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高速鐵路列車(chē)成為工業(yè)發(fā)達國家緩解公路、水運和空中交通擁擠的一個(gè)重要途徑，包括中國在內的世界眾多國家已把高速列車(chē)的發(fā)展作為未來(lái)列車(chē)發(fā)展的一個(gè)重要目標。當今，高速、安全、舒適成為當今高速鐵路技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)，減輕動(dòng)車(chē)組車(chē)輛自重、提高動(dòng)車(chē)組速度是鐵路工業(yè)發(fā)展的目標。

和諧號

復合材料在列車(chē)上的應用，按承力特征大致可分為兩類(lèi)：復合材料非主承力件和復合材料主承力件。其中復合材料非主承力件又可分為主承力件（如車(chē)身、地板和座椅等非主承力件）和輔助件（洗漱間、廁所和水箱等輔助構件），而復合材料主承力件主要是指列車(chē)車(chē)體、司機室和轉向架構架等列車(chē)的大型承力構件，它是復合材料取代傳統材料，實(shí)現車(chē)輛輕量化的關(guān)鍵。

1、復合材料在列車(chē)輔助件和一般承力件上的應用

日本新干線(xiàn)使用的高速客車(chē)中，玻璃纖維增強素料（GFRP）復合材料主要使用在車(chē)窗內飾框、洗漱間、廁所、小便池、水箱、集便箱、車(chē)前頭蓋板、雙層客車(chē)兩端車(chē)頂板、空調風(fēng)道的天花板以及餐車(chē)空調蓋板的側天花板等部位。為減少受電弓周?chē)目諝鈩?dòng)力噪聲，在車(chē)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(xiàn)客車(chē)采用蜂窩夾層材料制造地板、中間間壁門(mén)等。

同樣，法國TGV高速列車(chē)也大量采用纖維增強塑料（FRP）制造地板、墻板、門(mén)窗框架、座椅和車(chē)門(mén)等。采用FRP制造這些構件，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(diǎn)。此外，廁所用玻璃鋼地板，整體衛生間在國外已較普及，既解決腐蝕問(wèn)題，又達到減輕重量的目的。

意大利ETR500型高速列車(chē)上，所有的內部結構邊墻、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(chē)也使用酚醛蜂窩板做其內部結構件。

英國的鐵路部門(mén)通過(guò)試驗后發(fā)現，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(mǎn)意。近年來(lái)，復合材料還被用做抗沖擊部件，并且取得了很好的試驗結果。

2、復合材料制造列車(chē)主承力件

目前，纖維增強復合材料在承載結構件上的應用也越來(lái)越多，其技術(shù)已基本接近實(shí)際應用。列車(chē)司機室、車(chē)體和轉向架構架等作為列車(chē)的大型承力構件，在整車(chē)結構重量中占有較大比例，車(chē)體部分自重占車(chē)輛自重的15%~35%，轉向架占車(chē)輛自重的25%~35%。因此，這些部分是應用新材料的主要研究領(lǐng)域。

（1）高速列車(chē)的司機室。其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。英國城間的125型機車(chē)司機室的前端是用層壓的FRP板包覆聚氨酯泡沫芯構成夾層結構，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(dòng)力車(chē)頭部采用Kevlar纖維和環(huán)氧樹(shù)脂模壓成型，其剛性和抗沖擊性良好，列車(chē)最高速度達300Km/h。

高速列車(chē)司機室

（2）復合材料車(chē)頂。復合材料在車(chē)頂蓋上的應用能降低車(chē)輛的重心，增加車(chē)體運行的穩定性。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(chē)車(chē)頂，該CFRP車(chē)頂通過(guò)膠粘與鋁合金框架相連，然后再通過(guò)焊接與車(chē)體上鋁合金側壁連在一起。試驗表明，采用這種車(chē)頂的車(chē)體具有較高的氣密強度和較低的重心，而且每節車(chē)廂減輕約300~500Kg

（3）復合材料車(chē)體。車(chē)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(chē)體長(cháng)6000mm，寬3300mm，高3290mm，重量為680Kg。

2、熱壓成型制成長(cháng)1000mm，寬3320mm高3300mm的兩個(gè)半圓形車(chē)體，然后互相鉚接在一起，較之鋁合金車(chē)體重量減輕30%。而且酚醛基CFRP較之鋁合金有良好的耐高溫性能，鋁合金在400℃和40MPa的應力之下會(huì )產(chǎn)生大的撓曲變形，而酚醛基CFRP在500℃和130MPa的應力變形很小。

車(chē)體3D

（4）復合材料轉向架。機車(chē)車(chē)輛的轉向架是支承車(chē)體、保證列車(chē)平穩運行的重要部件，其構架是對強度和耐疲勞性能要求特別高的大型承載構件，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架的轉向架，型號為HLD-E，設計速度200Km/h。繼德國之后，日本也試制成功CFRP轉向架構架，構架自重為0.3t，比普通鋼制構架減輕了70%，該構架測梁為CFRP層壓材料疊層結構，板厚16.4mm，橫梁采用纏繞成型，最高設計速度160Km/h。

高速列車(chē)轉向架