輕量化是減少列車運(yùn)行能耗的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。由金屬制造的軌道列車，雖車體強(qiáng)度高，但質(zhì)量大、能耗高。當(dāng)前，CFRP在軌道車輛領(lǐng)域的應(yīng)用趨勢(shì)是從車箱內(nèi)飾、車內(nèi)設(shè)備等非承載結(jié)構(gòu)零件向車體、構(gòu)架等承載構(gòu)件擴(kuò)展;從裙板、導(dǎo)流罩等零部件向頂蓋、司機(jī)室、整車車體等大型結(jié)構(gòu)發(fā)展；以金屬與復(fù)合材料混雜結(jié)構(gòu)為主，大幅提高碳纖維板材復(fù)合材料用量。

        一節(jié)地鐵列車中間車輛各部分質(zhì)量比，其中車體車身約占36%、車載設(shè)備約占29%、內(nèi)部裝飾約占16%。由于車載設(shè)備幾乎沒有減重空間，因此，車體車身和內(nèi)部裝飾就成為了輕量化的重點(diǎn)對(duì)象。


1.國(guó)外案例

       

        2000年，法國(guó)國(guó)營(yíng)鐵路公司(SNCF)采用碳纖維定制加工材料研制出雙層TGV型掛車。韓國(guó)鐵道科學(xué)研究院(KRRI)以此為基礎(chǔ)，研制出運(yùn)行速度為180 km/h的TTX型擺式列車車體，其采用不銹鋼增強(qiáng)骨架，側(cè)墻

體和頂蓋采用鋁蜂窩夾芯，蒙皮采用CFRP構(gòu)成的三明治結(jié)構(gòu)，這樣車體外殼總質(zhì)量比鋁合金結(jié)構(gòu)降低了40%，且車體強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、防火安全性、動(dòng)態(tài)特性等性能良好，已于2010年投人商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。

        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，其質(zhì)量為635kg，比鋼質(zhì)構(gòu)架的質(zhì)量減少約30%。由日本鐵道綜合技術(shù)研究所(JRTI)與東日本客運(yùn)鐵道公司聯(lián)合研制的CFRP高速列車車頂

，每節(jié)車箱質(zhì)量減少300一500kg，2014年9月，日本川崎重工研制的CFRP構(gòu)架邊梁，其質(zhì)量比金屬梁減少約40%。

        軌道車輛對(duì)材料的力學(xué)性能、防火性能、環(huán)保性能、耐極端環(huán)境性能、抗沖擊性能、耐老化性能、減振阻尼性能、隔音隔熱性能、電磁兼容性以及安全可靠性等都有特殊要求，開展?jié)M足軌道車輛應(yīng)用的

材料性能研究，解決目前復(fù)合材料存在的防火、隔聲隔熱、抗沖擊性能局限性。目前已成功研發(fā)以納米改性導(dǎo)電碳纖維復(fù)合材料為代表的多種熱塑性碳纖

維復(fù)合材料，大大提高了碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用廣度。

 
        整體看來，碳纖維電氣接線盒的成本價(jià)格與鋁合金電氣接線盒的成本相差并不大，并且碳纖維接線盒有個(gè)優(yōu)勢(shì)，需求量越大，碳纖維板材模具費(fèi)用部分的分?jǐn)偩驮缴?，?duì)于量產(chǎn)化的電氣接線盒來說，實(shí)際應(yīng)用的可

行性很強(qiáng)。

         又考慮到碳纖維定制加工材質(zhì)的耐疲勞及其它優(yōu)勢(shì)性能，碳纖維電氣接線盒的使用壽命必然比鋁合金材質(zhì)的盒體更長(zhǎng)，因此后期的更新維護(hù)費(fèi)用更低，如果同時(shí)將輕量化帶來的能耗節(jié)約計(jì)算進(jìn)去，碳纖維電氣接

線盒的應(yīng)用價(jià)值更值得我們的嘗試。

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