出口澳大利亚双层动车组内装材料及结构分析

毕 凯，李瑞淳

（长春轨道客车股份有限公司 铁路客车开发部，吉林长春130062）

出口澳大利亚双层动车组是澳大利亚新南威尔士州政府为更新悉尼市现有车辆而启动的双层客车采购项目。出口澳大利亚双层动车组在现有悉尼运行的千禧年双层动车组基础上设计，由澳大利亚Downer EDI Rail公司设计，长春轨道客车股份有限公司负责该项目中的车辆内装、车体钢结构、转向架等整车制造80%以上的任务量。澳大利亚双层动车组编组型式为4动4拖8辆编组，最高运行速度是130km／h，列车设计寿命为35年。

作为旅客界面，内装部分一直受到旅客及运用部门的关注，澳大利亚双层动车组内装尤其如此，其结构设计与材料的应用，不仅反映了澳大利亚的文化特色、工业基础，也反映了澳大利亚严格的环保和防火要求。澳大利亚双层动车组内装设计过程中采用了高等级的BS／DIN／ASTM／AS等国际标准，同时在内装结构上，也充分体现了系列化、标准化、模块化的设计理念，使产品种类达到最少，既减少了装配及检修的复杂程度，同时也降低了制造成本。

1 各重要组成部分的结构设计与材料应用

1.1 楼梯

（1）组成结构

楼梯是承接上下层客室与端部客室的重要结构，结构十分复杂。对其造型、旅客通过安全与承载方面的要求非常高。澳大利亚双层动车组楼梯不仅造型美观，而且将各具特色的上下层客室内装结构融为一体，楼梯踏板两侧均设有扶手，并设有座椅，可容纳8人乘坐，在设计时充分考虑安全性和实用性。楼梯采用模块化设计，楼梯整体为一个大模块，与其余内装结构相对独立；楼梯本身由一系列子模块组成，各子模块之间接口安装简单，连接可靠，充分考虑到安装工艺性。

（2）主要部件

楼梯结构的主要部件有楼梯侧罩板，楼梯上层顶板，楼梯下层顶板，楼梯踏板，上层座椅骨架，楼梯中部间壁，下层座椅骨架。楼梯结构各部件见图1。

图1 楼梯结构

（3）材料应用

由于澳大利亚双层动车组的车门放置在车辆两端，楼梯既是上下层客室旅客乘降和通过的通道，也是危险情况下旅客的逃生通道。比楼梯造型美观更重要的是要有足够的强度和良好的防火安全性，在材料的选择上对防火的要求非常高。为此，楼梯各部件材质分别选择了防火性能与成型工艺俱佳的低碳不锈钢、Modar玻璃钢、Divinycell P100夹芯材料。采用低碳不锈钢主要作用是制作承载骨架，并适应海洋性气候；Modar玻璃钢具有良好的表面装饰与成型性能，并有较高防火性能；Divinycell P100夹芯材料主要用于填充玻璃钢与不锈钢骨架间的缝隙。

Modar玻璃钢的主要技术指标见表1。

表1 Modar玻璃钢的主要技术指标

Divinycell P100是一种"三明治"夹芯材料，具有优异的阻燃、低烟、无毒性能，以及广范的加工范围。具有良好的隔声隔热性能，低吸水性，良好的力学性能和抗化学腐蚀性能。主要技术指标见表2。

表2 Divinycell P100的主要技术指标

楼梯结构与千禧年动车组楼梯相比，主要变化是优化外观设计，选用新型防火材料Modar玻璃钢和Divinycell P100夹芯材料，提高防火性能。

1.2 侧墙

（1）组成结构

澳大利亚双层动车组的侧墙结构主要包括端部客室墙板、上层客室墙板、下层客室墙板。端部客室墙板设置外端门、塞拉门紧急解锁装置、玻璃隔断、灭火器、翻转座椅等功能部件，结构及造型复杂。上、下层客室墙板采用铝板制造。

（2）主要部件

端部客室墙板包括外端墙板、端部侧墙板、隔断、踢脚板，端部客室墙板结构见图2。上、下层客室墙板包括上层客室墙板、下层客室墙板、踢脚板，其结构见图3。

图2 端部客室墙板

图3 上、下层客室墙板

（3）材料应用

端部客室墙板各部件材质为Modar玻璃钢，内衬不锈钢骨架。玻璃钢主要技术指标见表1。

客室上、下层侧墙板采用2mm厚铝板整体冲压制造，材质为5083-O，表面喷漆处理。由于侧墙板造型复杂，在窗口处向内吸窝折弯，因此侧墙板采用超塑成型工艺制造。超塑成型主要利用铝板（5083-O）在特定的高温环境下的高塑性成型，金属材料在超塑温度环境下延伸率将达到120～300%的性能，使铝板整体成型。超塑成型工艺方法解决了由于采用冷压成型后，侧墙板的内部应力不能释放而导致整体扭曲变形，侧墙板窗口的4个窗角处容易开裂等问题，而且墙板的表面质量好。与传统冲压方法相比，对于复杂形状的零件，如采用超塑成型工艺方法，制模简单，而且可一次成型；工序简单，产品无回弹现象，尺寸稳定、精度高。在超塑状态下，金属材料的变形抗力很小，仅用很小的压力即可使型腔成型，因此对模具的材料和热处理没有特殊要求，用普通钢材无须淬硬即可使用，使模具制作大为简化。

侧墙板结构与千禧年动车组侧墙板相比，主要变化是上、下层客室墙板材质不同，由玻璃钢墙板改为铝板墙板，这样做的主要目的是最大程度提高整车防火性能。

1.3 顶板

（1）组成结构

顶板位于客室顶部，在防火安全上处于非常重要的地位。发生火灾时必须保证顶板结构牢固可靠，不能有燃烧脱落现象。基于防火安全方面考虑，客室顶板主要采用铝板等金属材料制作，顶板沿车体纵向中心与钢结构用SIKA胶粘接加强；顶板的横向接缝结构为铝型材扣条和聚乙烯扣盖形式。端部客室顶板设有塞拉门上罩板；塞拉门、外端拉门紧急解锁检查门；外端拉门上罩板；运行区间显示屏。

（2）主要部件

顶板包括上层客室顶板、下层客室顶板、端部客室顶板。顶板结构见图4。

图4 顶板

（3）材料应用

客室上、下层及端部客室顶板采用2mm铝板制造，材质为5251-H34。顶板表面贴Indura GTGlas膜。Indura GTGlas膜的厚度为0.4mm，密度1 160kg／m3，贴膜防划、防污渍，表面易于清洗，防火性能满足BS6853标准要求。

1.4 地板

（1）组成结构

地板材质为铝蜂窝，厚17mm。铝蜂窝地板通过3M胶垫和SIKA胶粘接在钢结构底架上。地板间的接缝，地板与其他结构交接的缝隙，涂SOCTEC胶密封。地板安装结构见图5。3M胶垫和SIKA胶的使用，减少了地板与车体之间的振动传递，保证车体振动力不直接传递给地板和座椅。铝蜂窝地板和钢结构之间的减振垫能够有效的隔断热桥，吸收振动能量。

图5 地板安装结构

（2）材料应用

铝蜂窝地板的上、下层面板材质为铝板5754，地板封边型材采用6×××系铝合金型材；铝蜂窝芯密度82kg／m3，芯的大小为6.4mm；地板开口周圈及地板周圈采用树脂封边。铝蜂窝地板的主要技术指标见表3。

表3 铝蜂窝地板地板性能指标

2 结束语

出口澳大利亚双层动车组的内装采用许多新材料、新结构、新工艺，内装结构现代感较强、结构设计人性化，美观大方、布局合理；而且特别注意整车的安全防火性能，严格执行国际先进防火标准要求，所采用非金属材料均达到很高的防火性能等级。上、下层客室为铝内装结构，由铝顶板、铝侧墙板、铝蜂窝地板构成，楼梯采用不锈钢与防火性能优良的Modar玻璃钢、Divinycell P100制造的混合结构，在保证结构造型美观的前提下，最大限度提高车辆的防火性能，保证旅客安全。另外，各组成部件采用系列化、标准化、模块化的设计理念，是双层客车内装设计的经典之作。

相对于国内铁路客车行业，出口澳大利亚双层动车组的联合设计制造，搭建了一个崭新的高档客车设计制造平台。拓宽了高档客车内装结构设计、合理选择材料和开展标准化、模块化、系列化设计的空间。为赶超世界先进水平，设计制造世界一流的高档铁路客车产品摸索出了一条新路。

［1］AS1530：1999.关于建筑材料部件和结构的防火测试方法［S］.

［2］BS6853：1999.旅客列车设计和结构方面的防火实施法规［S］.

［3］DIN 5510-2.铁路机车车辆预防性防火-第2部分：材料和结构部件的燃烧特性和燃烧附带影响［S］.