古語(yǔ)云，知史以明鑒，查古以至今?，F(xiàn)在飛鐵現(xiàn)已提上日程，可是各位看官，對(duì)復(fù)合資料在軌跡交通上的運(yùn)用了解多少呢？

在80年代前，復(fù)合資料首要用于航天，航空，先進(jìn)武器系統(tǒng)等軍事范疇，跟著軌跡車輛歸納功能的前進(jìn)，復(fù)合資料才在軌跡交通中廣泛運(yùn)用。

首要咱們來(lái)看看復(fù)合資料的優(yōu)勢(shì)

1.質(zhì)輕強(qiáng)度高

用復(fù)合資料做成的構(gòu)件，質(zhì)量小、強(qiáng)度高、剛性大，是一種抱負(fù)的結(jié)構(gòu)資料。表1是復(fù)合資料與金屬資料的力學(xué)功能比較?？梢?jiàn)復(fù)合資料比一般的金屬資料的比強(qiáng)度、比模量要高出1-5倍。

2.可規(guī)劃性強(qiáng)

纖維復(fù)合資料的最明顯特點(diǎn)是高比強(qiáng)度和高比剛度．而且它能夠在一個(gè)很寬的規(guī)模內(nèi)改動(dòng)，因而復(fù)合資料能夠通過(guò)資料挑選、結(jié)構(gòu)規(guī)劃、鋪層規(guī)劃等辦法處理各種技能難題?，F(xiàn)在運(yùn)用的纖維從彈性模量為7O GPa、強(qiáng)度為3 500 MPa的玻璃纖維到模量為600 GPa、強(qiáng)度為2 000 MPa的高模量碳纖，其功能規(guī)模很寬。依據(jù)已知的有關(guān)復(fù)合規(guī)律．通過(guò)挑選資料，能夠改動(dòng)其能，因而每個(gè)結(jié)構(gòu)件都能夠依據(jù)要求找到一種最佳的鋪層結(jié)構(gòu)。

3.安全性高(高疲勞強(qiáng)度和低缺口敏感度)

其實(shí)在復(fù)合資料被用于軌跡車輛的結(jié)構(gòu)件之前，就曾被用于制造航天飛機(jī)、軍用飛機(jī)、民用飛機(jī)中的結(jié)構(gòu)件，運(yùn)用于高反應(yīng)力范疇若有失效，許多是由于動(dòng)態(tài)承載結(jié)構(gòu)件超過(guò)了疲勞強(qiáng)度而致使其損壞。金屬資料也面對(duì)相同的問(wèn)題。金屬資料的振蕩強(qiáng)度一般都比其靜態(tài)強(qiáng)度小得多。而復(fù)合資料的這2個(gè)數(shù)值幾乎沒(méi)有什么區(qū)別。承受接連振蕩的金屬結(jié)構(gòu)件上有了缺口，很快就會(huì)導(dǎo)致裂紋擴(kuò)展并呈現(xiàn)前期損壞，而在復(fù)合資料中，力被轉(zhuǎn)移到附近層，因而缺口的影響大大下降。由于復(fù)合資料對(duì)擴(kuò)展裂紋的敏感度很低。即便呈現(xiàn)損害，也不致被當(dāng)即損壞。

4.本錢低

(1)跟著原資料的展開(kāi)和工藝的前進(jìn)，復(fù)合資料的本錢正在逐步下降：

(2)由于選用模塊化規(guī)劃及全體成型技能，大大下降了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，并削減了出產(chǎn)和總裝所需求的作業(yè)量，下降了出產(chǎn)本錢：

(3)由于復(fù)合資料的耐疲勞、耐腐蝕等特性，下降了維護(hù)、修補(bǔ)本錢：

(4)由于減重，前進(jìn)了運(yùn)營(yíng)才能，削減了能耗，壽命周期本錢(LCC)得到了下降。

復(fù)合資料的優(yōu)勢(shì)滿滿滿，咱們?cè)賮?lái)看看在高速軌跡交通的運(yùn)用范疇，現(xiàn)在復(fù)合資料首要是用作車內(nèi)裝修、車體設(shè)備等非結(jié)構(gòu)零件資料。跟著復(fù)合資料技能的前進(jìn)，近年來(lái)也不斷的用于車體等結(jié)構(gòu)件上。

1.車廂內(nèi)飾件

日本新干線的高速列車中，選用GFRP（玻璃纖維增強(qiáng)塑料）復(fù)合資料制造車窗內(nèi)飾、洗漱間、廁所、小便池、集便箱、車頭前端蓋板，各層客車兩端側(cè)頂、兼做空調(diào)風(fēng)道的天花板。餐車空調(diào)蓋板的天花板等。為了削減受電弓周圍的空氣動(dòng)力噪聲，車頂設(shè)備的受電弓罩也選用的GFRP資料。

E7系：是JR東日本與JR西日本共同具有的新干線列車。JR東日本為E7系，JR西日本為W7系。規(guī)劃時(shí)速為275km/h，運(yùn)營(yíng)時(shí)速為260km/h，2014年3月15日開(kāi)端作為淺間號(hào)（あさま，Asama）在長(zhǎng)野新干線上運(yùn)轉(zhuǎn)。2015年3月15日，W7系開(kāi)端于北陸新干線上運(yùn)轉(zhuǎn)，履行北陸新干線延伸段（長(zhǎng)野-金澤段）的運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.車頭前端部

GFRP的一個(gè)典型運(yùn)用是制造流線型車頭外殼，如“歐洲之星”的車頭部分。憑借計(jì)算機(jī)輔佐規(guī)劃，能夠得到非常準(zhǔn)確的形狀。意大利ETR500高速列車的車頭前突部分選用芳綸纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合資料。用這種資料模壓成型的車頭契合空氣動(dòng)力學(xué)線型要求。具有優(yōu)異的抗沖擊才能。當(dāng)列車以300km/h速度行駛時(shí)有很好的尺度安穩(wěn)性。

TGV Eurostar（歐洲之星）：歐洲之星高速列車TGV Eurostar是歐洲首列世界列車。 每一列歐洲之星由20節(jié)車廂組成，列車長(zhǎng)達(dá)400米，全世界這么長(zhǎng)的列車仍是真不多見(jiàn)。每一列歐洲之星兩端各有一節(jié)動(dòng)車，緊接著動(dòng)車各有一節(jié)餐車和一節(jié)二等客車。歐洲之星特別的鼻狀車頭是依據(jù)海底地道的空氣動(dòng)力特性規(guī)劃，嚴(yán)格說(shuō)來(lái)歐洲之星并非TGV，它其實(shí)是法國(guó)和英國(guó)高速列車技能的雜合混血兒，以便習(xí)氣不同國(guó)家的鐵路標(biāo)準(zhǔn)。

3.車體輕量化

車體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量在整車中所占的份額較大，一般在15%-30%，要前進(jìn)車輛的速度減小車輛的質(zhì)量，就有必要優(yōu)先考慮車體結(jié)構(gòu)的輕量化。過(guò)去人們習(xí)氣把鋁合金作為車體輕量化的首選資料，可是由于車輛輕量化的要求越來(lái)越高，所以人們把目光轉(zhuǎn)向復(fù)合資料。

法國(guó)國(guó)家鐵路公司（SNCF）關(guān)于未來(lái)的TGV高速列車，考慮到迫切需求進(jìn)一步減小車體質(zhì)量。雙層TGV拖車選用復(fù)合資料，并進(jìn)行線路運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，對(duì)其耐火性，抗沖擊強(qiáng)度等進(jìn)行了運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)驗(yàn)、證明了用復(fù)合資料的制造車體是可行的，其強(qiáng)度比鋁制或鋼制車體的大。估計(jì)用碳纖維復(fù)合資料制造的車體質(zhì)量比鋁制車削減25%，一起也證明了復(fù)合資料車體在反抗功能，透聲功能和絕熱功能方面的長(zhǎng)處，前進(jìn)搭車的舒適性。

TGV Duplex：雙層TGV，外觀改動(dòng)不大。

4.轉(zhuǎn)向架

轉(zhuǎn)向架由構(gòu)架，驅(qū)動(dòng)設(shè)備，輪軸，彈簧，制動(dòng)設(shè)備及與車體鏈接的設(shè)備構(gòu)成，是支撐車體的重要部件，是特別重要的高強(qiáng)度部件。由于關(guān)系到整個(gè)車輛的安全，轉(zhuǎn)向架有必要滿意安全，運(yùn)轉(zhuǎn)舒適以及耐磨和易檢修等要求。從環(huán)境方面還需求考慮到能耗要低，，質(zhì)量要小，以及聲學(xué)功能要好等要求。

德國(guó)戴姆勒·奔跑集團(tuán)的2家企業(yè)AEG和MBB與德國(guó)聯(lián)邦鐵路（DB）緊密協(xié)作，開(kāi)發(fā)世界上第一臺(tái)纖維復(fù)合資料的轉(zhuǎn)向架。復(fù)合資料轉(zhuǎn)向架通過(guò)靜態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)，耐久實(shí)驗(yàn)，運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)以及商業(yè)查驗(yàn)，在運(yùn)營(yíng)了100多萬(wàn)公里后檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)任何損壞，磨損或撕裂。復(fù)合資料轉(zhuǎn)向架與現(xiàn)用的轉(zhuǎn)向架比較，質(zhì)量大大減小，零件數(shù)削減，運(yùn)轉(zhuǎn)功能前進(jìn)（首要是指舒適度和受力程度）聲分散小。下降了檢修本錢。

5.輪心

德國(guó)正在研討采勇復(fù)合資料制造輪心，能夠減小質(zhì)量2%以上，并具有降噪以及平緩車輪與鋼軌間沖擊的效果。

看了這么對(duì)國(guó)外復(fù)合資料的運(yùn)用，再來(lái)了解下國(guó)內(nèi)的技能展開(kāi)吧。

國(guó)內(nèi)的復(fù)合資料通過(guò)40多年的展開(kāi)．不管在數(shù)量仍是質(zhì)量上都得到了長(zhǎng)足的前進(jìn)。在軌跡交通范疇的運(yùn)用也逐年添加現(xiàn)階段復(fù)合資料在客車上的運(yùn)用有：全體衛(wèi)生間、機(jī)車司機(jī)臺(tái)、內(nèi)墻板、通風(fēng)管道等產(chǎn)品。但工藝較為落后。

北京玻璃鋼研討規(guī)劃院(以下簡(jiǎn)稱“北玻院”)從70年代就開(kāi)端研討復(fù)合資料在交通運(yùn)輸范疇的運(yùn)用．在以下資料及成型技能上取得了開(kāi)展并得到運(yùn)用。

01阻燃技能

復(fù)合資料的阻燃技能首要包含資料技能和成型技能兩個(gè)方面。依據(jù)阻燃等級(jí)和運(yùn)用要求不同．分為結(jié)構(gòu)型阻燃資料和添加型阻燃資料。

(1)結(jié)構(gòu)型阻燃資料

酚醛樹(shù)脂是典型的結(jié)構(gòu)型阻燃樹(shù)脂．其阻燃功能非常超卓。在倫敦地鐵火災(zāi)發(fā)生后．酚醛制品是僅有取得倫敦地鐵和海峽地道公司同意運(yùn)用的復(fù)合資料．但其工藝性較差。在“八五”期間，北玻院承當(dāng)了國(guó)家“八五”項(xiàng)目“酚醛SMC技能“，對(duì)酚醛結(jié)構(gòu)和成型工藝進(jìn)行了系統(tǒng)研討，并通過(guò)酚醛結(jié)構(gòu)改性處理了酚醛復(fù)合資料制性格 能和工藝性問(wèn)題。

(2)添加型阻燃資料

前期的聚酯復(fù)合資料是通過(guò)添加鹵從來(lái)前進(jìn)焚燒等級(jí)的?？墒躯u化樹(shù)脂在焚燒時(shí)會(huì)發(fā)生煙霧和毒性很高的氣體。煙霧會(huì)阻止人們逃生，導(dǎo)致缺氧窒息或中毒而昏倒乃至逝世。20世紀(jì)90年代。北玻院通過(guò)添加新式阻燃劑和煙霧抑制劑處理了制品阻燃和煙霧問(wèn)題，并在伊朗地鐵支架制品中得到運(yùn)用。地鐵支架到達(dá)了德國(guó)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)。

02外表技能

20世紀(jì)90年代以來(lái)．北玻院在國(guó)家“九五”項(xiàng)目轎車復(fù)合資料制品”的支持下對(duì)RTM、BMC等復(fù)合資料制品的A級(jí)外表技能進(jìn)行了研討． 取得了較大開(kāi)展．處理了關(guān)鍵資料和工藝操控技能．現(xiàn)在已運(yùn)用于車用部件的開(kāi)發(fā)。

03復(fù)合資料成型技能

(1) 模壓技能

模壓技能是將樹(shù)脂和增強(qiáng)資料或通過(guò)預(yù)浸處理的增強(qiáng)纖維放人模具，加壓成型。該過(guò)程需求適宜的工模和模壓機(jī)。由所以在壓力效果下成型，并能準(zhǔn)確地控

制樹(shù)脂／纖維的份額．制品具有尺度精度高、強(qiáng)度大的長(zhǎng)處?？捎糜谥圃旄咚倭熊嚨淖螛?gòu)架、擋風(fēng)板和車門等結(jié)構(gòu)件。

(2)環(huán)繞技能

纖維環(huán)繞成型是在操控纖維張力和預(yù)訂線型的條件下，將接連的纖維粗紗或布帶浸漬樹(shù)脂膠液、接連地環(huán)繞在相應(yīng)于制品內(nèi)腔尺度的芯模或內(nèi)襯上．然后固化成型的一種工藝辦法。這種工藝出產(chǎn)的制品比強(qiáng)度高．可規(guī)劃性好．適于 安穩(wěn)的工業(yè)化出產(chǎn)。辛德勒車輛公司運(yùn)用該技能繞制了輕型承載結(jié)構(gòu)車體。

(3)拉擠技能

拉擠工藝將預(yù)浸樹(shù)脂后的纖維拉過(guò)加熱的金屬模具，使之固化成型。其特點(diǎn)是接連成型．效率高；通過(guò)更換模具能夠制造各種截面的型材。日本選用該工藝出產(chǎn)GFRP曲面板，制造車體。

(4)樹(shù)脂傳遞模塑(RTM)技能RTM工藝

將樹(shù)脂注入封閉模腔，浸漬預(yù)鋪覆的增 強(qiáng)資料，此后固化成型。其特點(diǎn)是初始出資少、環(huán)境污染小、產(chǎn)品尺度安穩(wěn)性好、雙面光亮．能夠出產(chǎn)夾心結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，適于中等批量的制品出產(chǎn)典型運(yùn)用是選用該工藝制造高速車車頭部件。

(5)SCRIMP技能

對(duì)機(jī)車車輛的內(nèi)部設(shè)備、裝修資料及輔佐設(shè)備用復(fù)合資料進(jìn)行改造；一起進(jìn)行高功能復(fù)合資料車體、轉(zhuǎn)向架等承力結(jié)構(gòu)的研討開(kāi)發(fā)作業(yè)．力爭(zhēng)早日使老練的技能投入市場(chǎng)，趕上和超過(guò)圍際水平：并展開(kāi)高功能復(fù)合資料制造車輪、制動(dòng)盤等承力結(jié)構(gòu)的深入研討。

復(fù)合資料很多運(yùn)用于高速列車是高速列車技是展開(kāi)的必然趨勢(shì)，CFRP將作為21世紀(jì)車輛構(gòu)架輕量化的首要資料，具有人體親合性的天然纖維增強(qiáng)復(fù)合資料在高速列車上的運(yùn)用也將越來(lái)越受到人們重視。

最后咱們看一些數(shù)據(jù)，了解下我國(guó)軌跡交通的的展開(kāi)前景。

估計(jì) 2018 年動(dòng)車投標(biāo)在 400 列左右，同比添加~30%。

1）通過(guò)咱們自上而下的整理， 2018年快速鐵路網(wǎng)新增路程為 3,430 公里；

2）考慮到快速鐵路添加率低于客運(yùn)量添加率以及與國(guó)外高鐵動(dòng)車組密度的差距，咱們保守假定動(dòng)車組密度在 2017 年的基礎(chǔ)上提高 0.1 標(biāo)列/百公里。

由此得出 2018 年新增動(dòng)車需求（標(biāo)列）將在 400 列左右， 2019 年高景氣量將連續(xù)到達(dá) 460 列左右的需求量。估計(jì) 2018 年機(jī)車投標(biāo)到達(dá) 900 列，同比添加 26%。

2017 年普通鐵路僅竣工 756 公里，估計(jì) 2018 年和 2019 年竣工路程均在 3,000 公里以上，機(jī)車新增需求大幅添加，疊加機(jī)車 600 輛以上潛在更新代替量，咱們以為 18 年機(jī)車投標(biāo)有望到達(dá) 900 列。

我國(guó)軌跡交通是處于飛速展開(kāi)的年代，不只復(fù)合資料的技能運(yùn)用越來(lái)越多，飛鐵也提上日程，信任用不了多久，人人都能坐飛鐵，千里姻緣，一線（鐵）牽。