讓笨重的車輛輕盈飛跑，讓車輛不斷減肥而又不失堅固結實，始終是科學家們的夢想。在過去一百年甚至更長的時間里，交通工具經歷了從“木材時代”的馬車、“鋼鐵時代”的火車到“鋁材時代”的飛躍，才有今天的飛機上天、高鐵飛馳。

 

       今天，中國中車正在將交通工具從“鋼鐵時代”、“鋁材時代”推向“碳材時代”，促進車輛減重35%以上，推動交通工具的“材質革命”。這是中國中車為世界交通貢獻的“中國智慧”和“中國方案”。

 

 

        新年伊始，中車長客股份公司在軌道交通領域再獲重大突破，研制出具有完全自主知識產權的世界首輛全碳纖維復合材料地鐵車體。此次全復合材料車體的成功研發，不僅帶來車體減重、節能減排降耗、提高安全性、舒適性和使用壽命等，更重要的是探索了碳纖維復合材料在軌道交通大批量工業化生產應用的方向和實施路徑。

 

        據了解，該車體采用薄壁筒形整體承載結構，車體長度為19000 毫米，車體寬度為2800毫米 ，車體頂面距軌面高度為3478毫米。性能精良，特點凸顯。

 

        車體輕量化程度高。這是初中生都能算明白的結論，鐵（Fe）原子量為56、鋁（AL）原子量為27、碳（C）的原子量僅為12，材料密度變化劇烈。中車長客生產的全復合材料地鐵車體充分發揮了碳纖維復合材料的優越特點，可以用更輕的材料完成與金屬材料同等的結構設計，使整車較同類地鐵金屬車體減重約35%，從而對提高車體的運載能力、降低能源消耗、降低全壽命周期成本、減少線路損害等具有重大意義。

 

       突破多項技術難點。全復合材料地鐵車體突破了整體承載地鐵車輛復合材料車體設計分析技術、車體連接技術、復合材料低成本及大尺寸制件的成型制造技術及復合材料車體靜強度試驗技術，進行了10余種材料性能測試，6000多個元件、典型件、組合件、全尺寸試驗件等積木式設計驗證試驗，經過反復優化論證，解決了復合材料應用于軌道車輛承載結構面臨的難點，車體最終性能優異，滿足在極限惡劣工況和環境下的使用要求。

 

        安全性高，使用壽命長。中車長客對車體的各項性能指標也進行了大量驗證，經仿真分析驗證了車體疲勞強度方面的優勢，使車體具有更高安全性和可靠性。車體的抗振動能力也較同類金屬車體提高了18%以上,更有效的防止了車身與轉向架之間的共振。由于車體運用的復合材料具有良好的耐腐蝕性、耐酸性和耐堿性能，車體不需進行特殊的防腐蝕處理即可在許多金屬通常會發生氧化、腐蝕的環境中長期使用，使用壽命超過不銹鋼材料。

 

       乘坐舒適度好。車體用復合材料的隔熱性能很強，導熱系數接近防寒材，全復合材料車體的隔熱性能近乎鋪設了防寒材的金屬車體；復合材料車體的隔聲性能同樣優于金屬車體，大大降低了車體的振動和噪聲，提高乘坐舒適度。

 

        尺寸精度高，外觀質量好。利用復合材料可設計性強、可一體化成型的特點，全復合材料車體最大限度地實現部件整合、零件整合，通過模具一體成型。車體各模塊之間采用機械連接，消除了傳統金屬車體因焊接變形導致的尺寸偏差和形位偏差，提高了車體尺寸精度和外觀質量。

 

        為國內建立完整的軌道行業標準打下基礎。新材料特別是碳纖維材料在軌道交通行業不僅缺乏應用，更缺乏各類標準，此次車體研制結合國際航空領域在碳纖維的成功應用經驗和標準，創造性地探索碳纖維在軌道交通行業應用的材料標準、設計準則、工藝指南、質檢標準、試驗判定和維護策略等，為國內建立完整的軌道行業標準打下基礎。

 

        據悉，中車長客始終致力于前沿技術的研究，不斷提升研發能力。全碳纖維復合材料車體研發和試驗完全獨立自主完成，并且全部應用國內生產的碳纖維復合材料，具有全部自主知識產權，為后續大批量生產應用和可持續性提供了有力保障。隨著我國軌道車輛裝備制造業的快速發展，軌道車輛裝備制造技術也在逐步提升。

 

        碳纖維是國家戰略新興材料，由于新材料特性，國內外在大工業領域包括航空航天等領域都在積極探索應用，但在軌道交通行業的研究主要應用在非主承力的小部件試制上。本次中車長客研發的大尺寸，承載結構全碳纖維復合材料車體不僅屬國內首創，國際也未有先河，它的研制成功驗證了碳纖維復合材料在軌道交通承載結構上應用的可行性，也為碳纖維復合材料在軌道交通大批量工業化生產應用上步入了新時代。