ 月不 图2 7 餐车车顶 1 2 j e 蛊譬盟去兰童地殛掌垃泣塞凰直 蛊翌益主出越蕴雌直盘盘厦甚避盐蕉鲤 2 2 国外典型客车内部装饰特点及问题分析 我公司技术；隧的阿尔期通生产的2 0 0 公里动车组的内装丈量采甩了模块化 的设计理念。动车组以8 个车型为一个编组，在平面布置图的方案设计过程中就 量大限度地考虑了内装的系列化设计。中间部位孽两个二等动车与拖车西个车型 的内装设计完全摺褥二等头车与一等头车的榴近，滔吧车与残疾人车西其特殊 的功能性，局部区域内装不弼。此外，各个车型的遥过台的布置也力求实瑰统一 其中一位端带气器柜侧的通过台除头车蚪其余车均相同。内装各部位均为模块化 设计，主要安装模块为1 、车顶模块( 包括中顶板模块及g i l 贾板模块) 2 、衡墙模 块( 包括窗板模块、窗下撮安装模块、加热器前罩安装模块) 3 、行李粲模块( 包 括行李槊弧形扳、行李架后墙扳、行李架空谮格橱及行李架托板的组合模块) 各 模块自成一体包括连接件及附件，各件预先维装好，上车后直接拼装或通过过 渡件组装在铅合垒车体的铝型材廖上，每个模块可旺被一名操作者在5 分钟内来 装配和取下来。安装简化合理丈大地提高了生产宰。 2 0 0 公里动车组内装包括模块有1 、留下扳2 、窗板3 、行李架弧形板4 、行 李架赢扳5 、行李架空调格橱6 、行李架托扳? 、中顶扳8 、懈顶板9 、加热器前 罩l o 、客室同壁。具体如圈2 _ 8 所示 图2 - 82 0 0 公里动车组内装各模块 j e 噩至擅厶堂主些亟堂垃垃窑 国由牡基型盔垩自理蕉地挂点垃圭丘巫基垃盐蕉耻 技术引进c k h 5 型车二等座车客室模块见图2 - 9 图2 - 9 二等座车客室 技术引进c r h 5 型车一等座车客室模块见母2 1 0 酗21 0 一等座车客室 j b 戛z 通点堂重些硒圭芏擅垃蛮 冒由盐基型昼王由鄣韭垭拄虑垃蚯垦基地盐准鲤 技术引进c r h 2 型车二等座车客室模块见蜜2 1 1 图2 - 1 1 二等座车客室 技术引进c r h 2 型车二等座车客室模块见圈2 - 1 2 2 2 l 车顶模块 图2 一1 2 二等座车客室 客室顶板包括中项板和侧顶板，中顶板为三明治复合板，表面喷漆，中 顶板上设有烟火报警装置。等车中顶板上设有影视娱乐系统。侧顶板为蜂窝板 表面粘接防火板，每辆车的侧顶板上设有两个回风口，中顶板之间为避免有台阶 设有支架。扳和板之间设有胶条装饰，也可起到吸音的作用。顶板断面图如图2 一1 3 中顶板及中顶板之间的连接支架见凰2 1 4 。 图2 - 1 3 客室顶板断面图 态 豫竺竺垫k一燮鳖 图2 一1 4 中顶扳及中顶板之回的连接支架 中顶板两侧和灯带间的连接采用螺钉连接，在灯带型材上镶有箱形螺母，结构 简单，拆卸方便。中顶板和灯带的连接方式见图2 1 5 幽21 5 中顶板和灯带的连接 侧项板和行李架之间的连接采用插接结构，设有胶鼙减震。侧项板和灯带间 采用尼龙搭扣的连接方式，由于在调试间调试过程中有时需要拆卸侧顶板，粘接 的措扣部分出现开胶现象，为杜绝此现象，在侧顶板和灯带间增加了乙型连接件， 侧顶板固定方式见图2 - 1 6 。 j b 夏至墟点堂主些熊堂焦监窑国出赴基型奎蔓由理整生挂直垃蚯丑甚超i 土蕉耻 2 2 2 侧墙模块 固2 一1 6 侧顶板的固定方式 安装侧墙板时，在电热器后部型材安装的基础上，安装宙下板，窗下板下方 插入加热器后部型材之间，上方通过压型角铁与侧墙防寒支架相连，窗板安装耐 下方通过窗板固定架与窗下板插接，上方用自攻螺钉与灯带支架相连。然后安装 加热器上罩和前罩。具体见图2 1 7 到图2 1 9 。侧培的模块化设计使得侧墙板的安 装方便、快捷。以带有窗口的窗板为例，除亩板本身和窗板内的预埋件外还包 括组装完的卷帘、窗内扣框、窗帘导轨、导轨固定架、上下窗帘支架、上部安装 角铝、下部管状件及管状件固定架、窗胶条、衣帽钩、密封垫等附件，每个窗板 能够确保它在t 5 分钟，人之内安装，极大地体现了模块化设计对装车的便捷性。 幽2 1 7 窗板及窗f 扳模块 些豆窑望厶芏王些熊主堂也监窑笪自 些型叠互出韭篮缬挂直赴蚯屈甚超让蕉虹 圈21 8 窗板总装配图 2 2 3 行李架 图2 一1 9 加热器前罩模块及安装关系 行李架由后墙板模块、拖板模块、空调格栅模块及弧型板模块组成，各模 块既可事先组在起，由总装配简单挂装，也可由总装配一个个单独组装操 作简单，调整方便，可根据生产状况进行调整。 ( 1 ) 后墙板由蜂窝板正面粘防火板组成上部粘有铝型材压条，在总组成时 挂在车顶行李架支撑型材上，中问安装防撞条，可以承受行李的碰撞和刮擦， 下部通过铝板压型件事先与l5 m m 厚会属板安装在一起，金属板下面粘接表面 喷漆的“三明治”复合底板，它们构成行李架后墙板模块。 ( 2 ) 托板为镂空“三明治”复合板，表面喷漆，前部设有铝型材扣条，用来防 止行李脱落，2 米长的托板通过8 个机螺钉与后墙扳模块相连。 ( 3 ) 空调格栅为i m m 厚铝板压型件，表面开有长圆孔，空调送风从此口出 避免冷风喜接吹萋 人，体现人性化设计理念，安装时只需要下部插到金属袄与 “三嘲治”底板之间，上部用托板压住睁可。 ( 4 ) 弧形扳为表面喷漆的“三明治”复合板，上面安装有快接铰链及弹簧卡 安装时只需把铰链挂在后墙扳模块装好的折页上，轻轻一推，弹簧卡卡在金属 板上祥接好的臣定器上即可。弧形扳开关灵活，便于灯带检修。 ( 5 ) 一等车在“三明泊”底扳上安装有田读灯，阅读灯罩嵌在“三明治”底板内 前部通过卡簧固定，拆卸方便。 行李架组成见哥2 - 2 0 ： 图2 - 2 0 行李架组成 2 2 4 国外典型客车内部装饰问题分析 技术引进的2 0 0 公里动车组的内部装饰完全实现了模块化的设计理念。内 装各部位均为模块化设计。各模块自成一体，包括连接件及附件，各件预先组装 好，上车后直接拼装或通过过渡件组装在铝合金车体的铝型材座上，安装简化合 理，大大地提高了生产率。但是也有一些问题，比如：( ”安装时要求前道工序 精确度很高。( 2 ) 在列车高速运行时噪声比较大，卷帘扶手在运行时发出沙沙的 响声，分析原因是卷帘扶手型材内钢丝绳震动和型材摩擦发出的响声。在国产化 的设计中通过更改卷帘结构的方法解决该问题。( 3 ) 行李架相对外国旅客行李较 少、较轻比较适用，不太符合我国国情，相对国人出行大包小裹显得有些单薄， 比较适合短途运行。 2 3 客车内部装饰设计应遵循的设计原则 内装饰是评价客车设计水平高低的因素之一，车内装饰件比较多，其结构与 功能又各不相同，因此。内装饰设计应遵循完整、统一、协调的原则【l8 1 。模块化 设计的原则是力求以少数模块组成尽可能多的产品【l9 1 ，并在满足要求的基础上使 产品精度高、性能稳定、结构简单、成本低廉，且模块结构应尽量简单、规范， 模块间的联系尽可能简单。因此，如何科学地、有节制地划分模块，是模块化设 计中很具有艺术性的一项工作，既要照顾锘i j 造管理方便，具有较大的灵活性，避 免组合时产生混乱，又要考虑到该模块系列将来的扩展和向专用、变型产品的辐 射。划分的好坏直接影响到模块系列设计的成功与否。总的说来，划分前必须对 系统进行仔细的、系统的功能分析和结构分析，并要注意以下各点： ( 1 ) 模块在整个系统中的作用及其更换的可能性和必要性。 ( 2 ) 保持模块在功能及结构方面有一定的独立性和完整性。 ( 3 ) 模块间的接合要素要便于联接与分离。 ( 4 ) 模块的划分不能影响系统的主要功能1 2 u j 。 为了提高乘坐舒适度，体现以人为本的设计理念，应遵循如下设计原n - ( 1 ) 按照“先进、成熟、经济、适用、可靠”的十字方针； ( 2 ) 遵循“标准化、模块化、系列化、信息化”的四化原则； ( 3 ) 借鉴技术引进的时速2 0 0 公里动车组的技术，重点考虑客车的隔音、降 噪、密封、环保、防火、维修等性能； ( 4 ) 不同车型、不同车种通用的相同结构出标准模块，如各种门、窗等。 ( 5 ) 不同车型、同一车种相同部位尽最大可能做出标准模块，如通过台布置。 ( 6 ) 相同车型、相同车种相同部位根据档次与功能出不同模块，便于今后组 合成不同功能或档次的产品，如客室中模压玻璃钢顶板与贴面胶合板顶板。 ( 7 ) 相同配件由于供货厂家不同，尽量统一与之对应的接口节点。如赛拉门。 ( 8 ) 模块图单独出明细，便于各车种及车型借用。 ( 9 ) 相同的功能需求、相同系统的零部件采用统一的标准，成熟的模块化、 通用化零部件升级为标准件。 3 综合检测车内部装饰总体方案设计 3 1 综合检测车内部装饰的需求与特点分析 为了满足我国高速铁路发展的需要，需要开发时速2 5 0 k m h 的高速综合检测 列车，以实时监测和评定高速铁路的运行状况。该综合检测车是为“十一五 期 间建设的京津、京沪、京( 武) 广等快速客运专线网络提供高速铁路动态智能化 综合检测所用。该项目是全面实现中国高速铁路自动化、智能化，提高安全性的 关键项目，是中国铁路现代化的重要组成部分，是中国高速铁路工程的关键配套 技术。由于该车在高速运行情况下，对轨道几何状态、加速度、轮轨力、接触网 几何参数、弓网动态作用、供电参数、通信、应答器、轨道电路等铁路基础设施 进行动态实时检测，及时分析和评价基础设施运行状态，指导养护维修，工作人 员需要每隔7 1 0 天就必须利用综合检测列车对线路的轨道、信号、接触网等影响 列车运行安全的技术指标和相关信息进行检测，每一次需要在外停留两三天，根 据功能要求，需要列车内部设置能够体现功用性，同时达到舒适、安全、美观。 由于工程设计中需要大量的工程数据，且设计任务量大，所以采用具有专业分工 的模块化设计模式；同时由于在设计过程中相似的构件数量较大，有大量的重复 劳动，绘图工作量大，为了尽量减少工程设计人员的工作量，快速建立三维模型， 同时合理组织工程数据，本课题采用模块化设计方法。模块是具有一定功能和特 定结合要素的零件、组建或部件。模块化产品是由一组特定模块在一定范围内组 成不同功能或功能相同而性能不同的产品【2 l l 。设计模块和模块化产品，可以满足 日益增长的多品种、多规格的要求。模块系统的特点是便于发展变形产品，更新 换代，缩短设计和供货周期，提高性能价格比，便于维修。 该综合检测车设计总体要求如下： 1 该车由5 动3 拖、两个动力单元编组而成，包括通信信号检测车、会议车、 接触网检测车、数据综合处理车、轨道检测车、生活车、办公车和信号检测车各l 辆。 2 该车要求结构可靠、坚固耐用、便于维护保养、在保证检测设备功能的前 提下，力求达到一流的美工效果。 3 2 综合检测车内部装饰的总体设计方案 3