轨道车辆对材料的轻量化要求

2020-08-13 16:42:54 嘉兴恒隆复合材料有限公司 浏览次数 82

         轻量化是减少列车运行能耗的一项关键技术。由金属制造的轨道列车,虽车体强度高,但质量大、能耗高。当前,CFRP在轨道车辆领域的应用趋势是从车箱内饰、车内设备等非承载结构零件向车体、构架等承载构件扩展;从裙板、导流罩等零部件向顶盖、司机室、整车车体等大型结构发展;以金属与复合材料混杂结构为主,大幅提高碳纤维板材复合材料用量。

        一节地铁列车中间车辆各部分质量比,其中车体车身约占36%、车载设备约占29%、内部装饰约占16%。由于车载设备几乎没有减重空间,因此,车体车身和内部装饰就成为了轻量化的重点对象。


1.国外案例

       

        2000年,法国国营铁路公司(SNCF)采用碳纤维定制加工材料研制出双层TGV型挂车。韩国铁道科学研究院(KRRI)以此为基础,研制出运行速度为180 km/h的TTX型摆式列车车体,其采用不锈钢增强骨架,侧墙

体和顶盖采用铝蜂窝夹芯,蒙皮采用CFRP构成的三明治结构,这样车体外壳总质量比铝合金结构降低了40%,且车体强度、疲劳强度、防火安全性、动态特性等性能良好,已于2010年投人商业化运营。

        2011年,韩国铁道科学研究院(KRRI)研制出CFRP地铁转向架构架,其质量为635kg,比钢质构架的质量减少约30%。由日本铁道综合技术研究所(JRTI)与东日本客运铁道公司联合研制的CFRP高速列车车顶

,每节车箱质量减少300一500kg,2014年9月,日本川崎重工研制的CFRP构架边梁,其质量比金属梁减少约40%。

        轨道车辆对材料的力学性能、防火性能、环保性能、耐极端环境性能、抗冲击性能、耐老化性能、减振阻尼性能、隔音隔热性能、电磁兼容性以及安全可靠性等都有特殊要求,开展满足轨道车辆应用的

材料性能研究,解决目前复合材料存在的防火、隔声隔热、抗冲击性能局限性。目前已成功研发以纳米改性导电碳纤维复合材料为代表的多种热塑性碳纤

维复合材料,大大提高了碳纤维复合材料的应用广度。

碳纤维板材



 
        整体看来,碳纤维电气接线盒的成本价格与铝合金电气接线盒的成本相差并不大,并且碳纤维接线盒有个优势,需求量越大,碳纤维板材模具费用部分的分摊就越少,对于量产化的电气接线盒来说,实际应用的可

行性很强。

         又考虑到碳纤维定制加工材质的耐疲劳及其它优势性能,碳纤维电气接线盒的使用寿命必然比铝合金材质的盒体更长,因此后期的更新维护费用更低,如果同时将轻量化带来的能耗节约计算进去,碳纤维电气接

线盒的应用价值更值得我们的尝试。

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