沈鑫 杜海亮 陈宇杰 杜鹏
中车株洲电力机车有限公司，湖南 株洲 412001
摘要：通过分析目前现有的纵横梁结构，简要概述了纵横梁安装的装配流程和影响纵横梁安装精度的因素，提出了针对性优化方案。
关键词：地铁车辆; 纵横梁; 内装; 工艺分析
0 引言
随着轨道交通快速发展，业主对轨道车辆验收及内饰的要求愈发严格，地铁内饰的安装与调整也随之更加精细化。纵横梁作为客室内饰的骨骼，是地铁车辆顶部内饰安装重要的基准和承载结构，纵横梁安装后的整体尺寸将直接影到车辆内饰的安装效果及其安装后的整体视觉美观。本文通过分析纵横梁的安装工艺，并对比不同的结构，对纵横梁的装配工艺进行梳理和总结，以期对后续项目具有一定的参考意义。
1 顶部内装部件装配工艺
地铁车辆纵横梁是内饰与车体之间过渡的桥梁，为中顶板、出风格栅、客室照明灯具、侧顶板、扶手杆等提供安装接口。B型地铁车辆纵横梁一般包含大横梁、外侧纵梁、内侧纵梁、中央纵梁及小横梁，大横梁及纵梁通过安装座及紧固件连接到车体顶盖的悬挂座或C型槽上，小横梁则是连接内侧纵梁、中央纵梁，为中顶板提供固定点。其他类型城轨车辆，例如A型地铁、动车项目及低地板项目等，纵横梁结构稍有差别，梁的断面结构、类型与B型地铁不同，但作用、安装方式、装配工艺大同小异。本文主要以B型车纵横梁结构为例，分析顶部内装部件与纵横梁的装配关系，如图1所示。
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1-大横梁 2-外侧纵梁 3-内侧纵梁 4-小横梁 5-中央纵梁
6-中顶板 7-出风格栅 8-侧顶板
图1 顶部内装结构
以B型地铁车辆为例，对纵横梁安装的定位尺寸进行分析。图1中两侧小横梁上腰孔之间的尺寸a为中顶板的安装尺寸，小横梁腰孔内预放卡式螺母，安装时，将中顶板抬起，安装孔对准小横梁上的卡式螺母，然后使用螺栓将中顶板固定到小横梁上。中顶板安装完毕后，安装出风格栅，出风格栅一侧插接到中顶板两侧折边上，另一侧固定到内侧纵梁上。尺寸b则是保证出风格栅的安装可靠性，如果该尺寸偏大，就会导致出风格栅在中顶板一侧的插接量不足，安装可靠性差且易出现格栅无法遮盖中顶板安装孔的问题；如果该尺寸偏小，可能出现格栅不能插接到位，无法安装的风险。立柱扶手上端固定到中间纵梁上，并通过杯罩压在中顶板上；下端通过螺栓和钢螺套与车体底座相连。尺寸c为格栅侧面与外侧纵梁之间的距离，是保证客室照明灯罩板两侧缝隙的重中之重。
侧顶板通过铰链固定于外侧纵梁的C型槽中，为了保证侧顶板开合顺畅和整体美观度，侧顶板锁闭后与外侧纵梁之间的间隙一般要求在5-8mm。这也同时要求两侧外侧纵梁与车体侧墙之间的间隙相差不可以过大，相差过大，就有可能会造成一侧侧顶板与侧墙之间间隙偏小，方孔锁不能顺利打开和锁闭，严重的可能发生干涉；另一侧侧顶板与侧墙之间间隙偏大，进而造成锁舌搭接量过小，行车过程中车辆振动，存在侧顶板掉落的风险。
从以上的分析中可以看出，纵横梁集成了多个内装部件的安装接口，是地铁车辆顶部内饰安装重要的基准和承载结构，因此保证纵横梁的安装精度就成为重中之重。
2 纵横梁安装工艺方案
在车辆组装过程中，必须要同时保证纵横梁横向、纵向（即沿车辆行进方向）和高度方向的尺寸要求。
2.1 高度尺寸
纵横梁的高度尺寸达标是保证中顶板及侧顶板内高的基础。通常，纵横梁装配时，以内装地板布为基准，测量高度是否满足图纸要求。但限于车体内高误差和地板高度误差的影响（见图2），需要适当增减调整垫片对纵横梁高度进行调整以达到理论公差范围内。
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图2 纵横梁高度定位
实际装配时，为提高工作效率，预先测量每个安装点的高度，将其与理论高度进行比较，以此确定调整垫片的数量，并辅以高度工装确保测量的精度。当车体内高小于最小极限尺寸时，去掉所有垫片纵横梁高度也将无法达到理论高度；当车体内高大于最大极限尺寸时，则需要调整垫片数量过多，螺栓出扣量不足，影响安装可靠性。因此，我们需要提前分析车体制造时焊接变形和误差的影响程度，对车体组焊精度提出关键尺寸控制要求，避免后期返工，提高生产效率。
2.2 纵向尺寸
对于大部分车型，外侧纵梁、内侧纵梁及中央纵梁的型材断面已经基本统型，安装接口为纵向的C型槽，因此对于纵向尺寸的保证较为容易。但是，目前仍有部分车型，内侧纵梁的结构与平台项目差异较大，装配时，仍受车体误差及上工序误差的影响较大，调整困难。
例如某地铁项目C，空调从车顶安装，落在车体空调框内，空调下半部分伸入到客室内，导致空调下方无法设置纵梁的安装接口，即纵梁无法直接固定到车体上。根据设计方案，此处通过风道转接，风道下表面铆接小横梁，小横梁左右两侧通过支架固定到车体两侧的C型槽内，小横梁下表面的腰孔则用于安装纵梁。风道、空调机组跟随车体空调框，以车体中中心线为定位基准，而在内侧纵梁安装时，由于车体中心定位不便于确定，且车体中心与纵梁不共面，以此为基准定位测定尺寸，误差较大，因此内侧纵梁以车体端墙面进行定位。这样则存在设计基准与工艺基准不重合，当两个基准偏差过大，内侧纵梁将无法调整到公差范围内。因此，必须对车体空调框定位中心到车体端墙的尺寸提出控制要求。在前期设计及工艺分析时，要加强沟通，尽量保证基准统一，确保安装精度。
内侧纵梁与中央纵梁的纵向定位基准是车体端墙表面，外侧纵梁作为外露件，则以内装端墙电气柜为基准，保证（3-5）mm的缝隙。为实现内装的精细化作业，外纵梁安装时，端部外纵梁采取先放量后修配的工艺方案来补偿车体制造误差，保证外纵梁的纵向尺寸要求，即以二位端为基准向一位端进行安装，一位端端部外纵梁进行放量配做。
2.3 横向尺寸
以一位端、二位端第一个中间安装座为参考基准，拉一根车体纵向中心线绳，调整中心线绳居中，然后以车体纵向中心线绳为基准，对所有中间纵梁安装座进行对中调整。纵横梁的横向尺寸调整中最重要的一点就是要保证其对中性，这是纵横梁横向尺寸调整的第一步，对后工序至关重要。导致纵横梁横向定位尺寸误差可能有以下原因：
（1）车体制造误差：
在实际的制造过程中，由于车体制造误差，例如车体端墙与侧墙的垂直度误差、侧墙平面度误差等，两端中点连线所确定的中心线并不能保证是整节车的中心线，因此以此为中心线调整纵横梁居中，具有一定误差。
（2）尺寸测量误差：
车间工人在纵横梁安装时，一般是使用3.5m卷尺测量安装座及梁的定位尺寸。但是由于车体宽度较大，中间安装座到两侧车体C型槽的跨度就会达到1.2m左右。一方面卷尺在测量安装座与车体C型槽之间距离时为悬空状态，另一方面，车体C型槽为测量的起始面，卷尺尺钩顶到C型槽上，会给卷尺一个作用力，这样就会导致在测量时容易发生尺面下垂及扭转，导致测量误差的不确定性。
3 纵横梁安装横向调整工装工艺优化
（1）在以一二位端为基准的车体纵向中心线绳拉好后，应该取多个点，测量中心线绳距离两侧车体C型槽的距离，对车体纵向中心线绳的对中性进行校验和调整，为后续纵梁安装座和纵梁的安装打好基础。
（2）卷尺在使用时，应该拉直并尽量支持在平面上，以保证测量的准确性，但是纵横梁的安装并没有可以支撑卷尺的平面，并且卷尺尺面受压而不是受拉，很难保证尺面平直。此外，在纵横梁调整时，作业人员需要踩梯子登高作业，测量长度也往往超出胳膊长度，另外重复测量调整直到符合要求，为提高测量精度和工作效率，设计了一种刚性长度尺工装，选用铝合金材质，不仅重量轻，具有很好的刚度，即使是悬空状态，也可以保证测量精度，而且操作简便，适用性强，对于跨度较大且属于孔类尺寸的测量场合，可以单人操作完成。
4 结语
本文对城轨车辆纵横梁定位尺寸进行了分析，介绍了纵横梁安装的工艺方案，并结合车间现场作业现状，对可能造成纵横梁定位尺寸误差的原因进行分析，提出了纵横梁横向定位的工艺优化方案，为后续项目纵横梁优化改进给予借鉴。
参考文献
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