張曉妍

天水市城市軌道交通投資建設(shè)經(jīng)營(yíng)有限責(zé)任公司 甘肅天水 741000

復(fù)合材料指的是由兩種或者兩種以上的組分材料，通過(guò)一定工藝方法所制備的新型多相材料體系，較之于傳統(tǒng)的單一材料，復(fù)合材料具備有更加優(yōu)良的性能，因此在各個(gè)領(lǐng)域中也得到了廣泛的應(yīng)用[1]。近年來(lái)隨著我國(guó)軌道交通行業(yè)的不斷發(fā)展，高性能復(fù)合材料在軌道交通工程的建設(shè)中也得到了廣泛的應(yīng)用，并且獲得了良好的應(yīng)用效果，這也就需要相關(guān)部門(mén)能夠加強(qiáng)對(duì)高性能復(fù)合材料應(yīng)用情況的重視力度，從而促進(jìn)我國(guó)的軌道交通行業(yè)得到更進(jìn)一步的發(fā)展。

1 高性能復(fù)合材料的應(yīng)用特點(diǎn)

1.1 使用功能優(yōu)異

較之于傳統(tǒng)的單一材料，高性能復(fù)合材料自身具備有非常高的比強(qiáng)度以及比模量，還可以在保障材料使用強(qiáng)度基礎(chǔ)上，減少材料的自重，其承載能力較之于傳統(tǒng)單一材料也得到了很大程度的提升。此外高性能復(fù)合材料自身還有著良好的抗疲勞耐性，一些纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料，其疲勞強(qiáng)度可以達(dá)到靜態(tài)拉伸強(qiáng)度的80%，這也是單一金屬材料所不具備的性能。最后高性能復(fù)合材料還有著良好的抗撞擊能力跟耐腐蝕性能，并且可以滿(mǎn)足多種復(fù)雜環(huán)境下的實(shí)際施工需求。

1.2 性能的可設(shè)計(jì)性

高性能復(fù)合材料還具備有可設(shè)計(jì)性的特點(diǎn)，其力學(xué)性能、熱性能以及光性能等多個(gè)方面均具備有可設(shè)計(jì)性的特點(diǎn)，也就可以在結(jié)合了實(shí)際需求基礎(chǔ)上，來(lái)進(jìn)行復(fù)合材料性能的設(shè)置以及選擇，這樣也就能夠契合工程施工對(duì)于材料質(zhì)量以及性能的具體要求，對(duì)于工程施工質(zhì)量的提升也有著非常重要的意義[2]。

2 高性能復(fù)合材料在軌道交通領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著我國(guó)軌道交通行業(yè)的不斷發(fā)展，在多個(gè)領(lǐng)域中也都應(yīng)用到高性能材料。高性能復(fù)合材料最初應(yīng)用到列車(chē)內(nèi)部設(shè)備、裝飾件等一些非承力結(jié)構(gòu)上面，近年來(lái)我國(guó)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，促使一些大型的復(fù)合材料承載構(gòu)建在車(chē)頭以及導(dǎo)流部件等重要位置也獲得了良好的應(yīng)用效果，并且開(kāi)展了一系列的試驗(yàn)跟研究工作。

2.1 復(fù)合材料車(chē)頭蓋與制備技術(shù)

高性能復(fù)合材料的車(chē)頭蓋首先在中原之星以及中華之星等高速列車(chē)上得到了廣泛的應(yīng)用，其中藍(lán)箭型號(hào)列車(chē)的車(chē)頭蓋是由RTM工藝成型的，并且采用了增強(qiáng)RFI/VIMP工藝形成導(dǎo)流罩，來(lái)滿(mǎn)足列車(chē)的實(shí)際運(yùn)行需求。中華之星以及中原之星等型號(hào)的列車(chē)在車(chē)頭蓋設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)用了增強(qiáng)RFI/VIMP工藝形成導(dǎo)流罩，但是鼻端依舊采用的是可開(kāi)合的兩瓣結(jié)構(gòu)。

除了在車(chē)頭蓋上的應(yīng)用之外，目前我國(guó)在軌道交通行業(yè)發(fā)展過(guò)程中，還成功吸收了真空袋壓工藝技術(shù)進(jìn)行地鐵等列車(chē)的制備工作。借助于該工藝所制造的夾心罩力學(xué)性能能夠充分滿(mǎn)足我國(guó)地鐵運(yùn)行的實(shí)際需求，即便是180km/s的子彈也無(wú)法穿透該夾心罩，并且還具備有良好的隔熱跟阻燃性能，對(duì)于地鐵等軌道車(chē)輛運(yùn)行安全性的提升也有著非常重要的意義[3]。

2.2 在輔助件制造中的應(yīng)用

高性能復(fù)合材料在軌道交通輔助件的制備過(guò)程中也有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值，目前我國(guó)很多軌道車(chē)輛的車(chē)窗車(chē)框、儀表臺(tái)、線槽、絕緣子以及蓄電池箱在制造過(guò)程中均應(yīng)用到了高性能的復(fù)合材料，其技術(shù)應(yīng)用也比較成熟。此外在我國(guó)的地鐵車(chē)輛上面，絕大部分的車(chē)輛內(nèi)的裝飾件以及座椅結(jié)構(gòu)均會(huì)采用高性能的復(fù)合件來(lái)進(jìn)行制造。

2.3 在列車(chē)提速中的應(yīng)用

近年來(lái)我國(guó)軌道交通行業(yè)得到了非常迅速的發(fā)展，列車(chē)運(yùn)行速度進(jìn)一步加快，因此如何提升高性能復(fù)合材料在高速列車(chē)上的應(yīng)用效果，也就成為了人們所需要迫切解決的一個(gè)問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)列車(chē)的高速化，還必須在確保車(chē)輛強(qiáng)度以及性能基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對(duì)車(chē)身輕量化的研究力度，這也就為高性能復(fù)合材料的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。在輕量化設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)不銹鋼以及鋁合金等復(fù)合材料的應(yīng)用，能夠在滿(mǎn)足列車(chē)運(yùn)行需求基礎(chǔ)上，大幅度的降低高速列車(chē)的自重，對(duì)于列車(chē)提速也有著非常重要的意義。因?yàn)閺?fù)合材料具備有單一材料無(wú)法達(dá)到的優(yōu)良性能，還有著成本低廉的應(yīng)用有事，比如通過(guò)高性能纖維復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)所制造的機(jī)車(chē)，在質(zhì)量保持一直的基礎(chǔ)上，其重量跟一般的鋼結(jié)構(gòu)對(duì)比還能夠降低25%～35%左右。

3 高性能復(fù)合材料在軌道交通的發(fā)展趨勢(shì)

高性能復(fù)合材料的大量應(yīng)用，是我國(guó)軌道交通行業(yè)發(fā)展的必然要求。在現(xiàn)階段高性能復(fù)合材料的應(yīng)用過(guò)程中，可以發(fā)現(xiàn)起正逐漸朝著主承力件的方向進(jìn)行發(fā)展，結(jié)構(gòu)復(fù)合材料朝著功能復(fù)合結(jié)構(gòu)的方向進(jìn)行發(fā)展，并且逐漸朝著型材化的趨勢(shì)今發(fā)展。因此在采用高性能復(fù)合材料來(lái)進(jìn)行軌道交通工程的建設(shè)過(guò)程中，可以積極采用模塊化技術(shù)以及整體成型技術(shù)來(lái)進(jìn)行車(chē)身的設(shè)置，這樣可以促進(jìn)高性能復(fù)合材料大結(jié)構(gòu)件的復(fù)雜性得到顯著降低，還可以減少施工的工作量以及施工成本。此外高性能復(fù)合材料自身所具備有的耐疲勞以及耐腐蝕等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，也能夠有效延長(zhǎng)軌道交通設(shè)備的使用壽命，減少維修成本，對(duì)于我國(guó)軌道交通領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展也有著重要意義[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)于軌道交通領(lǐng)域也提出了更高的要求。因此相關(guān)技術(shù)人員還需要在軌道交通技術(shù)研究過(guò)程中，不斷加強(qiáng)對(duì)高性能復(fù)合材料的應(yīng)水平，并在此基礎(chǔ)上對(duì)現(xiàn)有的軌道交通技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。因?yàn)楦咝阅軓?fù)合材料自身的強(qiáng)度、剛度以及耐疲勞等性能均能夠滿(mǎn)足軌道列車(chē)的運(yùn)行需求，也就要求我國(guó)能夠加強(qiáng)對(duì)該方面內(nèi)容的研究力度，并且積極跟一些先進(jìn)國(guó)家進(jìn)行技術(shù)的交流與溝通，促進(jìn)我國(guó)的軌道交通領(lǐng)域得到進(jìn)一步發(fā)展。