6月26日，中車青島四方機車車輛股份有限公司聯(lián)合青島地鐵集團為青島地鐵1號線研制的碳纖維地鐵列車“CETROVO1.0碳星快軌”在青島正式發(fā)布，這是全球首列用于商業(yè)化運營的碳纖維地鐵列車。該車較傳統(tǒng)地鐵車輛減重11%，具有更輕更節(jié)能等顯著優(yōu)勢，引領(lǐng)地鐵列車實現(xiàn)全新綠色升級。
在軌道交通技術(shù)領(lǐng)域，車輛的輕量化，即在保證車輛性能的前提下盡可能減輕車身重量，降低運行能耗,是實現(xiàn)軌道車輛綠色化、低碳化的關(guān)鍵技術(shù)。傳統(tǒng)地鐵車輛主要采用鋼、鋁合金等金屬材料，受制于材料特性，面臨減重瓶頸。碳纖維，因具有輕質(zhì)、高強度、抗疲勞、耐腐蝕等優(yōu)點，被稱為“新材料之王”，它的強度是鋼鐵的5倍以上，但重量不到鋼鐵的1/4，是軌道車輛輕量化的絕佳材料。
中車四方股份公司聯(lián)合青島地鐵集團等單位共同攻關(guān)，攻克碳纖維大型復(fù)雜主承載結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計、高效低成本成型制造、全方位智能檢測維護等關(guān)鍵技術(shù)，系統(tǒng)解決工程化應(yīng)用難題，在全球首次實現(xiàn)了碳纖維復(fù)合材料在商用地鐵車輛主承載結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用。
該車的車體、轉(zhuǎn)向架構(gòu)架等主承載結(jié)構(gòu)采用碳纖維復(fù)合材料制造，實現(xiàn)了車輛性能的全新升級，具有更輕更節(jié)能、強度更高、環(huán)境適應(yīng)力更強、全壽命周期運維成本更低等技術(shù)優(yōu)勢。
車身更輕盈，運行更節(jié)能
通過采用碳纖維復(fù)合材料，車輛實現(xiàn)大幅減重。與傳統(tǒng)金屬材料的地鐵車輛相比，該碳纖維地鐵車輛的車體減重25%，轉(zhuǎn)向架構(gòu)架減重50%，整車減重約11%，運行能耗降低7%，每列車每年可減少二氧化碳排放約130噸，相當(dāng)于植樹造林101畝。
強度更高，結(jié)構(gòu)壽命更長
該車采用更高性能的新型碳纖維復(fù)合材料，實現(xiàn)輕量化的同時提高了車身強度。同時，與采用傳統(tǒng)金屬材料相比，碳纖維轉(zhuǎn)向架構(gòu)架部件具有更強的抗沖擊能力，耐疲勞性能更優(yōu)，延長了結(jié)構(gòu)使用壽命。
環(huán)境適應(yīng)力更強
更輕的車身，使列車擁有更優(yōu)異的行駛性能，不僅可以滿足線路更嚴(yán)格的軸重限制要求，而且減少了對車輪和軌道的磨耗。該車還采用先進的主動徑向技術(shù)，可主動控制車輛輪對沿著徑向通過曲線，大幅降低了輪軌磨耗和噪聲。采用更耐磨、更抗熱的碳陶制動盤，實現(xiàn)減重的同時滿足更苛刻的制動性能需求。
全壽命周期運維成本更低
得益于碳纖維輕量化材料和新技術(shù)的應(yīng)用，碳纖維地鐵列車的輪軌磨耗顯著降低，大幅減少了車輛和軌道的維護量。同時，通過應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)，打造碳纖維列車SmartCare智能運維平臺，實現(xiàn)了整車安全、結(jié)構(gòu)健康及運用性能的自檢測與自診斷，提高了運維效率，降低了運維成本。列車全壽命周期檢修成本降低了22%。
在軌道車輛碳纖維技術(shù)領(lǐng)域，中車四方股份公司發(fā)揮產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，通過十余年的研發(fā)積累和“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同創(chuàng)新，搭建了全鏈條研發(fā)、制造、驗證平臺，形成了從碳纖維結(jié)構(gòu)設(shè)計研發(fā)到成型制造、仿真、試驗、質(zhì)量保障等成套工程化能力，可提供全壽命周期一站式解決方案。
目前，該碳纖維地鐵列車已完成廠內(nèi)型式試驗。按照計劃，年內(nèi)將在青島地鐵1號線投入載客示范運營。
當(dāng)前，在我國城市軌道交通領(lǐng)域，如何最大限度地降低能耗，減少碳排放，打造高效低碳的綠色城軌，是行業(yè)發(fā)展的重中之重。這對軌道車輛輕量化技術(shù)提出了更高的需求。碳纖維代表著未來輕量化材料技術(shù)發(fā)展方向，商用碳纖維地鐵列車的問世，推動了地鐵車輛主承載結(jié)構(gòu)由鋼、鋁合金等傳統(tǒng)金屬材料向碳纖維新材料的迭代，打破了傳統(tǒng)金屬材料結(jié)構(gòu)減重的瓶頸，實現(xiàn)了我國地鐵列車輕量化技術(shù)的全新升級，將為推動我國城市軌道交通綠色低碳轉(zhuǎn)型，助力城軌行業(yè)實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)發(fā)揮重要作用。
青島財經(jīng)日報/首頁新聞記者 宋大偉 通訊員 鄧旺強
責(zé)任編輯：王海山
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