轨道交通行业在其发展的过程中，对于材料的应用有很多特殊要求，不仅需要材料具备较高的安全性、耐腐蚀性、隔音性、环保性，还需要车体结构轻量化，其他的强度、刚度、防噪声、防火等方面的性能也要具备。当前国内大部分的轨道交通车辆使用的材料主要是铝合金等，但是由于这些材料依然存在或多或少的优势和不足，所以碳纤维复合材料的应用有着较大的优势。

　　在实际的应用过程中，主要采用碳纤维-芯层结构，能够有效的保证整体的车辆承载能力。碳纤维-芯层结构由两层碳纤维蒙皮中间加入泡沫或蜂窝夹芯组成，车顶的主结构由方向不一样的碳纤维预浸料和结构芯材构成，不同方向的碳纤维材料性能和芯材材料性能不一样。

　　在实际的应用过程中，为了能够有效的避免纤维中断，必须要合理的利用纤维的方向性，以能够最大程度的利用碳纤维复合材料的方向性，进而保持结构中传递路径的连续性。充分的借助铺层层数和方向，将力进行合理的传递和分散。在结构设计的过程中，为了能够简化设计和应力计算，可以选取具有代表性的0°、+45°、-45°、135°、90°代表纤维的方向，0°是主承力方向。

　　在设计的过程中，还必须要充分考虑装配过程中出现的内应力，并采用对称铺层和平衡铺层两种交替方式，以此避免结构不对称造成的内应力，进而给整个车性能造成负面影响。

　　碳纤维复合材料的结构设计应遵循几个准则：其一是不同角度纤维所占的比例为0°，最大45°，其次90°，其二是在四个不同的方向上都必须要安装纤维，这样能够对抗受力变形;其三是限制同一个方向上的铺层数，这样能够有效的降低层间微裂纹的发生，其四是局部结构可以全部使用+45°的铺层。

　　等级A为关键主承载部件，该部件并不允许缺陷的存在，因为这属于受力的关键部分，因此必须要合理利用铺层设计，正确操作相关设备步骤。等级B为重要主承载部件，在该部件中允许一定范围内的缺陷，但是工作人员必须要将此类缺陷记录存档，并及时检修维护，在后续的运营过程中重点关注，观察缺陷是否扩大。等级C为一般主承载部件，受力不大的区域允许存在一定的缺陷，工作人员在后续的操作过程中不需要特别关注。

　　经过研究对比分析，在不同工况背景下，除了压缩工况，碳纤维的车体安全系数都要高于金属车体。充分说明了碳纤维复合材料的各向异性，也就是说碳纤维复合材料在垂直方向上的受力较差，但是安全系数依然大于1。

　　阅读延伸：《碳纤维制品在汽车上的应用都有哪些？》