本月,中國中車股份有限公司宣布研制出具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的世界首輛全碳纖維復(fù)合材料地鐵車體,這輛車體是由江蘇恒神股份有限公司制造,碳纖維復(fù)合材料在軌道交通方面到底有哪些優(yōu)勢呢?
在江蘇恒神股份有限公司復(fù)合材料事業(yè)部,記者看到一個(gè)長30米、寬8米、高7米的全碳纖維地鐵車體實(shí)驗(yàn)室。公司復(fù)合材料事業(yè)部副總經(jīng)理劉偉介紹,實(shí)驗(yàn)室主要是用來控制室內(nèi)的溫度和濕度,因?yàn)樘祭w維復(fù)合材料對環(huán)境要求很高:“濕度必須控制在30%到65%之間,溫度要控制到18到24度的范圍。纖維和樹脂會吸收一些水分,尤其是在江南地區(qū),長時(shí)間暴露在濕度比較大的環(huán)境下,它會吸收一些水汽,未來會在我們的復(fù)合材料當(dāng)中形成孔隙,這樣會對我們的質(zhì)量有影響。”
劉偉介紹,制造車體的過程有點(diǎn)像納鞋底,工程師們先作出一個(gè)車體形狀的模具,將碳纖維預(yù)浸料一層一層鋪疊在模具里,然后進(jìn)行高溫固化,最后脫模形成碳纖維復(fù)合材料車體。這種車體比同樣大小的鋁合金車體要輕1.6噸,而且具備保溫等功能:“全碳纖維有更好的保溫作用,保溫對他的整個(gè)車運(yùn)營過程中的環(huán)控,空調(diào)這塊節(jié)降的費(fèi)用是非常高的。另外它還有一個(gè)比較高的抗阻尼的能力,就是降噪。我們所有的車身材料結(jié)構(gòu)都去做了相應(yīng)的降噪性能的測試,達(dá)到38db以下。”
雖然有種種優(yōu)勢,但碳纖維的造價(jià)要比鋁合金高出好幾倍。劉偉說,從長遠(yuǎn)來看,碳纖維車體整個(gè)成本是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鋁合金車體的:“其實(shí)車的運(yùn)營成本除了牽引,就是這個(gè)動力輸出以外,最大部分的能耗就是空調(diào)。節(jié)能的費(fèi)用,可能在第十年的時(shí)候就可以節(jié)省下來。金屬會氧化、腐蝕,對復(fù)材來說它不存在這個(gè)問題,我們會減少它的維修次數(shù)和保養(yǎng)次數(shù),鋁合金的車身每年可能都需要幾次檢修,但對復(fù)合材料,可以延長它(保修周期),比如每兩年至三年去做一次檢修。”
目前,全碳纖維復(fù)合材料地鐵車體已經(jīng)成功通過靜態(tài)力學(xué)測試。不過,從研發(fā)成功到正式批產(chǎn),車體還需要經(jīng)過里程六十萬公里的路測考驗(yàn)。劉偉:“如果真正內(nèi)線結(jié)構(gòu)上做了一些變化,甚至它里面的布線、管漏,這些都做一些調(diào)整的話,我相信制造會更容易,成本也會更低,那個(gè)時(shí)候再去批產(chǎn)會更具有經(jīng)濟(jì)效益。”