復合材料在國外軌道交通中的應用開發實例
在國外，復合材料已在軌道交通中廣泛應用 隨著軌道車輛綜合性能的提高，其使用材料也逐漸發生了變化。法國國營鐵路公司(SNCF)對于未來的TGV高速列車，考慮到迫切需要進一步減輕車體質量，認為只能采用復合材料的雙層TGV掛車，并進行線路運行試驗，對其耐火性、抗沖擊強度等進行運行測試。在此前他們對稱作為Tl的輛樣車上進行了次計算模型考核試驗，證實了復合材料車體的制造工藝是有效的，同時也證實了復合材料車體在振動性能、透聲性能和絕熱性能方面的優點，提高了車體的舒適性。他們得出了復合材料終將取代銷合金的結論。
樹脂基復合材料在高速軌道交通領域應用也逐步從車體內部裝飾、車內設備等非結構零件材料向車體等結構件延伸和擴大。
(1)車廂內飾件
日本新干線的高速客車中，采用GFRP (玻璃鋼)制作車窗內飾、洗漱間、廁所、小便池、水箱、集便箱、車前頭蓋板：雙層客車兩端頂、兼作空調風道的天花板，餐車空調蓋板的天花板等部位亦被采用。為了減少受電弓周圍的空氣動力噪聲，而在車頂上安裝的受電弓罩亦采用GFRP制造。
(2)車頭前端部
玻璃纖維增強聚酯的一個典型應用是制造機車流線型外殼的前部，如“歐洲之星”的車頭前端部。借助計算機輔助設計，可以得到非常精確的形狀。
意火利ETR500高速列車的車頭前突部分采用的是芳綸增強環氧樹脂的FRP，用這種材料模型成型的符合空氣動力學線型要求的車頭，具有優異的抗沖擊能力，當列車以300 km／h速度行駛時有很好的尺寸穩定性。
(3)車體結構
車輛車體結構的質量在整車中所占的比例較大，通常在l5％～30％ 左右。因此，提高車輛速度要解決車輛輕量化，就必須優先考慮車體結構的輕量化。過去人們習慣把鋁合金作為車體輕化的選材料，由于車輛輕量化的要求越來越高，于是人們把目光注視到復合材料上來。
法國圈營鐵路公司(SNCF)認為對于未來的TGV高速列車(見圖3)，考慮到迫切需要進一步減輕車體質量，只能采用復合材料的雙層TGV掛車，并進行線路運行試驗，對其耐火性、擾沖擊強度等進行運行測試。證實了復合材料車體的制造工藝是有效的，它比鋁制或鋼制車體的強度大，用碳纖維復材預計可比鋁制車的質量減少25％ ；同時也證實了復合材料車體在振動性能、透聲性能和絕熱性能方面的優點，提高了車體的舒適性。
在客車生產中有成效的Schindler Waggon公司，應用玻纖或碳纖維纏繞制成輕型的承載結構車體。l995年次裝于SIG活動側傾式轉向架上的3輛試驗車體在瑞士聯邦鐵路線上進行運行試驗，運行速度達到l40 km／h，結果令人滿意。車體結構具有質量輕、舒適度好、安全性高、成本低等優良特性，可以取代鋁合金結構進行實用化生產。
日本的制造工藝是采用拉擠的方法制造CFRP(碳纖維復合材料)曲面外板，再用鉚釘將面板鉚接在鋁構架上。實驗表明，通過優化設計，可以制出滿足需求的車體，并且在剛性方面
也得到了與鋁車體結構相當的結果。
(4)轉向架
轉向架是支承車體的重要部件，轉向架的構架是特別重要的高強度部件，關系到整個車輛的安全性。轉向架必須滿足安全、運行舒適度以及耐磨損、易檢修等要求。從不斷改善環境方面考慮，它們還要符合低能源消耗、減少質量和提高聲學性能的要求。
德國Dainler Benz集團的兩家企業AEG和MBB與德國聯邦鐵路(DB)緊密合作，開發了上個纖維復合材料的轉向架構架。復合材料轉向架通過了靜態模擬實驗、耐久試驗、運
行試驗以及“商業檢驗”，在運營了100多萬km后檢測未發現任何損壞、磨損或撕裂。
復合材料轉向架與標準的轉向架相比，質量大大減輕，零件數減少，運行性能提高(主要指舒適度和受力程度)，減少聲擴散和降低檢修成本。
(5)復合材料車軸、車輪
德國在研究采用復合材料制造輪心?？蓽p重2％以上，并具有降噪以及緩和車輪與鋼軌問沖擊的效果。
(6)復合材料軌枕
Conrail鐵路公司已有試驗性的應用。主要在大曲率或重載線等特殊情況下使用。
更多信息請關注復合材料信息網http://www.lzzz.net
樹脂基復合材料在高速軌道交通領域應用也逐步從車體內部裝飾、車內設備等非結構零件材料向車體等結構件延伸和擴大。
(1)車廂內飾件
日本新干線的高速客車中，采用GFRP (玻璃鋼)制作車窗內飾、洗漱間、廁所、小便池、水箱、集便箱、車前頭蓋板：雙層客車兩端頂、兼作空調風道的天花板，餐車空調蓋板的天花板等部位亦被采用。為了減少受電弓周圍的空氣動力噪聲，而在車頂上安裝的受電弓罩亦采用GFRP制造。
(2)車頭前端部
玻璃纖維增強聚酯的一個典型應用是制造機車流線型外殼的前部，如“歐洲之星”的車頭前端部。借助計算機輔助設計，可以得到非常精確的形狀。
意火利ETR500高速列車的車頭前突部分采用的是芳綸增強環氧樹脂的FRP，用這種材料模型成型的符合空氣動力學線型要求的車頭，具有優異的抗沖擊能力，當列車以300 km／h速度行駛時有很好的尺寸穩定性。
(3)車體結構
車輛車體結構的質量在整車中所占的比例較大，通常在l5％～30％ 左右。因此，提高車輛速度要解決車輛輕量化，就必須優先考慮車體結構的輕量化。過去人們習慣把鋁合金作為車體輕化的選材料，由于車輛輕量化的要求越來越高，于是人們把目光注視到復合材料上來。
法國圈營鐵路公司(SNCF)認為對于未來的TGV高速列車(見圖3)，考慮到迫切需要進一步減輕車體質量，只能采用復合材料的雙層TGV掛車，并進行線路運行試驗，對其耐火性、擾沖擊強度等進行運行測試。證實了復合材料車體的制造工藝是有效的，它比鋁制或鋼制車體的強度大，用碳纖維復材預計可比鋁制車的質量減少25％ ；同時也證實了復合材料車體在振動性能、透聲性能和絕熱性能方面的優點，提高了車體的舒適性。
在客車生產中有成效的Schindler Waggon公司，應用玻纖或碳纖維纏繞制成輕型的承載結構車體。l995年次裝于SIG活動側傾式轉向架上的3輛試驗車體在瑞士聯邦鐵路線上進行運行試驗，運行速度達到l40 km／h，結果令人滿意。車體結構具有質量輕、舒適度好、安全性高、成本低等優良特性，可以取代鋁合金結構進行實用化生產。
日本的制造工藝是采用拉擠的方法制造CFRP(碳纖維復合材料)曲面外板，再用鉚釘將面板鉚接在鋁構架上。實驗表明，通過優化設計，可以制出滿足需求的車體，并且在剛性方面
也得到了與鋁車體結構相當的結果。
(4)轉向架
轉向架是支承車體的重要部件，轉向架的構架是特別重要的高強度部件，關系到整個車輛的安全性。轉向架必須滿足安全、運行舒適度以及耐磨損、易檢修等要求。從不斷改善環境方面考慮，它們還要符合低能源消耗、減少質量和提高聲學性能的要求。
德國Dainler Benz集團的兩家企業AEG和MBB與德國聯邦鐵路(DB)緊密合作，開發了上個纖維復合材料的轉向架構架。復合材料轉向架通過了靜態模擬實驗、耐久試驗、運
行試驗以及“商業檢驗”，在運營了100多萬km后檢測未發現任何損壞、磨損或撕裂。
復合材料轉向架與標準的轉向架相比，質量大大減輕，零件數減少，運行性能提高(主要指舒適度和受力程度)，減少聲擴散和降低檢修成本。
(5)復合材料車軸、車輪
德國在研究采用復合材料制造輪心?？蓽p重2％以上，并具有降噪以及緩和車輪與鋼軌問沖擊的效果。
(6)復合材料軌枕
Conrail鐵路公司已有試驗性的應用。主要在大曲率或重載線等特殊情況下使用。
更多信息請關注復合材料信息網http://www.lzzz.net
