胡美應，饒 雄，車俊業(yè)

(廈門金龍旅行車有限公司，福建 廈門 361022)

隨著中國客車技術(shù)的發(fā)展，中國客車已出口到世界越來越多的地方。因各地車輛法規(guī)不同、文化背景差異等因素，出口客車的需求呈現(xiàn)多樣化。其中出口到某國的客車，有一種需求是客車頂蓋要做成可拆卸式。平時客運時，要求安裝完整的客車頂蓋；在特殊求生環(huán)境時，整個客車頂蓋要可拆卸下來。這種特殊的需求，需要改制客車頂蓋結(jié)構(gòu)。本文詳細介紹客車開頂方案的結(jié)構(gòu)設計。

1 幾個關(guān)鍵連接結(jié)構(gòu)設計

1.1 設計原則

1) 頂蓋拆卸后的骨架應有足夠強度[1-3]。防止因頂蓋拆卸后，左右側(cè)圍骨架變形，導致側(cè)窗玻璃開裂、車身變形扭曲等現(xiàn)象發(fā)生。

2) 頂蓋拆卸后能再安裝上，且能防水、防塵[4]。

3) 需考慮車內(nèi)的空間高度[5-6]。因考慮客車頂蓋拆卸的方便，將空調(diào)通風道安裝在左右側(cè)圍的上部，設計時用戶要求車內(nèi)空間高度需滿足我國座椅處最小自由空間高度要求(參考GB 13094—2017《客車結(jié)構(gòu)安全要求》中4.6.8.6 )[1]即可，沒有其他專門的出口標準要求。

4) 因開頂客車的車身結(jié)構(gòu)相對比較復雜，考慮設計結(jié)構(gòu)時應與生產(chǎn)工藝結(jié)合，盡量方便生產(chǎn)操作，提高生產(chǎn)效率。

1.2 頂蓋與側(cè)圍的連接結(jié)構(gòu)設計

設計要點如下：為便于拆裝，考慮頂蓋與側(cè)圍用螺栓連接結(jié)構(gòu)；連接件之間需滿足防水、防塵要求[7]，最好有兩道防水結(jié)構(gòu)；連接件滿足強度要求；連接件在焊接中會產(chǎn)生變形，為盡量減少變形，考慮選用的骨架材質(zhì)與形狀規(guī)格，如方鋼管選用Q345而不是Q235材質(zhì)，在頂蓋與側(cè)圍交接處選用異型P管而不是矩形管[4，8]；連接件固定結(jié)構(gòu)方式能滿足拼合制作中的誤差范圍要求；結(jié)構(gòu)設計符合生產(chǎn)工藝，具有可操作性，方便生產(chǎn)，提高效率。

圖1 頂蓋與側(cè)圍連接結(jié)構(gòu)

具體連接結(jié)構(gòu)的設計圖如圖1所示。圖1中側(cè)圍骨架上縱梁1與頂蓋骨架側(cè)縱梁2，都用P型管作為頂蓋與側(cè)圍的對接縱梁，主要是P型管有一個臺階，可以起到防水作用，以及對接時起到限位作用；另外，P型管相對矩型管焊接的變形量較小，有利于頂蓋與側(cè)圍拼合。

圖1中的5號件是厚度為4 mm的折邊鐵件，此鐵件焊接在側(cè)圍骨架上縱梁上，起到與頂蓋骨架連接的作用;6號件是焊接在頂蓋骨架上的連接支架，螺栓焊接在此支架上;7號件是便于裝內(nèi)飾的封板;8號件是自鎖螺栓，用于固定頂蓋與側(cè)圍[1-3]。

1.3 分段頂蓋之間的連接結(jié)構(gòu)設計

頂蓋如果制成一個整體太長，也容易變形。為便于拆裝及不易變形，需將頂蓋分成二段或三段。設計要點基本同1.2。具體連接結(jié)構(gòu)設計如圖2所示。

圖2 分段頂蓋之間的連接結(jié)構(gòu)

圖2中用虛框表示兩分段頂蓋。1號件是對接頂蓋間的防水蓋板，蓋板比頂蓋高，目的是蓋住對接頂蓋間的空隙；2號件是固定角鐵，用于卡膠條；3號件是止口膠條，起第二道密封防水作用；4號件是方鋼管，沿頂蓋弧桿上部彎成弧形狀，起擋水作用，比頂蓋高；5號件是粘貼膠條，起第一道密封防水作用[7]；6號與7號件是固定板，連接兩對接頂蓋；8號件是螺栓，螺母預先焊接在上固定板上，頂蓋對接后，再從下面鎖螺栓。

1.4 加強活動連接梁的設計

頂蓋下部的加強活動連接橫梁，在頂蓋拆下后起連接左右側(cè)圍的支撐加強作用，防止拆卸頂蓋后，側(cè)圍骨架變形和導致玻璃破碎[9]。設計要點如下：

1) 強度的考慮。頂蓋拆卸后，左右兩側(cè)縱向間隔需有加強活動連接梁[1-3]，以防止左右側(cè)圍骨架變形，導致分段頂蓋安裝困難，甚至嚴重變形，導致側(cè)窗玻璃開裂等嚴重問題。

2) 可拆卸考慮。當分段頂蓋安裝后，左右加強梁需拆卸掉，以滿足乘客上部有更大的空間[5，8-9]。同時有的客戶還要求帶行李架，當安裝行李架時，也需要拆卸活動加強梁。

3) 注意加強梁與車頂弧管之間的間隙，以避讓車頂內(nèi)飾。

加強梁的具體連接結(jié)構(gòu)設計如圖3所示。圖3中加強活動連接梁1是3 mm厚的方鋼管，規(guī)格是50 mm×50 mm，加強活動連接梁前后間距按2 m左右布置；2號件是支座，螺母預先焊接在支座上，支座直接焊在側(cè)圍固定板上；3號件是自鎖螺栓[10]；4號件是可拆卸的活動頂蓋；5號件是側(cè)圍上沿縱梁，用以加強側(cè)圍骨架強度以及玻璃分界用。

1.5 其余結(jié)構(gòu)的設計

空調(diào)風道等其余結(jié)構(gòu)設計如圖3所示：

圖3 加強梁連接結(jié)構(gòu)及空調(diào)風道結(jié)構(gòu)圖

1) 空調(diào)通風道6的安裝位置需考慮方便拆卸。如果在頂蓋兩側(cè)安裝空調(diào)通風道，拆卸頂蓋時會一起拆卸空調(diào)通風道，通風道里有線束與空調(diào)冷媒管路，要斷開線束以及空調(diào)冷媒管，給拆卸帶來麻煩。如空調(diào)風道設計在側(cè)圍上沿，風道與頂蓋分開，拆卸頂蓋時空調(diào)風道可以不動，會給拆卸帶來很大的方便。

2) 側(cè)窗玻璃7的上邊緣要做發(fā)黑處理，以遮擋側(cè)窗上沿風道；側(cè)圍骨架上沿要做分段梁，以便安裝固定風道；因空調(diào)通風道掛在側(cè)圍上沿，需核對乘客座椅的上部空間是否滿足標準要求[5，8-9]。

1.6 頂蓋分塊設計

幾個關(guān)鍵連接結(jié)構(gòu)設計滿足要求后，需從整體上考慮頂蓋的分塊設計[11]。頂部前后部分不可拆卸的頂蓋為固定頂蓋。中間可拆卸的頂蓋分塊設計考慮要點如下：

1) 頂蓋分成幾塊設計，要根據(jù)車長及相關(guān)選裝裝置決定。

2) 空調(diào)放在一個分段頂蓋上；如選裝頂蓋行李架，行李架放到一個分段頂蓋上。

3) 頂上需布置吊鉤，拆裝頂蓋時，吊鉤及其周邊區(qū)域需有足夠的剛度和強度。

某一車型可拆卸頂蓋分二段，如圖4所示。圖中1號件是前段頂蓋，2號件是后段頂蓋，3號件是吊鉤，4號件是空調(diào)，5號件是天窗。

頂蓋分段處的結(jié)構(gòu)設計參見前面1.3節(jié)，要求分段處都要用矩管；考慮活動頂蓋容易拆卸以及制作中的誤差，分段處矩管間的間隙要有10 mm。但要注意考慮分段頂蓋的拆卸順序。因為這涉及到交接處結(jié)構(gòu)防水蓋板焊在哪段拆分頂蓋上。先拆卸的分段頂蓋兩端帶有防水蓋板。如圖4中的分段二先拆卸，其中圖4中的A-A剖面結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖4 分段活動頂蓋

2 制作與拆卸流程注意事項

2.1 制作流程注意事項

1) 方便作業(yè)，提高工效，避免高位作業(yè)的危險。在制作開頂車的頂蓋總成時，其連接結(jié)構(gòu)一起低位制作好。把側(cè)圍上部的P型管材(圖1中的1號件)與頂蓋縱梁P型管材(圖1中的2號件)一起先對接好，然后焊接與組裝圖1與圖2的連接結(jié)構(gòu)。鎖緊相關(guān)的螺栓連接件。

2) 車身骨架總拼時，先焊接好圖1中的1號件與側(cè)圍上止口梁。然后焊接組裝圖3中的加強梁。

3) 焊接與組裝好加強梁后，拆卸相關(guān)連接結(jié)構(gòu)的螺栓，吊起頂蓋，吊起的高度空間能足夠補焊圖1與圖2中所示的連接結(jié)構(gòu)，并用工藝支撐固定，好脫離側(cè)圍的頂蓋。

4) 用工藝支撐固定，好脫離側(cè)圍的頂蓋電泳或進行涂裝噴漆；進行涂裝工藝時，對應相關(guān)連接結(jié)構(gòu)需打密封膠，以防漏水。

5) 總裝前，先裝配好圖2所示的膠條。然后拆卸下工藝支撐，使頂蓋與側(cè)圍復合對接。固定好相關(guān)連接結(jié)構(gòu)的螺栓。拆卸加強梁，進行內(nèi)飾件的裝配。

6) 圖3中的加強活動連接梁，從前到后，每輛車需對應車輛的編號，以便拆卸后能復位裝配。

7) 空調(diào)高低管、風道里的線束等，設計成易拆卸結(jié)構(gòu),便于拆卸頂蓋時拆斷開。

2.2 拆卸流程注意事項

車子到用戶手里，使用過程中有時需要拆去頂蓋。需要給客戶編制拆頂蓋作業(yè)指導說明，以方便客戶拆頂蓋時閱看。根據(jù)車子的配置不同，如有的客戶要求裝行李架、空調(diào)等，結(jié)合配置編制拆頂蓋作業(yè)指導說明。一般拆頂蓋流程如下：

1) 拆除行李架(如有)；拆除上風道(如有)；拆除引風罩(如裝空調(diào))；斷開線束連接。找到線束對接點，在對接點處斷開所有線；拆空調(diào)冷媒管；拆卸所有連接螺栓；根據(jù)編號安裝頂部加強梁；吊卸頂蓋。

2) 用行車依次將分塊頂蓋調(diào)離車身，拆下頂蓋骨架放置在軟墊上以免碰傷。

3 結(jié)束語

本文可拆卸式客車頂蓋的方案結(jié)構(gòu)設計已應用到多批次車輛生產(chǎn)制作中，方案可行可靠。淋雨試驗中沒發(fā)現(xiàn)因結(jié)構(gòu)問題出現(xiàn)漏水情況。另外，根據(jù)客戶的實際使用驗證，沒有接到反饋頂蓋拆卸后，骨架出現(xiàn)開裂、車身出現(xiàn)變形等情況。