碳纖維復合材料在列車上的應用優(yōu)勢

　　輕量化是最大化減少列車運行能耗的一項關鍵技術。碳纖維制品就是指以碳纖維預浸布為原材料，通過不同的加工方法，加工成為能夠滿足使用要求的材料制品。碳纖維手機殼外柔內(nèi)剛”，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。由金屬制造的軌道列車，雖車體強度高，但質(zhì)量大、能耗高。以C20FICAS不銹鋼(不銹耐酸鋼)地鐵列車為例，其運行15萬km約消耗540000 GJ能量，按其中的5%用于克服車體的承載結構質(zhì)量計算，如列車質(zhì)量能最大化減少30%，則可節(jié)能27000GJ×30%=8100 GJ。

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  　　碳纖維復合材料(Material)是新一代高速軌道列車車體選材的重點(zhòng diǎn)，它不僅可使軌道列車車體輕量化，還可改進高速運行性能、降低能耗、減輕環(huán)境污染、增強安全性。碳纖維復合材料此前世界上碳纖維技術發(fā)達的國家（美國、德國、日本、韓國），對于向中國輸出碳纖維產(chǎn)品和技術，保持著極其謹慎的態(tài)度。即使在目前，我國碳纖維以及碳纖維制品的進口，還受到發(fā)達國家的嚴格控制。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質(zhì)特性，因此碳纖維制品的強度大，硬度高，遠超過同體積同重量的金屬材質(zhì)。因此，碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領域有著廣泛的應用。當前，CFRP在軌道車輛領域的應用趨勢：從車箱內(nèi)飾、車內(nèi)設備(shèbèi)等非承載結構零件向車體、構架等承載構件擴展；從裙板、導流罩等零部件向頂蓋、司機室、整車車體等大型結構發(fā)展；以金屬與復合材料(Material)混雜結構為主，大幅提高碳纖維復合材料用量。 123456
  　　一節(jié)地鐵列車中間車輛各部分質(zhì)量比，其中車體車身約占36%、車載設備(shèbèi)約占29%、內(nèi)部裝修飾品約占16% 。碳纖維制品就是指以碳纖維預浸布為原材料，通過不同的加工方法，加工成為能夠滿足使用要求的材料制品。由于車載設備(shèbèi)幾乎沒有減重空間，因此，車體車身和內(nèi)部裝修飾品就成為了輕量化的重點(zhòng diǎn)對象。2000年，法國國營鐵路采用碳纖維復合材料(Material)研制出雙層TGV型掛車。韓國鐵道科學研究院以此為基礎，研制出運行速度為180 km/h的TTX型擺式列車車體，其采用不銹鋼(不銹耐酸鋼)增強骨架，側(cè)墻體和頂蓋采用鋁蜂窩夾芯，蒙皮采用CFRP構成的三明治結構，這樣車體外殼總質(zhì)量比鋁合金結構降低了40%，且車體強度、疲勞強度、防火安全性、動態(tài)特性等性能良好，已于2010年投人商業(yè)化運營。
 
  　　2011年，韓國鐵道科學研究院研制出CFRP地鐵轉(zhuǎn)向架構架，其質(zhì)量為635 kg，比鋼質(zhì)構架的質(zhì)量最大化減少約30%。由日本鐵道綜合技術研究所與東日本客運鐵道聯(lián)合研制的CFRP高速列車車頂，每節(jié)車箱質(zhì)量最大化減少300一500 kg,, 2014年9月，日本川崎重工研制的CFRP構架邊梁，其質(zhì)量比金屬梁最大化減少約40%。
  　　由此可見列車輕量化的優(yōu)勢，以碳纖維為主的高性能纖維增強復合材料(Material)改性研發(fā)及軌道交通、汽車工業(yè)、航空軍工、機器人、醫(yī)療器械等先進裝備零部件開發(fā)制造的民營科技公司。擁有一支技術過硬、創(chuàng)新高效、經(jīng)驗豐富的纖維增強復合材料(Material)技術開發(fā)團隊，并于年初受邀入駐市國家級科技公司孵化器，受政府重點(zhòng diǎn)扶植。碳纖維軌道交通零件