城市交通建设推动复合材料发展万芳

城市交通建设推动复合材料发展

我国城市轨道交通建设已进入大发展阶段，但许多设施制造如车辆制造尚属空白，有的零部件国内虽能生产，但没有围绕轨道交通建设组成一个产品体系。有关部门和专家已经洞察到城市轨道交通发展必将形成一个新兴产业，也将为相关行业带来巨大市场，带动复合材料等一批产业。

随着我国经济和城市建设的发展，城市交通越来越受到人们关注。参照国外解决都市交通的成功经验，就是建设以大容量快速轨道交通（地下铁道、高架轻轨、以及独轨交通等）为主体，配以其它形式交通工具，彼此协调配合，形成公共交通网络。我国早就重视发展轨道交通缓解大城市交通问题。仅上海规划的轨道交通网就由11条地铁线和10条高架轨道交通线共长560公里，同时上海铁路局、公用事业局、浦东新区、闵行区、普陀区等单位都相继提出了要建设高架轨道交通的规划。据了解，其规划建设费用预计3300亿元、车辆5600辆。在我国特别是上海城市轨道交通建设启动时，专家指出正确选择轨道交通设施用材，减少材料使用上的盲目性，确保轨道交通工程先进性、高质量、低成本十分重要。也为复合材料产业的发展创造了机会。

从国外经验看，复合材料是城市轨道交通建设的关键材料之一。复合材料作为由基体材料（聚合物材料、金属、陶瓷）和增强体（纤维、晶须、颗粒）复合而成的具有优异综合性能的新型材料，是本世纪中发展最迅速的新材料之一。由于它的各种性能和功能可以根据需要进行设计，通过选择合适的基体和增强体，合适的组成配比、排列分布，充分发挥组成材料性能的优势，获得单一材料——金属、聚合物、陶瓷等材料难以达到的综合性能，从而为复合材料制品提供了很大的设计自由度。复合材料比一般的钢材和高分子材料的比强度、比模量要高出1～5倍，用复合材料做成的构件重量轻、强度高、刚性大，是一种理想的结构件。复合材料产品制造工艺多数是近终形成型，制造出的产品不需进行机械加工，生产效率高、制造成本低。复合材料在轨道交通中有广泛的应用，对减轻车厢重量，降低噪、振动，提高难度安全性、舒适性，减少维修等均有重要作用。

在80年代前，国外复合材料主要用于航天、航空、先进武器系统等军事领域，近十年来随着国际形势的变化、材料制备技术日趋成熟，生产规模迅速扩大、价格明显下降，复合材料在交通、建筑、环保、体育用品等方面的应用已占复合材料用量的90%以上。目前世界复合材料及制品的产量约为600万吨，每年仍以10%的速度在增长。美国1996年复合材料制品产量为146万吨，其中在汽车等交通领域45万吨、占31%，房屋建筑基础设施30万吨、占20%、耐腐蚀化工及环保设备20万吨、占12%，电气、电子设备14万吨，船舶15万吨，航天、航空1.4万吨。

复合材料在轨道交通中也广泛应用。随着轨道车辆综合性能的提高，其使用材料也逐渐发生了变化。法国国营铁路公司（SNCF）对于未来的TGV高速列车，考虑到迫切需要进一步减轻车体重量，认为只能采用复合材料的双层TGV挂车，并进行线路运行试验对其耐火性、抗冲击强度等进行运行测试。此前他们对称作为T1的第一辆样车上进行了首次计算模型考核试验，证实复合材料车体的优点，并得出结论：复合材料不可避免最终将取代铝合金。

复合材料在轨道交通的一些次结构上的应用国外已有多年历史。车辆车体结构的重量在整车中所占的比例较大，通常在15～30%左右。因此，提高车辆速度要解决车辆轻量化，就必须优先考虑车体结构的轻量化。过去人们习惯把铝合金作为车体轻量化的首选材料，由于车辆轻量化的要求越来越高，于是人们把目光注视到复合材料上来。用复合材料制造轨道的车体能达到以下要求：足够的强度、高刚性；轻量化；不燃性；容易维修或不需维修；制造费用低；气密性高。瑞士Schindler车辆公司采用缠绕技术制造的泡沫夹芯三明治结构FRP整体铁路车辆车体，这种采用FRP整体缠绕成型的车体可减轻车体20～25%的重量。另外用钢或铝制作车体在焊接地板、车顶和侧墙时需大量的手工作业，而用本工艺可实现生产高度自动化，构件数量大大减少，使车辆制造减少计划、设计和后勤费用，并缩短生产时间，车辆车体重量的降低，也降低了机车能源消耗和轮、轨的磨损。另外，复合材料在轨线设施，如电缆槽、电缆架，走道格栅、护栏格栅，电器箱、防噪板、复合枕木，车门、车窗、座椅等车辆车厢内饰件方面用量也会更大，为复合材料产业的发展提供了广阔的空间。

我国研究、开发、生产复合材料构件已有40多年的历史，在研究开发技术力量、复合材料制品生产技术设备、原材料生产等方面均有优势，具备发展复合材料产业的良好基础。针对城市轨道交通发展的总体要求和具体目标，以轨道交通建设项目为龙头，采取相应的为轨道交通提供构件材料和零部件的确保措施，在为轨道交通工程的服务进程中促进产业发展，大有可为。查阅：已获批28个城市的轨道交通线路规划详解图（更新中）查阅：2012年全国各省市城市轨道交通项目概览（更新中）查阅：城市轨道交通中标企业

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