轨道交通车辆轻量化之玻璃钢材料的应用

     利用新型的玻璃钢材料可以有效减轻轨道交通车辆的质量，有利于节省轨道交通车辆运营成本与维护的费用，并且可以很好地满足机械强度以及应力的要求，此外还有良好的阻燃、隔声以及隔热的性能。因此我国相关企业要积极研究玻璃钢材料在轨道交通车辆中更广泛的应用，这样可以取得良好的经济效益与社会效益。

 

    与传统的玻璃纤维价格相比，新型玻璃钢材料的碳纤维要高，不过碳纤维的密度更低，力学性能与机械性能更好，因此碳纤维或碳纤维与玻璃纤维的混合机构在轨道交通领域的用量也会日益增多。

 

    目前国内轨道交通车辆使用玻璃钢的比例不高，现在主要应用于轨道交通车辆内装部件，小范围用在车体与转向架中，存在很大的潜在市场的发展空间。

 

    1、运用于内部装饰材料

 

    轨道交通车辆的内部装饰是大量使用玻璃钢材料的地方，如司机室的头罩、客室座椅、侧墙板、空调风道等结构都可以利用玻璃钢材料制造。但是内部装饰使用的是不完全由玻璃纤维与树脂构成玻璃钢结构，而是在其中利用了夹层构造，这样做是为了达到一定的强度与刚度的设计要求。复合材料夹层结构从上到下由五部分组成，分别是玻璃钢、胶层、泡沫（铝蜂窝）、胶层、玻璃钢的结构。另外在玻璃钢面板表层相对于泡沫另一面的玻璃钢面板会多出一层厚度大约为1毫米的胶衣，这样是为了使其表面更加的光滑、美观，更加有利于涂漆操作等。

 

    新型玻璃钢面板的增强材料可以采用纤维布、纤维毡以及预浸料等多种型式，由不同层合成，而且其力学特性与纤维铺放角度有关，会产生不同的效果。另外选取不同的树脂与填料时，他们在阻燃性、隔热性、隔声性以及油漆性能等方面也存在很大差异性。因此利用新型玻璃钢材料恶意很大程度上提高轨道交通车辆部件的可设计性。

 

    （1）玻璃钢材料应用于司机室头罩

 

    玻璃钢材料可塑性较好，可以根据车型及用户要求设计成不同的造型，制作过程中不受幅宽的限制，还可根据需要预埋木梁或者钢梁，以增加玻璃钢制品的强度。模压玻璃钢制品成型后，表面喷涂进口胶衣，再喷涂聚酯漆，以提高表面装饰效果。

 

    另外做成的玻璃钢司机室头罩在420℃高温情况下仍能保持结构不变形，一旦车辆在隧道内发生火灾，能为乘客逃生提供有利条件；而且玻璃钢司机室头罩设计厚度可小于3.2mm，能有效减轻车辆自重。

 

    （2）玻璃钢材料应用客室座椅

 

    用玻璃钢材料制造的座椅具有高强度、轻量化、耐老化、寿命长、免维护的特性，常温下没有有害气体释放，高温燃烧时烟雾小，无毒性气体产生，有利于逃生。

 

    （3）玻璃钢材料应用于司机室操作台

 

    司机室操作台主要由台面骨架与台下骨架等部分构成，为了方便司机进行操作，因此有具有很好的流线性，而操作台的空间比较小，且需要具有良好的电气绝缘特性，玻璃钢制品刚好有易于加工，后期修补方便、绝缘性能优越等特性，所以很适合应用于司机室操作台。

 

    （4）玻璃钢材料应用于客室侧墙板

 

    玻璃钢侧墙板厚度一般为4mm，玻璃钢侧墙背面周圈和窗口四周预埋胶条或吕梁组成整体模块，密闭性好，而且容易实现模块化安装，有利于调平整车墙面，使客室整体美观大方。玻璃钢侧墙板强度高，耐磨性好，不易产生刮蹭划痕，万一出现此类问题，则可以通过喷塑、喷漆等工艺手段轻松修复。

 

    （5）玻璃钢材料应用于空调风道

 

    空调风道是薄壁筒形结构件，要求热传导系数小，热耗小，保温性能好。由于玻璃钢材料具有良好的拉伸强度和弯曲强度，而且热导率低，是制造地铁车辆空调风道理想的材料。实际情况表明，玻璃钢材料空调风道可以较好地组织风道内外热量交换，有效防止风道结露。

 

    2、运用于轨道交通车辆的车体

 

    上世纪末期，美国的一家公司就制造了一辆玻璃钢棚车的车体，重量大约6.6T，安放在钢底架上，利用钢底架承受与传递纵向的牵引力。虽然该设计没有减少太多的车体重量，但是与采用传统材料成型工艺相比，新型玻璃钢材料的车体成型工艺的费用却降低了10%以上。

 

    3、运用于轨道交通车辆的转向架

 

    转向架是轨道交通车辆中重要组成部分，传统材料的转向架重量约占整车重量的35%左右，因此利用新型的材料对转向架的重量进行优化设计，对整车的轻量化尤为重要。目前很多相关科研人员都在积极研究玻璃钢材料在转向架中的实际应用，而且进行了很多的试验测试，检验其耐疲劳性能与强度性能。经测试，利用玻璃钢材料成型的转向架构架，可以使其质量大约降低三分之一，具有良好实际应用的前景。

 

    4、运用于轨道交通车辆的受流器

 

    现在轨道交通车辆主要利用受电弓受流与第三轨受流等方式。而牵引供电系统最重要的下级系统就是第三轨受流系统，这个系统将直接关系到轨道交通车辆供电系统的安全运行，因此，要求轨道交通车辆的接触轨支架具有相当高的绝缘特性，目前国内的广州地铁四号线就主要利用了玻璃钢材料的整体绝缘支架产品，从实际的运营来看，其效果良好。

 

 新闻来源：复材网

 

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