2019年01月24日   来源:看点专题

距离春运越来越近，这种魔鬼时段，高铁、火车总是备受关注。最近几年，高铁因速度快又平稳，广受欢迎，缓解了不少春运压力。

如此便利快捷的交通方式从兴起到大热，其背后的纤维应用也是不可或缺！

说起高铁中的纤维应用，碳纤维是“中国速度”中当之无愧的“明星材料”。事实上，我们的轨道交通工具也正经历着从“钢铁时代”、“铝材时代”到“碳材时代”的跨越。据相关数据显示，到2025年，中国高铁里程将超过3.8万公里，且现役的高铁列车超过了2500辆。

列车的节能性、环保性、舒适性、便利性已成为高铁列车未来的发展方向，碳纤维则因其优秀的性能越来越受到轨道车辆研制企业的关注及采用，发展潜力巨大！

纤维性能

1、碳纤维GQ4522

（高强）

碳纤维GQ4522具有轴向强度和模量高，比性能高，密度低，热膨胀系数小等众多优点；其复合材料以其轻质高强、耐高温、抗腐蚀、热力学性能优良等特点，广泛用作结构材料：1、 航空飞行器结构件、风力叶片、碳芯电缆、体育器械等民用领域；2、 高端装备、建筑加固、新能源汽车、碳碳复合材料等工业领域。

2、碳纤维QZ5526

（高强中模）

碳纤维QZ5526 其拉伸强度较碳纤维GQ4522提升了20%，模量提升了28%，实现从高强标模碳纤维到高强中模碳纤维的产品升级。作为复合材料具备质量轻、强度高、弹性模量高的特点，可比传统铝合金结构减重30%，对武器装备性能提升贡献巨大，被广泛用于制造航空器机体及发动机、导弹外壳等。

如今，碳纤维复合材料与传统轻量化材料相比更是优势明显：密度小，强度高，模量高。因而常用作轨道交通的轻量化、环保材料——目前应用主要集中在高铁车身和内部装饰方面。

▲碳纤维复合材料与其他轻量化材料性能对比分析资料来源：《高速动车组碳纤维复合材料应用研究》

▲地铁车辆重量分配比例

资料来源：《碳纤维增强复合材料在轨道车辆中的应用》

具体来说，它的应用已逐步由车体内饰、车内设备等非常承载结构零件向车体、构架等承载构件发展；从裙板、导流罩等零部件向顶盖、司机室、整车车体等大型结构发展，承担角色的重要性亦是有目共睹。接下来，就让我们详细了解一下吧！

▲碳纤维复合材料在轨道交通上专利分布

资料来源：《从专利分析角度看碳纤维复合材料在轨道车辆上的应用》

车辆内装饰应用

包括车厢装饰板、厕所、盟洗室、座椅、水箱、车前头盖板、双层客车两端车顶板等部位都叠合了一层阻燃性的碳纤维增强材料。除了阻燃性能之外，还能增强厕所、盟洗室、座椅及水箱的卫生性能和耐腐蚀性。

设备舱应用

设备舱的主承载结构件弯梁采用碳纤维增强复合材料预浸料交叉铺覆设计，经袋压成型工艺制造，得到的样品成品率较高，制造成本可控。另一个主承载结构件横梁则用真空导入的碳纤维复合材料成型方式和弧形芳纶蜂窝夹芯结构，以提高其性能。

车体外壳应用

车体的作用是安装基础和承载骨架，现代动车组车体均采用整体承载的钢结构或者轻金属结构，以实现在最轻的自重下满足强度和刚度要求。

采用碳纤维三明治复合材料构件铝蜂窝夹芯结构更容易实现轻量化，与传统铝合金车体相比，复合材料车体外壳总质量降低40％，车体的静强度、抗疲劳强度、防火安全性等各项性能指标均能满足设计要求。

车头罩应用

采用碳纤维增强复合材料铺层设计，中间是泡沫夹芯，上下连接部位仍使用碳纤维复合材料。用碳纤维复合材料制成的车头罩抗冲击性能和力学性能突出，能耐住1kg铝弹的660km/h高速撞击和350kN的静载荷，阻燃性能达到DIN5510标准S4级。

转向架应用

转向架是高铁上特别重要的高强度部件,起支承车体、转向和制动的作用，并保证机车车辆在轨道上安全平稳地运行。

作为关系到整个车辆安全性的主承载件，转向架的性能必须满足安全、运行舒适以及耐磨损、易检修等多种要求。采用碳纤维复合材料制成的转向架整体比普通钢制构架能减轻30％。

刹车片应用

用碳纤维制成的刹车片，可接受更多的制动摩擦热冲击，制动噪音低，耐磨性好，磨损率低于钢纤维刹车片，耐腐蚀性强，延长了刹车片的寿命。

       由此可见，高铁用碳纤维复合材料的重要地位！同时我们也相信碳纤维在高铁中的应用通过技术合作、项目研发等还会越来越成熟。不只是春运，更会为我们未来生活带来更多的惊喜和便利。