随着城市建设的不断完善,轨道交通也发展的越来越好,碳纤维复合材料有着非常好的强度、耐腐蚀、耐高温、抗老化以及可设计性强等特点,并且碳纤维种类比较轻,被很好的运用在我们的轨道交通行业的动车壁体、车厢等,在减轻重量的同时还能保证很好的使用强度。
国外用于轨道交通装备上的纤维增强复合材料多为碳纤维或玻璃纤维增强复合材料,其也经历了从非承载结构到主承载结构的发展过程。典型的应用案例如:日本新干线N700系高速列车车体车顶、蒙皮、导电弓架边缘和窗框采用碳纤维增强复合材料;日本川崎重工开发的“efWING”转向架是全世界首例主承载结构采用碳纤维增强树脂基复合材料的案例,将原来刚性焊接转向架的构架改为柔性结构,减重达40%。
这对国内轨道交通领域的复材应用同样适用,包括轨道交通领域比较关心的低成本问题,其实不单纯是碳纤维价格的问题,首要的问题依然是设计。
其车体外壳采用碳纤维蒙皮铝蜂窝夹芯结构,在夹芯结构中嵌入不锈钢长方形型材以改善车体的结构刚度,采用不锈钢底架以便于安装辅助设备。与老车型相比,TTX列车车体重量减轻约39%,重心下降约15%。
综合目前碳纤维在轨道机车上的应用情况,虽然国内外在研发方面都取得了长足的进步,但离大规模工业化应用依然有一定的距离。
在轨道交通领域对复合材料的研发应用有个共识,即设计是龙头、材料是基础、制造是关键、应用是目的、维护是保障,其中最关键的当属设计。包括轨道交通领域比较关心的低成本问题,其实不单纯是碳纤维价格的问题,首要的问题依然是设计,因为对碳纤维复合材料来讲,低成本不单纯是材料的低成本,还应包括设计和制造的低成本。