赵亚文 夏磊
中车南京浦镇车辆有限公司，江苏 南京 210031
摘要：铁路客车内装设计是提高铁路运输服务质量的重要方面，改善座椅结构及性能是铁路客车内装设计的一大任务。文章从目前线路运行160公里电动车组为基础，针对运行车辆座椅出现的扶手盖板开裂、小桌板松动、靠背调节不良及后部脚踏脱落等诸多问题，分析故障原因，提出优化设计方案。
关键词：时速160公里动车组；座椅；扶手盖板；靠背；脚踏；小桌板；
近年来，中国高速铁路迎来了前所未有的发展时机，经过几年的发展，形成了多个成熟的技术体系，铁路运输在中长途运输市场中越来越占有主导地位。时速160公里电动车组作为新的车辆品种应用而生，在25型车辆的基础上，160公里动车组在内饰方面做了很大的提升，尤其考虑乘客舒适性方面，座椅做了很大改进，同时在运用过程中也出现了好多问题，现就问题提出原因分析及设计优化。
1 座椅扶手盖裂
160公里座椅在运行过程中，出现了扶手盖板裂损及脱落的故障，主要表现在扶手盖板开裂、损坏、裂纹等异常；
原因分析：
1）座椅扶手装饰盖安装导柱外径较小（壁厚较薄）强度不足；
2）扶手安装支架与铸造扶手两者间隙较大（5mm），装配后由于挤压易导致塑料件变形、破裂；
3）扶手装饰盖安装螺栓采用了带油的发黑螺丝安装；
4）未明确PC材质的扶手装饰盖相关机械性能等指标，塑料制品的本身缺点就有抗内应力不佳，特别是 PC 料增加阻燃剂尤为明显，低温、接触化学品、老化等都会造成装饰盖板开裂。
优化设计：
1）扶手装饰盖导柱外径增加，改为8mm，导柱高度增加3mm；（图1所示）
2）减少扶手装饰盖安装支架与扶手铸件装配间隙，按2mm执行；（图1所示）
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图1
3）PC扶手装饰盖更换ST4.2x9.5自攻螺钉，表面处理改为镀锌处理，禁止使用发黑等带油螺钉，在装配过程中杜绝油污污染；
4）调研PC塑料技术要求，更改扶手盖板注塑材料配方，增加成型后的零件韧性；
5）由于螺钉挤压及运行过程中使用不当或者受力引起的导柱开裂，也可以采用导柱内预埋轴套的方式来增加轻度，避免开裂（图2所示）。
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图2
2 小桌板松动
座椅后部小桌板面板通过支撑轴和紧固件与支臂连接，小桌板绕支臂凹槽轨迹翻转，经一定时间运用后，螺钉松动。
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图3
原因分析：
1）座椅小桌板长时间绕轴旋转后，螺钉易与转轴滑动，进而松动、脱离；支臂与小桌板安装完成，上紧螺钉后，小桌板支臂会对桌板进行一定的挤压，在桌板翻转过程中，桌板与支臂摩擦，带动螺丝与小桌板旋转轴相对转动，导致运动卡滞、螺丝退丝、松脱等故障。
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图4
2）座椅小桌板使用的紧固螺钉不合理，问题小桌板使用的为M5×16 十字槽盘头螺钉（GB/T 818），该螺钉头部大，紧固面小；座椅小桌板组装过程中没有涂打螺纹锁固剂的防松要求；
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图5
优化设计：
1）小桌板紧固螺钉更换为M5×16 十字槽大扁头螺钉（GB/T 973）；安装时涂打螺纹锁固剂或耐落胶，保证小桌板紧固防松性能。
2）小桌板尺寸在设计过程中考虑负公差，降低桌板和支臂之间的摩擦力，避免螺钉松动。
3 靠背调节不良
在未触发调节扣手或复位脚踏的情况下靠背可实现后仰或在触发调节扣手或复位脚踏的情况下，靠背调节失效。座椅靠背通过可锁定气弹簧来调节，乘客通过按钮控制闸线，闸线拉动气弹簧头摆杆，摆杆控制气弹簧头部触点的打开和关闭，气弹簧触点打开时，靠背在外力作用下，气弹簧可以压缩、伸展，靠背角度调节，气弹簧触点关闭时，气弹簧锁定，靠背无法进行调节。
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图6
原因分析：
1）座椅钢丝绳组成总长选型较长，成 S 型布线 ；
2）座垫受压后座椅钢丝绳产生位移，钢丝绳弯曲半径变化，导致解锁按钮与解锁触点间隙变化引起解锁功能失效或解锁时间不一致；
3）气弹簧可靠性不高，造成座椅靠背调节失效；
4）气弹簧工作原理导致密封件换向与气弹簧停滞时间关联影响，停滞时间与换向时间成反比，停滞时间越长，换向时间越慢，导致扣手、侧脚踏解锁停滞或不一致。
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图7
优化设计：
1）针对因气弹簧工作原理导致的极端位置复位卡制，气弹簧在安装过程中应进行校验检查，防止运行过程中此现象发生；
2）优化气弹簧钢丝绳捆扎方案，钢丝绳布线增加固定点，确保使用过程无窜动；固化钢丝绳走线路径；
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图8
4 一等座椅后部脚踏脱落
一等座椅后部脚踏采用分级形式，乘客在使用过程中无法还原或者分级失效。目前市场上的动车座椅所设的脚踏支撑一般带有自锁机构，当乘客的双脚抬离脚踏板时脚踏板不能自动翻合复位，这样即影响了座椅的外形美观，同时也增大了座椅的外形尺寸，减少了乘客在车厢中的活动空间。
原因分析：
1）M10螺栓组合可能存在扭矩不足或未涂抹螺纹紧固胶的问题。
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图9
2）压板不能使卡块有效卡入脚踏棘轮部位内，造成脚踏无法固定。
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图10
优化设计：
1）重新设计后部脚踏形式，能够使脚踏板在不使用时在扭力弹簧的作用下自动翻合复位，与此同时限位挡块将起到限位和缓冲的作用，对应于扭力弹簧的另一端所设的阻尼器将起到减缓翻合速度的作用，防止产生噪音，消除安全隐患。
2）后部脚踏悬臂开孔直接安装于下底架轴上面，使用灵活方便。
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图11
5 结束语
随着高速轨道车辆的迅速发展,选择乘坐动车外出的人越来越多，一些乘客不再是仅仅要求动车提供乘坐功能，还要有提供旅途中乘坐的舒适性。为了减少乘客长途旅行的疲劳，给乘客带来更大的舒适性，座椅的功能也越来越全，使用率越来越高，利用合理的结构减少故障率成为设计首要考虑因素，在设计中都应紧密围绕“人”这个核心，通过乘客的使用，了解座椅的不足，改善设计，提供给旅客舒适满意的旅程，同时也有助于人性化设计理论的进一步发展。人性化将是未来设计的必然趋势和最终归宿。