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 高速铁路

铁路系统一直以来都是我们出行的主要选择，高速、安全、舒适成为当今高速铁路技术发展的重点，减轻动车组车辆自重、提高动车组速度是铁路工业发展的目标。为达到这一目标，有一种材料被应用到了高铁列车的大大小小许多部件中，你知道是哪种材料吗？

那就是复合材料！

说到复合材料在铁路部件中的应用，就不得不说， 复合材料在列车上的应用分类了！

复合材料在列车上的应用按承力特征大致可分为两类：复合材料非主承力件和复合材料主承力件。顾名思义，主承力件即为主要要承担列车力的部件；非主承力件的主要功能就不是承担力啦！其详细分类如下图所示：

首先，我们来了解复合材料在非承力件中的应用，为了高速铁路的发展各个国家不约而同换上了复合材料非承力件。

日本 新干线使用的高速客车中，玻璃纤维增强素料（GFRP）复合材料主要使用在车窗内饰框、洗漱间、厕所、小便池、水箱、集便箱、车前头盖板、双层客车两端车顶板、空调风道的天花板以及餐车空调盖板的侧天花板等部位。

为减少受电弓周围的空气动力噪声，在车顶上安装的受电弓罩也是采用GFRP材料制造。200系东北、上越新干线客车采用蜂窝夹层材料制造地板、中间间壁门等。

法国 TGV高速列车也大量采用纤维增强塑料（FRP）制造地板、墙板、门窗框架、座椅和车门等。采用FRP制造这些构件，除重量轻外，还具有易于设计、减轻维修作业，以及可采用整体成型降低成本等优点。

此外，厕所用玻璃钢地板，整体卫生间在国外已较普及，既解决腐蚀问题，又达到减轻重量的目的。

意大利 ETR500型高速列车上，所有的内部结构边墙、天花板和行李舱都使用了高比刚度复合材料夹层板——两层Tedlar聚氟乙烯塑料薄层中夹有Nomex蜂窝芯材玻纤酚醛层压板；欧洲之星列车也使用酚醛蜂窝板做其内部结构件。

英国 的铁路部门通过试验后发现，选择芳纶纤维增强复合材料做受电弓头，其性能非常令人满意。近年来，复合材料还被用做抗冲击部件，并且取得了很好的试验结果。

复合材料在主承力件上面的应用也非常广泛，下面我们来探究一下复合材料在主承力件上面的应用！

列车司机室、车体和转向架构架等作为列车的大型承力构件，在整车结构重量中占有较大比例，车体部分自重占车辆自重的15%~35%，转向架占车辆自重的25%~35%。因此，这些部分是应用复合材料材料的主要研究领域。

高速列车的司机室

高速列车的司机室前端外形要制成鼻状形，既要轻量化，又要耐冲击，在此FRP获得了广泛的应用。

英国的125型机车司机室的前端是用层压的FRP板包覆聚氨酯泡沫芯构成夹层结构，比钢制件轻30%~35%，并可耐0.9Kg重方钢块以300Km/h速度的冲击；

意大利ETR500高速动力车头部采用Kevlar纤维和环氧树脂模压成型，其刚性和抗冲击性良好，列车最高速度达300Km/h。

复合材料车顶 

复合材料在车顶盖上的应用能降低车辆的重心，增加车体运行的稳定性。日本铁道综合技术研究所与东日本客运铁道公司合作，用碳纤维增强塑料（CFRP）制成高速列车车顶，该CFRP车顶通过胶粘与铝合金框架相连，然后再通过焊接与车体上铝合金侧壁连在一起。试验表明，采用这种车顶的车体具有较高的气密强度和较低的重心，而且每节车厢减轻约300~500Kg。

复合材料车体

车体的按工艺不同分为两种：

1、将厚为2.1mm曲面板与纵梁制成一体，将拉挤成型的CFRP外板铆接在铝合金框架上，试制车体长6000mm，宽3300mm，高3290mm，重量为680Kg。

2、热压成型制成长1000mm，宽3320mm高3300mm的两个半圆形车体，然后互相铆接在一起，较之铝合金车体重量减轻30%。

复合材料转向架

机车车辆的转向架是支承车体、保证列车平稳运行的重要部件，其构架是对强度和耐疲劳性能要求特别高的大型承载构件，德国AEG和MBB公司就在联邦研究技术部的支持下，研制出世界上第一台复合材料构架的转向架，型号为HLD-E，设计速度200Km/h。继德国之后，日本也试制成功CFRP转向架构架，构架自重为0.3t，比普通钢制构架减轻了70%，该构架侧梁为CFRP层压材料叠层结构，板厚16.4mm，横梁采用缠绕成型，最高设计速度160Km/h。

复合材料在高速铁路中正在应用慢慢渗透，随着科技发展高铁很可能实现“复合材料全车化”！复合材料的发展还会带给大家哪些惊喜呢？