多元化功能性地板工艺研究

多元化功能性地板工艺研究

王沫[1]，石守东2，谢静思3

（中车唐山机车车辆有限公司 唐山市丰润区厂前路3号  邮编：063035）

摘要：本文介绍一种复合地板的安装方案；同时结合基材和结构分析粘接原理，提出粘接固定工艺方案；针对轨道交通领域车辆制造过程中现有结构的特点，对国内现有地板方案的优缺点进行分析归纳。

关键词：动车组 复合地板 粘接 工艺

中车唐山机车车辆有限公司自主承担的海外订单项目是加拿大蒙特利尔双层不锈钢客车项目。该项目为我公司首个北美订单项目，在研发阶段，一方面转化应用了大量国外成熟设计结构和材料，另一方面融合应用了国内CRH3型动车组的成熟设计结构和材料。该双层不锈钢客车总体结构是以加拿大2000系列客车的技术、结构、零部件平台为载体，对车内部件的安装和材料结合CRH3型动车组进行了全新设计。该项目车内地板材质为复合地板，属于北美成熟结构和材料，采用整体粘接固定，具有优秀的隔热隔声性能。

一、轨道交通领域常用地板介绍

常见的铁路客车和动车组用地板，一般分为普通胶合板地板、防腐地板、铝蜂窝地板、隔音地板、发泡地板、麻纤维地板以及其它地板。

图1  铁路车辆地板面板

动车组和地铁车辆材质一般为铝合金，碳钢车辆材质一般为碳钢或不锈钢，内装地板整体采用浮筑式结构，下部使用弹性橡胶块对地板进行支撑，具有一定减震缓冲效果，一方面减少了车体振动对地板的影响，另一方面减缓了负载对地板的压力。国内生产的列车，地板面板之上需要铺装一层2mm∽3mm的橡胶材质或PVC材质的地板布，一方面提高客室美观性，有一定的隔音减振作用；另一方面能够遮盖地板面板的瑕疵和接缝。

二、当前地板问题分析

1.鼓包

橡胶地板布和PVC地板布在粘接固定一段时间后，因地板区域受潮引起地板布粘接胶不稳定失去粘接效力，导致地板布鼓包。

图2地板布鼓包

2.褶皱

由于地板面板的表面缺陷、损伤和地板的平面度超差，在车辆运行一段时间之后，地板布在地板的接缝位置经常性出现褶皱。

图3地板布褶皱

3.污染

地板布采用粘接固定的方式，大量使用胶粘剂。尤其是地板布与设备接口位置，需要施加密封胶对设备进行防水密封。如果操作不当，容易使胶试剂涂抹在地板布上形成胶污染，后期在运行中类似的情况也很多，大大提高了运营维护成本。

图5地板布污染

4.其它问题

插接或搭接形式的地板，接缝位置平面度差，安装后有异响；

地板布粘接要求高，打磨工作量大，手工操作可控性差；

端部区域地板震动较大，严重影响乘坐舒适性；

地板布粘接用胶多，客室VOC释放超标，对人体有一定损害。

三、复合地板功能特点介绍

本项目设计了一种新型复合地板，集成了地板布，具有高刚度、高耐磨性和易于清洁的特点。

复合地板，根据结构不同，可以划分为两大类：酚醛复合地板面板和环氧地板布。

酚醛复合地板面板由8mm厚度的复合增强泡沫、1.5mm厚度的玻璃纤维层和3.5mm的酚醛复合地板布。整体式地板的厚度为13mm，板幅为1500mm×3000mm，可以满足安装需求。这种地板面板的结构见图6。

图6 酚醛复合地板面板的结构示意图

环氧地板布由3.5mm厚度的带有特定颜色的环氧树脂石料层和1.5mm厚度的玻璃纤维层。这种地板布的厚度为5mm，板幅为1500mm×3000mm，可以满足安装需求。这种地板面板的结构见图7。

图7 环氧地板布的结构示意图

环氧地板布是一种非常耐用的环氧树脂地板布，与常见的PVC地板布和橡胶地板布相比，具有极高的耐磨性和优秀的平面度，即使车体地面有缺陷或不平整问题，也能达到优秀的安装平面度。这种地板布，解决了传统地板布鼓包、裂纹等问题，且后期基本免维护，维护费用极低。同时，可与酚醛复合地板面板形成一体，形成统一地板面板，无需另外粘接地板布，可有效的减少TVOC含量和有毒有害物质的释放。

四、复合地板的粘接性能分析

4.1酚醛复合地板面板的粘接方案

酚醛复合地板面板使用结构胶粘接在车体框架或车体支撑梁表面。为了使地板面板在结构胶固化后与车体保持均匀合理的间隔，在施加结构胶之前需要在车体框架或支撑梁表面间隔防止一定厚度的橡胶垫，通常为3mm∽5mm。相邻两块地板采用对接方案，理论间隔为5mm，需要施加密封胶。为了防止密封胶无限制流入车体内，需要在地板间隔内施加硅胶管或橡胶条。这种地板面板的粘接方案见图8。

图8 酚醛复合地板面板粘接方案示意图

4.2 酚醛复合地板面板的粘接方案

环氧地板布使用结构胶粘接在车体表面，常常应用于铝合金整体地板表面。为了使地板布在结构胶固化后与车体保持均匀合理的间隔，在施加结构胶之后需要使用2mm刮刀对结构胶进行涂刮，使得满涂的结构胶理论尺寸为2mm。相邻两块地板采用对接方案，理论间隔为5mm，需要施加密封胶。这种地板面板的粘接方案见图9。

图9 环氧地板布粘接方案示意图

五、复合地板的安装工艺方案

5.1酚醛复合地板面板的安装方案

按照图10中的步骤进行地板面板的安装。

图10 酚醛复合地板面板的安装步骤

5.1.1地板预装

由于车体焊接存在一定的误差，有必要在地板面板正式安装之前，进行预装，从而获得当前车体的平面度信息和调整垫大致厚度，有助于后续地板的安装，确保较好的地板平面度。

5.1.2放置橡胶垫

在车体梁柱表面，按照一定的间隔，一般为300mm，放置橡胶垫块。在地板接缝的位置，放置两排垫块；在非地板接缝的位置和地板边缘位置，放置一排垫块。根据试装的情况，选择合适的橡胶垫块，来调整地板平面度，吸收车体的焊接误差。

5.1.3施加粘接胶

对车体底架梁柱表面进行清洁，使用胶枪，在梁柱表面的地板面板边缘和开口位置，施加一条粘接胶；在梁柱表面的地板对接位置，施加两条密封胶。连续的施加密封胶，在地板面板底部形成环形密封结构，避免地板面板或其他设备结构防水失效后，对车体底架造成腐蚀。

5.1.4放置地板面板

在施加粘接胶之后，尽快放置地板面板，防止胶固化，影响粘接性能。借助一定的夹紧工装，初步固定地板面板，防止位移。

5.1.5调平地板面板

使用特制的调平工具，在地板接缝位置，对地板进行平面度调整。

5.1.6施加压力

使用顶杆、沙袋或砝码对地板面板施加压力。压力在粘接胶达到固化强度之前，需要持续保持。

5.1.7密封防护

在地板粘接胶达到理论强度后，可以上车去除调平工具，同时使用胶带对接缝两层的地板进行防护，保证在密封过程中不会造成胶污染。

6.1.8施加密封胶

使用胶枪施加密封胶，然后使用刮刀抹平。在密封胶初干后，去除两侧的防护。

新型酚醛复合地板的材料、构造、安装和维护，均在国外不锈钢客车上有着成熟的应用。这种粘接固定的地板面板，相比国内铝合金动车组地板面板具有安装简单、平面度好、后期维护性好的特点。地板面板的粘接方案，一方面在国外不锈钢客车上得到实践验证，另一方面我公司在技术移植阶段也充分的进行了理论和试验验证，充分验证了地板粘接的可靠性。目前，相关深入的实验研究还在进行，为这种集成地板布的复合地板面板技术应用获取更多的实验室数据。

四、结论

新型复合地板，通过了样件的试验验证，通过了座椅冲击振动试验、噪声试验和地板耐火试验。地板的研发和引入，解决了传统地板布运营中出现的问题，解决了客室内TVOC释放的问题。这种新型地板的安装方式可以为粘接固定，也可以为弹性支撑、木骨方式固定。该种新型地板，可以在动车组项目、地铁项目上推广采用，有个广阔的市场前景。

参考文献

[1] 丁玉兰.轨道车辆酚醛发泡地板结构设计与优化[J]. 塑料工业.2020

[2] 刘宇,王峰,苏强.轻量化复合材料车体设计与分析[J].城市轨道交通研究.2018

[3] 沈艳祥.高速动车组地板结构隔声实验及仿真研究[D].北京交通大学.2009

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[5] 杨中甲,梁吉勇,王绍凯.轨道交通用轻量化复合材料性能研究[J].电力机车与城轨车辆.2015

[6] 尹晶,葛剑敏.轨道交通驾驶室地板声学优化设计[J].噪声与振动控制.2017

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 作者简介：王沫，女，工学硕士学位，高级工程师，主要从事轨道车辆组装工艺工作。曾参与设计多种车型的车辆制造设计工作。