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合材料事業(yè)部,記者看到一個長30米、寬8米、高7米的全碳纖維地鐵車體實驗室。公司復合材料事業(yè)部副總經(jīng)理劉偉介紹,實驗室主要是用來控制室內(nèi)的溫度和濕度,因為碳纖維復合材料對環(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,未來會在我們的復合材料當中形成孔隙,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像納鞋底,工程師們先作出一個車體形狀的模具,將碳纖維預浸料一層一層鋪疊在模具里,然后進行高溫固化,最后脫模形成碳纖維復合材料車體。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,保溫對他的整個車運營過程中的環(huán)控,空調(diào)這塊節(jié)降的費用是非常高的。另外它還有一個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,達到38db以下。”
雖然有種種優(yōu)勢,但碳纖維的造價要比鋁合金高出好幾倍。劉偉說,從長遠來看,碳纖維車體整個成本是遠遠低于鋁合金車體的:“其實車的運營成本除了牽引,就是這個動力輸出以外,最大部分的能耗就是空調(diào)。節(jié)能的費用,可能在第十年的時候就可以節(jié)省下來。金屬會氧化、腐蝕,對復材來說它不存在這個問題,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,全碳纖維復合材料地鐵車體已經(jīng)成功通過靜態(tài)力學測試。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。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,那個時候再去批產(chǎn)會更具有經(jīng)濟效益。”