一种新型城轨车辆司机室前窗结构和安装工艺分析

孙运其

（中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛266111）

一种新型城轨车辆司机室前窗结构和安装工艺分析

孙运其

（中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛266111）

介绍司机室前窗结构和安装工艺方法，对传统前窗结构与新型前窗结构进行对比和总结。以某城市地铁车辆为例分析了新型前窗玻璃施工工艺过程及质量控制方法，并给出其检修更换操作步骤，为进一步司机室前窗设计提供一定的参考依据。

城轨车辆；前窗玻璃；分析；质量控制

随着城市人口的快速增长，交通压力日益严峻，城市轨道交通所扮演的角色越来越重要，而司机室又是列车的＂心脏＂，安装于司机室前端的前窗玻璃是司机获取信号、线路情况的重要部件，即列车的“眼睛”，司机室前窗性能的好坏直接影响着车辆的运行品质。因此，很有必要在结构和工艺方面着手分析和改进司机室前窗，使其在列车运行过程中更加安全、可靠，在后期检修时更加方便、经济、高效。

1 司机室前窗结构和安装工艺方法简介

1.1 司机室前窗结构分类

司机室前窗结构可分为两种，即有框和无框。有框车窗的框架多为铝合金材质，通过粘接或卡接方式将玻璃与框架连接在一起；无框车窗玻璃材质多为钢化钠硅玻璃，又可分为3种类型，即双层中空玻璃、双层夹胶玻璃和单层玻璃，其中前两类玻璃通过钢化玻璃本身与车体连接，而单层玻璃通过丝网印刷层与车体连接。为了确保玻璃在列车运行过程中由于承受各种外界物体作用而不碎裂，前窗玻璃均采用安全玻璃，具有足够的强度和刚度，即使玻璃受到撞击，也只是出现内部裂纹，不会造成玻璃碎片飞溅，从而避免不必要的伤害。

1.2 司机室前窗安装工艺方法

司机室前窗安装工艺方法可分为3类，即机械连接、焊接和胶接。传统的焊接，因受热易产生变形、应力集中等工艺缺陷，目前基本不再使用。由于前窗玻璃是一种脆性材料，安装时不允许与框架直接接触，同时还要考虑玻璃与框架之间、框架与车体之间因温度和载荷变化而产生的变形，宜采用一种弹性安装方式，而胶粘方式最符合这种安装要求［1］。

胶粘属于一种新型工艺方法，通常是在常温下施工，它有一些传统方法所不具有的优势，例如可有效消除零部件因受热产生变形、应力集中等工艺缺陷，同时，它可以实现同种和异种材料（金属和非金属）之间的连接，粘接区内应力分布均匀，粘接部位密封性好，并且具有绝缘、耐腐蚀、防锈、有柔性等优点［2］，当然胶粘方式也有其自身的不足之处，（1）粘接质量容易受环境因素（温、湿度）的影响，随着温度的升高，胶粘剂的表干时间缩短，相应地缩短了有效的施工时间，如果该时间控制不理想，在胶粘剂内部就会存在缺陷，随着时间的增长，粘接的零部件就会松动甚至脱落；（2）粘接工艺要求比较严格，被粘接零部件表面需要认真处理，否则被粘接的零部件就达不到理想的粘接效果。粘接剂的质量控制及工艺过程对产品的质量都有非常大的影响，所以前窗玻璃安装后的质量和效果很大程度上取决于选取什么类型的胶粘剂，在选择地铁车辆胶粘剂时，需考虑以下问题［3］：

①工艺要求：轨道交通车辆的制造工艺条件必须达到要求。比如胶粘剂使用时环境的温湿度、粘接的材料、操作环境的湿度、胶粘剂固化时间和生产节拍的关系等，这些都要满足车辆制造工艺的要求。

②性能要求：在性能上满足轨道交通车辆组成成分的技术要求，同时在检修周期内保证性能的绝对可靠性。

③环保要求：作为新型交通工具的组成部分，在生产过程中，必须尽量减少对人体有害成分的产生，胶粘剂固化后不能挥发出对自然环境和人体有害的成分。

2 传统前窗结构与新型前窗结构对比

2.1 传统前窗结构

传统的前窗玻璃安装结构为玻璃和车体型材之间通过高强度胶实现粘接和密封，玻璃与车体连接成一体，列车运行过程中玻璃与车体间靠胶连接实现弹性减振缓冲功能，如图1所示。这种结构安装难度小，容易操作，同时也存在一个弊端，就是前窗玻璃与车体型材之间靠胶粘接，胶固化后拆卸玻璃时就非常苦难，一旦玻璃损坏只能进行破坏性拆除，拆卸困难耗时耗力，并且在拆卸时工序较多，安装新的前窗玻璃需要进行大量的残胶清理工作，这一拆一装过程耗费较长周期，导致效率低下，造成资源浪费。

图1 玻璃与车体型材直接粘接图

2.2 新型前窗结构

以某城市地铁前窗玻璃为例对其结构和安装工艺进行详细介绍，该型地铁头型如图2所示。前窗为双框式结构，整个前窗包含两部分即内框和外框，它的设计思路源于创新设计的分离原理。由于列车运行过程中司机室前窗玻璃所受到的外界破坏性因素是不可预测的，所以我们只能尽量将损失降到最低，目前，玻璃破坏后只能更换，而更换周期的长短就理所当然地成为焦点问题。它的安装过程为先将内框用胶粘剂和螺栓接到车体型材上，如图3所示，再将外框连同玻璃组件（外框与玻璃为整体式结构）一起用螺钉连接到内框上，其中为了实现密封减振功能，在内框与外框之间设置了密封胶条，因此整个前窗结构外观既平滑美观又能实现减振密封功能。当前窗玻璃破坏后，前窗更换只需将影响更换速度的粘接胶分离出去，拧开连接螺钉就很方便地将带玻璃的外框拆卸下来，外框和玻璃整体更换，其安装结构如图4所示。前窗玻璃采用该结构，最大的优点就是当玻璃损坏后，更换效率将大大提高。

3 新型前窗玻璃施工工艺过程及质量控制方法

3.1 作业前准备

首先检查所需材料及工具（抹布、风动吸尘器，钢直尺等）符合标准，确认施工环境温度处于5℃～40℃，湿度：≥40%，然后确认胶及底涂剂为质保期内的合格品，最后用抹布和吸尘枪清洁车体窗框和窗口四周。

3.2 玻璃组成研装

由于前窗玻璃安装后整体效果需要与车体型材外表面有一定的弧度要求，所以在前窗玻璃安装前就必须进行研装工序，研装时需多人互相配合，将玻璃组成放入车体窗口，其中一部分人员拖住玻璃，另外需要人员用钢直尺检测玻璃与车体型材外表面的高度差，并记录所需调整垫的厚度；同时调整玻璃组成保证玻璃四周与车体窗口四周闪缝均匀，整体外观良好，最后达到作业指导书的要求。

图2 前窗正面外观图

图3 玻璃钢上前窗内框固定孔

图4 双框式前窗结构

3.3 安装前窗玻璃内框

（1）在安装前窗玻璃内框前需要将司机室前窗组件中带玻璃的外框与内框联接的紧固件拆除，使得内、外框各自分离。

（2）由专业打胶人员用气动胶枪在车体窗口紧固面涂打密封胶，密封胶需要配合底涂剂使用，密封胶涂打要求具体参见车窗密封作业指导书。

（3）由于前窗研装时已经记录了各固定位置调整垫的厚度，所以这时可以直接使用螺栓将内框固定在车体上，要求固定牢固，螺栓需配合螺纹锁固剂使用，并对螺栓施加图纸规定的扭力，如图5所示。

在施工现场固定内框时，出现了前窗玻璃内框固定螺栓孔与车体型材上补强位置不能吻合的情况，如图6所示。发生该现象的原因是车窗设计人员与车体型材设计人员之间提交资料时位置关系不精确导致的，通过更改车体型材补强位置，使得补强位置与前窗内框安装孔一致，从而解决了该问题。

图5 内框安装示意图

内框固定完毕后，需要修整四周和司机室内侧的密封胶，使得密封胶涂打连续、均匀、饱满。

图6 施工现场车体补强与内框安装孔偏位图

3.4 安装前窗玻璃外框组件

在内框安装完毕待周圈密封胶表皮干燥后，为了方便司机室前窗的检修更换，特别在外框周围预埋铁丝，并将铁丝连接点放在前窗下方车体中心线位置，如图7所示。

图7 外框安装示意图

带前窗玻璃的外框放置于固定位置，调整四周与车体窗口闪缝均匀后，使用图纸规定型号的螺钉将外框固定在内框上，同样，螺钉也需要配合螺纹锁固剂并施加规定的扭力。最后在外框螺钉头上安装外框装饰堵，调整完毕后，在外框与车体窗口缝隙和螺钉堵头处用涂打密封胶，要求胶涂打连续、均匀、饱满，打胶过程必须严格按照车窗密封作业指导书进行，胶粘剂不得污染作业环境，如图7所示。

3.5 车窗安装注意事项

①固定内框的螺栓安装时，避免与胶接触。外框安装前注意检查密封胶条是否完好无破损。

②施工过程中产生的废屑、胶带等施工垃圾应及时处理，做到一作业一清理，保持施工现场干净、整洁。

③作业过程发生异常情况，应立即停止作业，联系相关专业人员进行解决。

④要求在前窗玻璃安装后48 h内，严禁进行倒拉车等引起车体剧烈振动的作业内容。

4 车窗检修和更换

当前窗玻璃受到环境或者外界作用力破坏时，需要对前窗玻璃进行检修和更换，相对于传统前窗玻璃来讲，该结构前窗玻璃有自己优点。更换时，将周圈铁丝拉出，外框周围密封胶随之分离，然后用刮胶刀将螺钉堵头处的少许密封胶清理后，最后将外框与内框连接的螺钉拆除，就可以把带玻璃的外框拆下来，对破损玻璃进行更换即可。

5 结束语

通过对司机室前窗结构和安装工艺进行分析和总结，可以看出介绍的新型前窗结构不仅可以避免传统焊接的工艺缺陷，在前窗检修更换时会更加方便、高效，这种结构在以后的城轨车辆前窗安装中的应用会更加广泛。

［1］ 张方涛.铁道车辆车窗胶粘剂应用技术研究［J］.粘接，2008，29（5）：51-53.

［2］ 龙德云.机车前窗玻璃胶粘工艺和质量控制［J］.电力机车与城规车辆，2005，28（1）：39-40.

［3］ 魏培欣，宗 艳，常 虹，等.胶粘剂在轨道交通车辆上的应用［J］.粘接，2016，37（1）：79-81.

Analysis on Cab Foreside Windscreen Structure and Installation Process of a New Type Urban Rail Vehicle

SUN Yunqi
（CRRC Qingdao Sifang Co.，Ltd.，Qigdao 266111 Shandong，China）

The structure and installation process of cab foreside windscreen are introduced，then compared and summarized of traditional and new type foreside windscreen structure in this paper.Taking Metro vehicles in one city for example，the construction process and quality control method of the new foreside windscreen are analyzed，and the operation steps of its maintenance and replacement are given，which can provide a certain reference basis for the future design of cab foreside windscreen.

urban rail vehicle；foreside windscreen；analysis；quality control

U239.5

A

10.3969／j.issn.1008－7842.2016.06.28

1008－7842（2016）06－0108－03

8—）男，助理工程师（

2016－04－09）