为了保持我国高速铁路良好的发展态势，高速铁路建设需紧紧抓住新材料的创新与应用，进一步巩固发展基础。在轨道交通领域中常用的复合材料主要分为2类：一类是玻璃钢、玻纤芳纶混杂复合材料，另一类是碳纤维复合材料。碳纤维复合材料作为世界先进的复合材料之一，具有耐高温、抗腐蚀、耐疲劳、灵活的设计性能等特点，在轨道交通领域应用种类较多。碳纤维复合材料以其优异的性能带动了整个轨道交通行业的技术革新，其产品也从非承载结构向次承载结构，再向主承载结构渐进发展。

　　轻量化是接触网装备的发展方向之一，尤其是与列车受电弓相互作用的定位装置轻量化有利于提升弓网受流性能。本文依据高速铁路接触网定位器的实际工作状况制订设计碳纤维定位器应遵循的技术原则，在此基础上设计定位器的结构形式、与其他零部件的连接方式及加工工艺，并进行有限元模拟校核和试验验证。

　　综合力学分析、碳纤维布铺层、成型工艺等各方面考虑定位器的结构，确定定位器采用H型主梁截面，规格为40mm*40mm*3mm*4mm。针对碳纤维复合材料制成的定位器，必然存在复合材料结构件与金属结构件或组件间的相互接口问题。使用胶接连接时，连接件间的强度不易达到设计要求；对已成型的结构件，不适宜在碳纤维基体上进行机械加工，否则将破坏碳纤维基体的连续性，影响构件的使用性能，因此单纯的机械连接同样无法满足零部件的使用要求。

　　为了保证碳纤维复合材料结构件的安装及使用性能要求，避免对碳纤维复合材料基体进行机械加工，在碳纤维复合材料结构件成型过程中，采用在碳纤维复合材料基体上预埋金属构件的结构型式，即采用预埋连接方式。制定好预埋连接的连接方式后，进一步确定预埋金属构件的材料。碳纤维复合材料的线膨胀系数较铝合金材料小一个数量级以上，与不锈钢材料相近，且碳纤维定位器对结构性能、热稳定性要求较高，不适合选用铝合金材料作为预埋件，因此选用不锈钢材料作为预埋件。

　　基于接触网定位器的结构和使用特点，与定位线夹的连接接口处使用定位销钉，材质为不锈钢。而另一侧与定位支座的连接处，若在碳纤维定位器基体上开孔，在振动、转动中的磨损会降低定位器的服役性能并缩短使用寿命，因此考虑增加套筒预埋件，同样采用不锈钢材质。为了防止金属预埋件在拉伸、振动的环境中与主梁脱开，定位销钉与套筒外侧面均采用一定的斜度设计。定位销钉和套筒采用CNC机械加工成型。

　　定位器属于工艺要求较高的承载构件，且长期承受振动和疲劳，综合考虑后采用缺陷率更低、安全可靠性更高的热压罐成型工艺。利用该工艺成型的零件、结构件具有均匀的树脂含量和致密的内部结构，内部质量较为良好。热压罐工艺利用热压罐内部的高温压缩气体产生压力对复合材料坯料进行加热、加压以完成固化成型。工艺采用预浸料铺层固化，制品的质量易于控制，可制成大型制品，且制品内部和表面质量均佳。整个工艺过程在中低温度、压力下进行，具有节能环保，能耗较低，生产周期较短等优点。利用该工艺制备的复合材料产品纤维含量高、力学性能优良，制件的尺寸精度能够得到很好的保证。

　　经分析，各项试验检测结果均满足技术要求，进一步验证了碳纤维复合材料定位器零件设计、结构、工艺、生产、试验方法的合理性、正确性。

　　阅读延伸：《碳纤维在轨道车辆中的应用案例分析》