碳纤维复合材料在列车上的应用优势

　　轻量化是减少列车运行能耗的一项关键技术。由金属制造的轨道列车，虽车体强度高，但质量大、能耗高。以C20FICAS不锈钢地铁列车为例，其运行15万km约消耗540000 GJ能量，按其中的5%(即27000GJ)用于克服车体的承载结构质量计算，如列车质量能减少30%，则可节能27000GJ×30%=8100 GJ。
 

（图示：碳纤维列车配件）
 

　　碳纤维复合材料是新一代高速轨道列车车体选材的重点，它不仅可使轨道列车车体轻量化，还可改进高速运行性能、降低能耗、减轻环境污染、增强安全性。当前，CFRP在轨道车辆领域的应用趋势：从车箱内饰、车内设备等非承载结构零件向车体、构架等承载构件扩展；从裙板、导流罩等零部件向顶盖、司机室、整车车体等大型结构发展；以金属与复合材料混杂结构为主，大幅提高碳纤维复合材料用量。
 

　　一节地铁列车中间车辆各部分质量比，其中车体车身约占36%、车载设备约占29%、内部装饰约占16% 。由于车载设备几乎没有减重空间，因此，车体车身和内部装饰就成为了轻量化的重点对象。2000年，法国国营铁路公司(SNCF)采用碳纤维复合材料研制出双层TGV型挂车。韩国铁道科学研究院(KRRI)以此为基础，研制出运行速度为180 km/h的TTX型摆式列车车体，其采用不锈钢增强骨架，侧墙体和顶盖采用铝蜂窝夹芯，蒙皮采用CFRP构成的三明治结构，这样车体外壳总质量比铝合金结构降低了40%，且车体强度、疲劳强度、防火安全性、动态特性等性能良好，已于2010年投人商业化运营。
 

（图示：碳纤维列车配件）
 

　　2011年，韩国铁道科学研究院(KRRI)研制出CFRP地铁转向架构架，其质量为635 kg，比钢质构架的质量减少约30%。由日本铁道综合技术研究所(JRTI)与东日本客运铁道公司联合研制的CFRP高速列车车顶，每节车箱质量减少300一500 kg,, 2014年9月，日本川崎重工研制的CFRP构架边梁，其质量比金属梁减少约40%。
 

　　由此可见列车轻量化的优势，无锡威盛新材料科技有限公司是一家以碳纤维为主的高性能纤维增强复合材料改性研发及轨道交通、汽车工业、 、机器人、医疗器械等先进装备零部件开发制造的民营科技企业。公司拥有一支技术过硬、创新高效、经验丰富的纤维增强复合材料技术开发团队，并于2016年初受邀入驻无锡市国家级科技企业孵化器，受政府重点扶植。推荐栏目：碳纤维轨道交通零件（图）