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碳纖維復(fù)合材料在列車上的應(yīng)用優(yōu)勢

　　輕量化是減少列車運行能耗的一項要害技巧。碳纖維制品擁有極高的材質(zhì)特性，因此碳纖維制品的強度大，硬度高，遠超過同體積同重量的金屬材質(zhì)。因此，碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。也正是因為如此，此前世界上碳纖維技術(shù)發(fā)達的國家（美國、德國、日本、韓國），對于向中國輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù)，保持著極其謹慎的態(tài)度。即使在目前，我國碳纖維以及碳纖維制品的進口，還受到發(fā)達國家的嚴格控制。由金屬制造的軌道列車，雖車體強度高，但品質(zhì)大、能耗高。以C20FICAS不銹鋼地鐵列車為例，其運行15萬km約消耗540000 GJ能量，按其中的5%(即27000GJ)用于克服車體的承載結(jié)構(gòu)品質(zhì)盤算，如列車品質(zhì)能減少30%，則可節(jié)能27000GJ×30%=8100 GJ。 內(nèi)容來自123456

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碳纖維復(fù)合資料是新一代高速軌道列車車體選材的重點，它不僅可使軌道列車車體輕量化，還可改進高速運行機能、降落能耗、減輕環(huán)境沾染、加強保險性。當前，CFRP在軌道車輛范疇的利用趨勢：從車箱內(nèi)飾、車內(nèi)設(shè)備等非承載結(jié)構(gòu)整機向車體、構(gòu)架等承載構(gòu)件擴大；從裙板、導(dǎo)流罩等零部件向頂蓋、司機室、整車車體等大型結(jié)構(gòu)發(fā)展；以金屬與復(fù)合資料混淆結(jié)構(gòu)為主，大幅進步碳纖維復(fù)合資料用量。
一節(jié)地鐵列車旁邊車輛各局部品質(zhì)比，其中車體車身約占36%、車載設(shè)備約占29%、內(nèi)部裝潢約占16% 。碳纖維板將同一方向排列的碳素纖維使用樹脂浸潤硬化形成碳纖維板材，能有效解決多層碳纖維布施工困難和工程量大的問題，補強效果好，施工便捷。碳纖維管采用碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸入苯乙稀基聚脂樹脂經(jīng)加熱固化拉擠（纏撓）而成。在制過程中，可以通過不同的模具生產(chǎn)出各種型材，如：不同規(guī)格的碳纖維圓管，不同規(guī)格的方管，不同規(guī)格的片材，以及其它型材：在制作過程中也可以包3K進行表面包裝美化等等。因為車載設(shè)備多少乎不減重空間，因此，車體車身跟內(nèi)部裝潢就成為了輕量化的重點對象。2000年，法國國營鐵路公司(SNCF)采取碳纖維復(fù)合資料研制出雙層TGV型掛車。韓國鐵道科學研究院(KRRI)以此為基本，研制出運行速度為180 km/h的TTX型擺式列車車體，其采取不銹鋼加強骨架，側(cè)墻體跟頂蓋采取鋁蜂窩夾芯，蒙皮采取CFRP形成的三明治結(jié)構(gòu)，這樣車體外殼總品質(zhì)比鋁合金結(jié)構(gòu)降落了40%，且車體強度、疲勞強度、防火保險性、動態(tài)特點等機能良好，已于2010年投人貿(mào)易化經(jīng)營。 內(nèi)容來自123456
 

2011年，韓國鐵道科學研究院(KRRI)研制出CFRP地鐵轉(zhuǎn)向架構(gòu)架，其品質(zhì)為635 kg，比鋼質(zhì)構(gòu)架的品質(zhì)減少約30%。由日本鐵道綜合技巧研究所(JRTI)與東日本客運鐵道公司結(jié)合研制的CFRP高速列車車頂，每節(jié)車箱品質(zhì)減少300一500 kg,, 2014年9月，日本川崎重工研制的CFRP構(gòu)架邊梁，其品質(zhì)比金屬梁減少約40%。
由此可見列車輕量化的上風，碳纖維軌道交通整機