隨著軌道交通行業(yè)的迅速發(fā)展，軌道交通車輛的更新?lián)Q代越來越快，人們對軌道交通車輛的綜合要求也逐漸提高。智能化、綠色化、輕量化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和平臺化是國家“十三五”新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃中對軌道交通裝備產(chǎn)業(yè)做出的明確要求。同時，軌道交通運營商對軌道交通車輛提出了更高的要求：更低的能耗水平、更快的運行速度、更高的運載能力、更強的防護能力、更長的壽命周期、便捷的維護保養(yǎng)等，而乘客對軌道交通車輛的要求則主要是良好的環(huán)境界面、舒適的乘坐體驗和環(huán)保的加工過程等。未來，軌道交通裝備將向輕量化、綠色、安全和高效方向發(fā)展。
國外研究現(xiàn)狀
國外用于軌道交通裝備上的纖維增強復(fù)合材料多為碳纖維或玻璃纖維增強復(fù)合材料，其也經(jīng)歷了從非承載結(jié)構(gòu)到主承載結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程。典型的應(yīng)用案例如：日本新干線N700系高速列車車體車頂、蒙皮、導(dǎo)電弓架邊緣和窗框采用碳纖維增強復(fù)合材料；日本川崎重工開發(fā)的“efWING”轉(zhuǎn)向架是全世界首例主承載結(jié)構(gòu)采用碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料的案例，將原來剛性焊接轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架改為柔性結(jié)構(gòu)，減重達(dá)40%。韓國KTX－Ⅱ列車大量內(nèi)裝采用了復(fù)合材料，之后韓國TTX擺式列車車體采用碳纖維復(fù)合材料制作，重量降低40%。歐美在軌道交通車輛纖維增強復(fù)合材料進(jìn)化過程中也做出了很多探索，如英國Intercity125機車、意大利ETR500型高速列車、法國的AGVgap動車組、美國佛羅里達(dá)州的單軌列車等都不同程度地使用了纖維增強復(fù)合材料作為車輛的內(nèi)飾、主承載結(jié)構(gòu)或次承載結(jié)構(gòu)，減重效果良好，各種性能測試均達(dá)標(biāo)。
近期，英國ELG Carbon Fiber公司發(fā)布了世界上第一個由可回收碳纖維加工成型的轉(zhuǎn)向架。ELG公司對該轉(zhuǎn)向架進(jìn)行了充分的實驗驗證，證明可回收碳纖維復(fù)合材料轉(zhuǎn)向架具有不低于原金屬材料的性能。該轉(zhuǎn)向架的成功研制也證明了再生碳纖維和原生碳纖維增強復(fù)合材料在耐久性和力學(xué)性能方面是具有可比性的，這對碳纖維復(fù)合材料原材料成本的降低和報廢材料的回收再利用具有重要意義，解決了碳纖維增強復(fù)合材料大量用于軌道交通產(chǎn)業(yè)的后顧之憂。
國內(nèi)研究現(xiàn)狀
國內(nèi)對軌道交通裝備復(fù)合材料的研發(fā)工作起步雖晚但進(jìn)展迅速，中車四方股份公司研制的500 km／h的高速列車用碳纖維增強復(fù)合材料車頭罩已于2011年底正式裝車試運行。
2016年，中車四方股份公司與上海晉飛合作，成功研制出高速列車碳纖維／玻璃纖維復(fù)合材料設(shè)備艙。
2018年，中車長客股份公司與江蘇恒神公司研制出主承載結(jié)構(gòu)均由碳纖維增強復(fù)合材料加工成型的輕軌車車體，該碳纖維復(fù)合材料車體較原金屬車體減重35%，并于2018年 8 月在武漢東湖線實現(xiàn)商業(yè)運營。
2018年9月，中車四方股份公司聯(lián)合中德軌道聯(lián)合研發(fā)中心（CG Rail）共同設(shè)計開發(fā)了全碳纖維地鐵車“CETROVO”，實現(xiàn)了碳纖維復(fù)合材料在司機室、車體、轉(zhuǎn)向架和設(shè)備艙部件等結(jié)構(gòu)件中的全面應(yīng)用。
2019年10月，中車研究院聯(lián)合中車四方股份公司與中德軌道聯(lián)合研發(fā)中心在全碳纖維地鐵車的基礎(chǔ)上，研制出高速列車全碳纖維復(fù)合材料設(shè)備艙。
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