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權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勢呢?
在江蘇恒神股份有限公司復合材料事業部,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。公司復合材料事業部副總經理劉偉介紹,實驗室主要是用來控制室內的溫度和濕度,因為碳纖維復合材料對環境要求很高:“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,長時間暴露在濕度比較大的環境下,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控,空調這塊節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構都去做了相應的降噪性能的測試,達到38db以下。”
雖然有種種優勢,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。節能的費用,可能在第十年的時候就可以節省下來。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和保養次數,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成功通過靜態力學測試。不過,從研發成功到正式批產,車體還需要經過里程六十萬公里的路測考驗。劉偉:“如果真正內線結構上做了一些變化,甚至它里面的布線、管漏,這些都做一些調整的話,我相信制造會更容易,成本也會更低,那個時候再去批產會更具有經濟效益。”