地铁车辆引起分色线超差的原因与优化

地铁车辆引起分色线超差的原因与优化
摘要：地铁车辆是当今最先进的城市轨道交通工具之一，越来越多的城市在
建造地铁线路，可以说地铁车辆已经成为各大城市亮丽的名片，而车辆的外观则
则显示了各个城市的文化。

本文通过分析地铁车辆门页分色线超差的原因以及仿
真分析，结合实际情况对整个门系统的安装提出改进意见，从而降低车辆分色线
的高低差，达到质量控制要求。

关键词：地铁车辆分色线超差尺寸链分析
前言
车辆分色线是车辆外观的重要组成部分，不同项目的分色线代表着不同城市
的文化。

由于地铁项目上下客频繁，所以地铁车辆客室门较多，在门页和车体结
合的部位的分色线的高度差是门系统安装过程中的一个关键的质量控制项点。

其
中某新项目的外观分色线较其他项目条数较多，因此对高度差的控制难度也更大，该项目在生产过程中分色线超差最大处达到10mm。

下图所示为该项目的分色线示
意图1：
图1 某项目分色线示意图
通过多个项目的经验，门页与车体的分色线在3mm以内是较为美观的。

当分
色线偏差在3mm以内时，乘客是无法在安全距离外看出分色线明显的高低差。

在
车辆制造过程中，门页与车体分色线尺寸调整是完全依靠门页的上下调整来达到
要求的，因此分色线高低差问题完全是门页以及整个门系统安装的问题，分析门页以及整个门系统的尺寸链，可以有效的解决分色线高低差的问题。

1.
分色线尺寸分析
1.1门页安装介绍
要了解分色线尺寸，首先需要了解门页的安装。

门页是通过5个紧固点与门机构连接，门机构安装在车体车顶边梁上。

在门系统安装过程中，首先将门上部支座安装在车顶边梁上，其次测量上部支座下平面距地板部的高度，确定上部支座与门机构之间需插入的垫片；将门机构安装在上部支座下方；通过门机构上的携门架，将门页安装在门机构上；最后对门系统进行机械调门，将门系统的所有尺寸调整至要求范围内。

整个机械调门没有门页上下方向的调整，即机械调门不会导致分色线整体的上下偏差。

1.2分色线超差初步原因分析
根据整个门系统的安装以及该项目首列车现场试制情况发现，门页分色线低于车体分色线（8-10）mm，分色线整体呈现下部超差小，上部超差大的情况，因此从理论上分析可能是以下原因造成的。

①累积误差导致。

整个安装过程中的公差有：车体门框公差、车体油漆分色线公差、门页分色线公差、门机构安装公差。

这些公差都取极限值的情况下，分色线累计误差可达到9mm。

②门机构携门架角度差。

该尺寸为供应商来料控制尺寸，按照供应商要求，合格物料角度差不大于1°，换算成高度方向的高低差为2mm。

③各部件分色基准不一致。

负责单位(涉及车体、司机室门、司机室面罩、客室门页，部分项目含端部尾板分色)在收到美工方案后，对车体三维模型进行理论转化时选取的基准不统一也可造成分色线超差，此部分误差为2mm。

1.
分色线超差现场测量分析
针对上述分色线超差问题的初步分析原因，在总装车间现场对首列车进行了实际测量分析，测量结果分析如下：
(1)测量门页的弧度与车体弧度是否符合设计图纸要求。

现场通过激光切割制作了门页弧度样板。

由弧度检测工装现场检测车体弧度与门页弧度，多次测量去平均值，车体弧度与门页弧度与样板之间间隙均小于2mm，即检测结果表明车体弧度与门页弧度均符合要求，公差在2mm以内。

(2)测量车体门框高度，现场测量了60个门的门框高度。

根据现场测量结果显示车体所有门框高度满足要求，尺寸在公差(-5,+2)mm之间。

(3)测量门页高度，现场测量了120扇门页。

根据现场测量结果显示门页整体高度满足要求，公差在(-2,+2)mm之间。

(4)测量车体分色线，现场测量了50个门区分色线尺寸。

车体分色线以底架下边梁为基准，1m以内公差（-1，+1）mm，超过1m公差(-2，+2)，现场测量结果显示车体分色线偏差(1~2)mm。

(5)测量门页分色线，现场测量了120个门页分色线尺寸。

门页分色线以门页下边沿非胶皮处为基准，1m以内公差（-1，+1）mm，超过1m公差(-2，+2)，现场测量结果显示门页分色线偏差(1~2)mm。

根据所有尺寸极限情况测定，车体与门页分色线高低差可达13mm，因此出现该项目分色线高低差达到10mm符合理论值。

但分色线尺寸超过3mm后，所有观察者站在车体外1.5米处进行观察，分色线高低差肉眼可见，影响整体美观。

通过多个项目积累，分色线高低差要求控制在3mm以内。

因此我们需要将对整个门系统尺寸链进行优化，从而控制分色线高低差。

1.
仿真验证
为了验证各尺寸对门页分色线的影响及控制，需要进行尺寸链的计算。

由于此过程涉及多个公差，简单的线性叠加去计算最后安装公差已经不再合适。

因此需要使用统计公差的方法进行统计分析。

仿真试验步骤如下：
3.1建立仿真模型
根据上述工艺过程和测量目标搭建仿真模型，通过多次随机分布的公差组装确定每次组装后分色线尺寸偏差，从而确定尺寸链中需要优化的项点。

3.2计算结果
模拟5000次装配过程，分别取各点的均值、超差占比、最大超差值进行对比。

表1 仿真结果统计表
从表1可以看到，均值从下到上，偏差越来越大，因此仿真情况以及现场实
际的60个门系统的分布情况一致。

从而可以得出以下结论：
①分色线本身的尺寸偏差不大。

②下部的分色线尺寸控制情况相对较好，越往上侧的分色线超差现象越严重。

③主要影响分色线超差的因素为车门安装公差和门框本身的高度差，两者贡
献了整个公差值的60%-80%。

1.
现场整改
在分析出以上原因后，立即组织现场整改，因为车体焊接已成型，无法进行
优化，因此可以调整的是将上部支座与门机构之前的调节垫片取消，尽可能的提
高门页安装高度。

根据首列车的实际情况，此处误差可消除4mm。

重新安装门机构、门页以及机械调门后，再次测量分色线，大部分门页分色
线高低差已在3mm以内。

由于车体累计公差较大该列车无法调整，因此还有3对
门分色线超过3mm，现场采取临时办法抬高携门架角度，再次完成机械调门后，
最后3对门分色线也满足了高低差小于3mm要求。

1.
后续优化措施
针对上述分色线超差现场测量分析以及仿真，现对该项目分色线控制进行以
下整改措施以将分色线超差问题得以改善：
(1)设计将车辆美工图纸下发后，各部件负责单位(涉及车体、司机室门、司
机室面罩、客室门页，部分项目含端部尾板分色)对车体三维模型进行理论转化
时统一选取地板部面作为转化基准；此优化措施避免了最下部分色线的偏差，确定所有分色线基准面一致，消除不同部件因施工场地不同带来的分色线偏差。

(2)修改分色线公差。

根据现场测量，分色线公差可以控制的更小，可以安
装（0-1）mm公差控制。

该优化可以消除分色线3mm的高低差。

(3)在客室车门门机构安装时将门机构安装面距离地板布面尺寸由2216mm按照上公差门机构安装面距离地板布面尺寸2219mm执行；对于车体偏低时如若出
现尺寸无法满足尺寸公差上限2219mm，由中间安装架和侧安装架三个安装架之中按照测量后最低尺寸进行门机构安装。

参考文献：
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7。