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碳纖維復(fù)合材料在列車(chē)上的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

　　輕量化是減少列車(chē)運(yùn)行能耗的一項(xiàng)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(qiáng)度大，硬度高，遠(yuǎn)超過(guò)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?yàn)槿绱?，此前世界上碳纖維技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家（美國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)），對(duì)于向中國(guó)輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù)，保持著極其謹(jǐn)慎的態(tài)度。即使在目前，我國(guó)碳纖維以及碳纖維制品的進(jìn)口，還受到發(fā)達(dá)國(guó)家的嚴(yán)格控制。由金屬制造的軌道列車(chē)，雖車(chē)體強(qiáng)度高，但品質(zhì)大、能耗高。以C20FICAS不銹鋼地鐵列車(chē)為例，其運(yùn)行15萬(wàn)km約消耗540000 GJ能量，按其中的5%(即27000GJ)用于克服車(chē)體的承載結(jié)構(gòu)品質(zhì)盤(pán)算，如列車(chē)品質(zhì)能減少30%，則可節(jié)能27000GJ×30%=8100 GJ。 內(nèi)容來(lái)自123456

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碳纖維復(fù)合資料是新一代高速軌道列車(chē)車(chē)體選材的重點(diǎn)，它不僅可使軌道列車(chē)車(chē)體輕量化，還可改進(jìn)高速運(yùn)行機(jī)能、降落能耗、減輕環(huán)境沾染、加強(qiáng)保險(xiǎn)性。當(dāng)前，CFRP在軌道車(chē)輛范疇的利用趨勢(shì)：從車(chē)箱內(nèi)飾、車(chē)內(nèi)設(shè)備等非承載結(jié)構(gòu)整機(jī)向車(chē)體、構(gòu)架等承載構(gòu)件擴(kuò)大；從裙板、導(dǎo)流罩等零部件向頂蓋、司機(jī)室、整車(chē)車(chē)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(jìn)步碳纖維復(fù)合資料用量。
一節(jié)地鐵列車(chē)旁邊車(chē)輛各局部品質(zhì)比，其中車(chē)體車(chē)身約占36%、車(chē)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(shù)脂浸潤(rùn)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(wèn)題，補(bǔ)強(qiáng)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(shù)脂經(jīng)加熱固化拉擠（纏撓）而成。在制過(guò)程中，可以通過(guò)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(guò)程中也可以包3K進(jìn)行表面包裝美化等等。因?yàn)檐?chē)載設(shè)備多少乎不減重空間，因此，車(chē)體車(chē)身跟內(nèi)部裝潢就成為了輕量化的重點(diǎn)對(duì)象。2000年，法國(guó)國(guó)營(yíng)鐵路公司(SNCF)采取碳纖維復(fù)合資料研制出雙層TGV型掛車(chē)。韓國(guó)鐵道科學(xué)研究院(KRRI)以此為基本，研制出運(yùn)行速度為180 km/h的TTX型擺式列車(chē)車(chē)體，其采取不銹鋼加強(qiáng)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(chē)體外殼總品質(zhì)比鋁合金結(jié)構(gòu)降落了40%，且車(chē)體強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、防火保險(xiǎn)性、動(dòng)態(tài)特點(diǎn)等機(jī)能良好，已于2010年投人貿(mào)易化經(jīng)營(yíng)。 內(nèi)容來(lái)自123456
 

2011年，韓國(guó)鐵道科學(xué)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(yùn)鐵道公司結(jié)合研制的CFRP高速列車(chē)車(chē)頂，每節(jié)車(chē)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(jiàn)列車(chē)輕量化的上風(fēng)，碳纖維軌道交通整機(jī)