铁路客车车窗设计技术

铁路客车车窗设计技术

作者 刘志美

内容提要:本文重点介绍了客车车窗的设计原则、设计步骤、设计要点及统型铝合金单元式车窗设计，对铁路客车车窗设计的掌握将有积极的帮助。

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1概述

铁路客车车窗是客车设计中的重要部件之一，是车体侧墙的组成部分，车窗设计的合理与否直接影响到行车安全以及旅客乘坐的舒适度，是体现旅客列车安全性、舒适性的重要标志之一。

我国现行铁路旅客列车的车窗从形式上分为二种：一种是单元式组合车窗，另一种是窗带式粘接车窗。从结构上分可分为向下开启式、向上开启式、内翻式以及玻璃粘接式车窗。除粘接式车窗外，向下开启式、向上开启式、内翻式车窗又有活动车窗和固定车窗两种之分，这三种结构的车窗由于是在车下自成一体，自行组成一独立单元，可统称为铝合金单元式车窗。

向下开启式车窗为较早开发的客车用车窗，但在车辆的运用过程中发现：由于是上部开启，它用于非空调客车时通风性能不好，座车上的乘客热的只能座在座椅背上或站在过道上，介于这些情况，又开发了向上开启式车窗。随着铁路车辆的不断发展，对车辆的性能和外观要求不断提高，又研制出了25K客车车窗，在运用过程中发现了一些问题，在此基础上又进行了改进，演变成了现有的25T型车窗。

我国幅源辽阔，地理位置、气候环境差异很大，不同速度等级、不同车型的旅客列车以及地方铁路的自身需求，使得25B、25G、25T型列车以及200km/h速度以上的动车组同时并存，现有车窗在满足既有车辆的前提下，为了更好地适应铁路客车高速发展的需求，不断开发、研制高品质的车窗是我们努力的方向。

2设计原则

设计原则：车窗作为车体的重要组成部分，其安全性、可靠性、舒适性要求是车窗设计的最根本要素。车窗的结构设计应能满足以下主要性能：防雨性能、气密性能、水密性能、抗风压性能、隔热性能、隔声性能、耐久性能。

形式确定：常规客车车窗形式一般是由招议标《技术规范》或客户要求确定，对于新研制客车、特殊车种、特别要求的车辆，比如地方铁路客车可根据用户的需求来配置车窗。

车窗设置：车窗设置一般是由总体设计根据车辆的平断面布置来确定，对于空调客车其活动窗的设置一般根据应急通风的需求来确定，它与车内的平面布置和旅客分布情况有关。车窗的大小从理论上来说应该越大越好，因为车窗越大自然采光越好，视野越广阔，但车窗越大带来的问题相应增大，如所承受的压力、车窗的重量、安装的难度、采购成本等。所以一般情况下总体设计需要根据各种利弊关系综合考虑决定。

下面结合铝合金单元车窗，对其设计步骤进行重点介绍。

3设计步骤

3．1设计依据

TB/T3107-2005《铁道客车单元式组合车窗》

《技术规范》中对车窗的有关规定；

《技术规范》中各车种平断面布置中车窗的配置要求;

总体设计说明及平断面布置图;

同类车窗的设计。

3．2 设计定位（设计方案确定）

依据总体设计技术要求及平断面布置图确定车窗的结构型式、钢口尺寸、数量以及固定窗与活动窗的配置。

结构型式：上窗下拉式、下窗上拉式、内翻式

钢口尺寸：614X1014XR120 1064X1014XR120 1264X1014XR120 (厨房窗 1064X894XR1200) 数量：根据车型车种确定

固定窗与活动窗配置：根据车型车种确定

3．3提出联系书

与车体之间的安装关系以业务联系书的方式提出，对车体侧墙钢结构及侧墙内墙板的开孔尺寸应有公差要求，并明确车窗安装用紧固件螺栓与车体接触处钢板的强度要求，保证车窗能安装牢固。

3．4完成设计

3．5试制验证

车窗的设计必须满足其主要性能的要求，产品试制完成后须对其进行型式试验。主要试验项目为：防雨性能试验、水密性能试验、抗风压性能试验、隔热性能试验、隔声性能试验、耐久性能试验等。

4 车窗型式及适用车型

向上开启式车窗：亦称KC6车窗，主要用于22B型翻新车以及25B型非空调客车。

向下开启式车窗：亦称KC3车窗，主要用于25B型硬卧车和乘务员宿营车以及25G型客车。

内翻式车窗：又可分为25K型和25T型两种，主要用于25G、25K、25T型空调客车。

玻璃粘接式车窗：主要用于速度160km/h以上的客车。比如“先锋号”动车组。

5 车窗性能

防雨性能：进行防雨试验，应不出现渗漏现象。

气密性能：满足车辆整体气密性要求。

水密性能：在淋雨量3L/(m2.·min)情况下，渗漏压力差值ΔP≥350Pa。

抗风压性能：变形压力差值P1≥3KPa;安全压力差值P3≥3.5KPa。

隔热性能：传热系数K≤3.5W/(m2·K)

隔声性能：计权隔声量RW≥25Db

耐久性能：活动车窗经2X104次全行程启闭试验，均衡机构或翻转机构不应失效;车窗主体构件不变形，不开焊。

机械强度：车窗、固定件及其所有配件应能抗御与UIC566-1990规定的下列加速水平相应的惰性载荷：纵向＝5g; 横向＝3g; 垂直=3g(包括重力作用)，这些加速载荷不可造成固定件任何永久变形。

6设计要点

6．1基本要求

对于不同运营速度的各车型车种，对车窗的主要性能指标参数是不同的，车辆的运营速度越高，对车窗的各项主要性能指标要求越高，比如抗风压性能、隔声性能等。在车窗设计时一般要考虑如下基本要求。

外观：车窗的外部平面与车体侧墙应尽可能地设计在同一平面上，不但减小风的阻力，而且从列车的外观上来看也更加美观，内翻式车窗的外观与上下开启式车窗相比，美观程度大大提高;

通风：通常在设有空调的列车上，设有一定数量的活动窗，主要是考虑到在空调出现故障时或单车停放情况下，可以通过活动窗应急通风，保持车内外空气的流通;

隔热隔声：从隔热、隔声的角度考虑，车窗的窗框设计时，应尽量减少暴露在车外的铝型材面积，减少传热面，同时铝型材的断面设计尽可能采用断桥结构，不至于使外部热量直接传入客室内，车窗玻璃采用中空玻璃结构，即内外两层钢化玻璃，中间为干躁空气或惰性气体组成，对车窗的隔热、隔声性能有明显提高;

密封：车窗的密封性是车窗设计的关键，特别是活动窗，通常是采用橡胶密封条与铝型材的配合来实现;

安装：车窗的安装应满足可靠、便捷的原则，单元式铝合金车窗主要安装型式为拉紧滑块式，对于粘接式玻璃窗，由于没有铝框，将玻璃直接安装在车体钢结构上，用结构胶及密封胶将车窗固定。 6．2单元式组合车窗设计要点

a) 产品须符合TB/T3107-2005《铁道客车单元式组合车窗》的规定。

b) 活动车窗开启应轻便灵活，作用良好。

向上或向下开启的活动车窗净开口高度应不小于340mm,并能随遇平衡;

内翻转车窗的净开启角度应不小于30°;

开关车窗外加力：车窗总组装后应不大于80N,车窗装车后应不大于100N。

c) 活动车窗应设把手和窗锁。窗锁带有开、关标识，可用铁道客车通用三角钥匙开闭，开闭应灵活可靠。

d) 车窗主体构件为铝型材，组成后应不变形、不开焊，窗框、窗外框、内饰框的外露表面应平整