碳纤维复合材料在轨道车辆应用展望
2021-02-28
现代城市轨道交通 2021年2期
(中车青岛四方机车车辆股份有限公司,山东青岛 266111)
碳纤维复合材料(CFRP)因具有质量轻、强度大等优点,已应用于众多领域。在航空领域,欧洲空客公司的A380客机应用碳纤维复合材料达32 t,约占结构总重的15%[1];A350XWB宽体客机的复合材料占结构总重的53%,达到了航空领域最高[2]。在风电领域,碳纤维复合材料风机叶片充分发挥轻量化、抗疲劳特性,提高了风力发电机的发电效能[3]。相比之下在轨道交通车辆领域,碳纤维复合材料应用较少,尚具有广阔的应用前景。
1 碳纤维复合材料在轨道车辆应用现状
1.1 国外应用现状
国外在车体结构碳纤维复合材料的应用研究已取得诸多成果。日本的碳纤维复合材料车体研发很早,于1999年推出安装了碳纤维复合材料司机室的E4车辆,随后发布的N700车辆安装了碳纤维复合材料车顶,也取得了较好的减重效果。韩国于2010年投入运营的TTX列车采用了碳纤维复合材料车顶、侧墙以及端墙结构,搭配传统的中空挤压铝型材组焊底架,在后续改进方案中还使用了碳纤维复合材料面板铝蜂窝芯夹层结构,该列车在长期的线路运营中表现良好。欧洲西门子股份公司、阿尔斯通公司等顶级轨道交通装备制造企业,其发展水平整体较高,例如,英国Intercity125列车使用了碳纤维复合材料整体成型的司机室结构,相对钢结构减重30%~35%;法国TGV双层车体采用了真空固化袋工艺成型的碳纤维复合材料及大量蜂窝夹层结构,较铝制车减重超25%,且经过长期运行表现出较稳定的结构性能[4]。……
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