高性能复合材料在轨道交通领域的发展现状

张晓妍

天水市城市轨道交通投资建设经营有限责任公司 甘肃天水 741000

复合材料指的是由两种或者两种以上的组分材料，通过一定工艺方法所制备的新型多相材料体系，较之于传统的单一材料，复合材料具备有更加优良的性能，因此在各个领域中也得到了广泛的应用[1]。近年来随着我国轨道交通行业的不断发展，高性能复合材料在轨道交通工程的建设中也得到了广泛的应用，并且获得了良好的应用效果，这也就需要相关部门能够加强对高性能复合材料应用情况的重视力度，从而促进我国的轨道交通行业得到更进一步的发展。

1 高性能复合材料的应用特点

1.1 使用功能优异

较之于传统的单一材料，高性能复合材料自身具备有非常高的比强度以及比模量，还可以在保障材料使用强度基础上，减少材料的自重，其承载能力较之于传统单一材料也得到了很大程度的提升。此外高性能复合材料自身还有着良好的抗疲劳耐性，一些纤维增强的复合材料，其疲劳强度可以达到静态拉伸强度的80%，这也是单一金属材料所不具备的性能。最后高性能复合材料还有着良好的抗撞击能力跟耐腐蚀性能，并且可以满足多种复杂环境下的实际施工需求。

1.2 性能的可设计性

高性能复合材料还具备有可设计性的特点，其力学性能、热性能以及光性能等多个方面均具备有可设计性的特点，也就可以在结合了实际需求基础上，来进行复合材料性能的设置以及选择，这样也就能够契合工程施工对于材料质量以及性能的具体要求，对于工程施工质量的提升也有着非常重要的意义[2]。

2 高性能复合材料在轨道交通领域的应用现状

随着我国轨道交通行业的不断发展，在多个领域中也都应用到高性能材料。高性能复合材料最初应用到列车内部设备、装饰件等一些非承力结构上面，近年来我国科学技术的迅速发展，促使一些大型的复合材料承载构建在车头以及导流部件等重要位置也获得了良好的应用效果，并且开展了一系列的试验跟研究工作。

2.1 复合材料车头盖与制备技术

高性能复合材料的车头盖首先在中原之星以及中华之星等高速列车上得到了广泛的应用，其中蓝箭型号列车的车头盖是由RTM工艺成型的，并且采用了增强RFI/VIMP工艺形成导流罩，来满足列车的实际运行需求。中华之星以及中原之星等型号的列车在车头盖设计过程中，应用了增强RFI/VIMP工艺形成导流罩，但是鼻端依旧采用的是可开合的两瓣结构。

除了在车头盖上的应用之外，目前我国在轨道交通行业发展过程中，还成功吸收了真空袋压工艺技术进行地铁等列车的制备工作。借助于该工艺所制造的夹心罩力学性能能够充分满足我国地铁运行的实际需求，即便是180km/s的子弹也无法穿透该夹心罩，并且还具备有良好的隔热跟阻燃性能，对于地铁等轨道车辆运行安全性的提升也有着非常重要的意义[3]。

2.2 在辅助件制造中的应用

高性能复合材料在轨道交通辅助件的制备过程中也有着广泛的应用价值，目前我国很多轨道车辆的车窗车框、仪表台、线槽、绝缘子以及蓄电池箱在制造过程中均应用到了高性能的复合材料，其技术应用也比较成熟。此外在我国的地铁车辆上面，绝大部分的车辆内的装饰件以及座椅结构均会采用高性能的复合件来进行制造。

2.3 在列车提速中的应用

近年来我国轨道交通行业得到了非常迅速的发展，列车运行速度进一步加快，因此如何提升高性能复合材料在高速列车上的应用效果，也就成为了人们所需要迫切解决的一个问题。为了实现列车的高速化，还必须在确保车辆强度以及性能基础上，加强对车身轻量化的研究力度，这也就为高性能复合材料的应用奠定了良好的基础。在轻量化设计过程中，通过不锈钢以及铝合金等复合材料的应用，能够在满足列车运行需求基础上，大幅度的降低高速列车的自重，对于列车提速也有着非常重要的意义。因为复合材料具备有单一材料无法达到的优良性能，还有着成本低廉的应用有事，比如通过高性能纤维复合材料夹层结构所制造的机车，在质量保持一直的基础上，其重量跟一般的钢结构对比还能够降低25%～35%左右。

3 高性能复合材料在轨道交通的发展趋势

高性能复合材料的大量应用，是我国轨道交通行业发展的必然要求。在现阶段高性能复合材料的应用过程中，可以发现起正逐渐朝着主承力件的方向进行发展，结构复合材料朝着功能复合结构的方向进行发展，并且逐渐朝着型材化的趋势今发展。因此在采用高性能复合材料来进行轨道交通工程的建设过程中，可以积极采用模块化技术以及整体成型技术来进行车身的设置，这样可以促进高性能复合材料大结构件的复杂性得到显著降低，还可以减少施工的工作量以及施工成本。此外高性能复合材料自身所具备有的耐疲劳以及耐腐蚀等应用优势，也能够有效延长轨道交通设备的使用寿命，减少维修成本，对于我国轨道交通领域的进一步发展也有着重要意义[4]。

4 结语

近年来随着我国国民经济的不断发展，对于轨道交通领域也提出了更高的要求。因此相关技术人员还需要在轨道交通技术研究过程中，不断加强对高性能复合材料的应水平，并在此基础上对现有的轨道交通技术进行优化设计。因为高性能复合材料自身的强度、刚度以及耐疲劳等性能均能够满足轨道列车的运行需求，也就要求我国能够加强对该方面内容的研究力度，并且积极跟一些先进国家进行技术的交流与沟通，促进我国的轨道交通领域得到进一步发展。