鐵路系統(tǒng)一直以來都是我們出行的主要選擇，高速、安全、舒適成為當今高速鐵路技術(shù)發(fā)展的重點，減輕動車組車輛自重、提高動車組速度是鐵路工業(yè)發(fā)展的目標。為達到這一目標，有一種材料被應用到了高鐵列車的大大小小許多部件中，你知道是哪種材料嗎？答案就是復合材料！
說到復合材料在鐵路部件中的應用，就不得不說， 復合材料在列車上的應用分類了！
復合材料在列車上的應用按承力特征大致可分為兩類：復合材料非主承力件和復合材料主承力件。顧名思義，主承力件即為主要要承擔列車力的部件；非主承力件的主要功能就不是承擔力啦！
首先，我們來了解復合材料在非承力件中的應用，為了高速鐵路的發(fā)展各個國家不約而同換上了復合材料非承力件。
日本 新干線使用的高速客車中，玻璃纖維增強塑料（GFRP）復合材料主要使用在車窗內(nèi)飾框、洗漱間、廁所、小便池、水箱、集便箱、車前頭蓋板、雙層客車兩端車頂板、空調(diào)風道的天花板以及餐車空調(diào)蓋板的側(cè)天花板等部位。
為減少受電弓周圍的空氣動力噪聲，在車頂上安裝的受電弓罩也是采用GFRP材料制造。200系東北、上越新干線客車采用蜂窩夾層材料制造地板、中間間壁門等。
法國 TGV高速列車也大量采用纖維增強塑料（FRP）制造地板、墻板、門窗框架、座椅和車門等。采用FRP制造這些構(gòu)件，除重量輕外，還具有易于設計、減輕維修作業(yè)，以及可采用整體成型降低成本等優(yōu)點。
此外，廁所用玻璃鋼地板，整體衛(wèi)生間在國外已較普及，既解決腐蝕問題，又達到減輕重量的目的。
意大利 ETR500型高速列車上，所有的內(nèi)部結(jié)構(gòu)邊墻、天花板和行李艙都使用了高比剛度復合材料夾層板——兩層Tedlar聚氟乙烯塑料薄層中夾有Nomex蜂窩芯材玻纖酚醛層壓板；歐洲之星列車也使用酚醛蜂窩板做其內(nèi)部結(jié)構(gòu)件。
英國 的鐵路部門通過試驗后發(fā)現(xiàn)，選擇芳綸纖維增強復合材料做受電弓頭，其性能非常令人滿意。近年來，復合材料還被用做抗沖擊部件，并且取得了很好的試驗結(jié)果。
復合材料在主承力件上面的應用也非常廣泛，下面我們來探究一下復合材料在主承力件上面的應用！
列車司機室、車體和轉(zhuǎn)向架構(gòu)架等作為列車的大型承力構(gòu)件，在整車結(jié)構(gòu)重量中占有較大比例，車體部分自重占車輛自重的15%~35%，轉(zhuǎn)向架占車輛自重的25%~35%。因此，這些部分是應用復合材料材料的主要研究領(lǐng)域。
高速列車的司機室
高速列車的司機室前端外形要制成鼻狀形，既要輕量化，又要耐沖擊，在此FRP獲得了廣泛的應用。
英國的125型機車司機室的前端是用層壓的FRP板包覆聚氨酯泡沫芯構(gòu)成夾層結(jié)構(gòu)，比鋼制件輕30%~35%，并可耐0.9Kg重方鋼塊以300Km/h速度的沖擊；
意大利ETR500高速動力車頭部采用Kevlar纖維和環(huán)氧樹脂模壓成型，其剛性和抗沖擊性良好，列車最高速度達300Km/h。
復合材料車頂
復合材料在車頂蓋上的應用能降低車輛的重心，增加車體運行的穩(wěn)定性。日本鐵道綜合技術(shù)研究所與東日本客運鐵道公司合作，用碳纖維增強塑料（CFRP）制成高速列車車頂，該CFRP車頂通過膠粘與鋁合金框架相連，然后再通過焊接與車體上鋁合金側(cè)壁連在一起。試驗表明，采用這種車頂?shù)能圀w具有較高的氣密強度和較低的重心，而且每節(jié)車廂減輕約300~500Kg。
復合材料車體
車體的按工藝不同分為兩種：
1、將厚為2.1mm曲面板與縱梁制成一體，將拉擠成型的CFRP外板鉚接在鋁合金框架上，試制車體長6000mm，寬3300mm，高3290mm，重量為680Kg。
2、熱壓成型制成長1000mm，寬3320mm高3300mm的兩個半圓形車體，然后互相鉚接在一起，較之鋁合金車體重量減輕30%。
復合材料轉(zhuǎn)向架
機車車輛的轉(zhuǎn)向架是支承車體、保證列車平穩(wěn)運行的重要部件，其構(gòu)架是對強度和耐疲勞性能要求特別高的大型承載構(gòu)件，德國AEG和MBB公司就在聯(lián)邦研究技術(shù)部的支持下，研制出世界上第一臺復合材料構(gòu)架的轉(zhuǎn)向架，型號為HLD-E，設計速度200Km/h。繼德國之后，日本也試制成功CFRP轉(zhuǎn)向架構(gòu)架，構(gòu)架自重為0.3t，比普通鋼制構(gòu)架減輕了70%，該構(gòu)架側(cè)梁為CFRP層壓材料疊層結(jié)構(gòu)，板厚16.4mm，橫梁采用纏繞成型，最高設計速度160Km/h。
復合材料在高速鐵路中正在應用慢慢滲透，隨著科技發(fā)展高鐵很可能實現(xiàn)“復合材料全車化”！復合材料的發(fā)展還會帶給大家哪些驚喜呢？讓我們拭目以待！（來源：思瑞安復合材料）
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