玻璃鋼材料在高速鐵路中的應(yīng)用概況

1、 高分子材料繼鋼鐵、石料之后已成為高速鐵路的第三大材料，并且隨著高速列車向高速化、舒適化、安全化方向的發(fā)展起著越來越重要的作用。 高速列車的輕量化必須大量采用高分子材料及復(fù)合材料，下表列出了國(guó)外高速鐵路中主要部件的高分子材料及復(fù)合材料應(yīng)用概況。車輛輕量化是一系統(tǒng)工程，它涉及到車體、轉(zhuǎn)向架、電氣部件和機(jī)械部件的輕量化。前情概要前情概要位置部件采用的主要材料線路及軌道鋼軌扣件PE /SMC/PA/PC/PE/SBR/PUR/PET/NR鋼軌絕緣PE /SMC/PA/PC/PE/SBR/PUR/PET/NR墊板及制震材料PE /SMC/PA/PC/PE/SBR/PUR/PET/NR車體及車頭車體FR

2、PFRP車向裝飾板密胺樹脂塑料板廁所FRPFRP/聚氨基甲酸乙酯/丁基橡膠/氯丁橡膠座椅SMC/發(fā)泡PU/PVC車窗玻璃/PC/丁基橡膠/氯丁橡膠/聚硫橡膠車門酚醛FRP夾層板/氯丁橡膠車頭FRP+FRP+泡沫泡沫/PU+FRP/芳綸+環(huán)氧樹脂復(fù)合材料地板PVC/PE板材及丁腈橡膠/氯丁橡膠/丁基橡膠粘合劑車頂聚酯手糊聚酯手糊FRP/FRP/酚醛酚醛FRPFRP/丁腈橡膠/聚氨基甲酸乙酯電器部件主整流器氟塑料電線聚乙烯轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架構(gòu)架鋼材/FRPFRP復(fù)合車輪FRPFRP+鋼殼心盤墊UHMWPE車鉤托板磨耗板UHMWPE轉(zhuǎn)向架旁承UHMWPE轉(zhuǎn)向架框PA制動(dòng)拉桿磨損套PA軸承保持架PA66/G

3、F緩沖器橡膠/彈性緩沖膠泥其他配套高鐵橋架FRPFRP高鐵電纜槽FRP/SMCFRP/SMC前情概要前情概要注：SMC片狀成型料；EP環(huán)氧樹脂；PA尼龍；GF玻璃纖維； NR天然橡膠；PC聚碳酸酯；PUR聚氨酯；UHMWPE超高分子量聚乙烯；SBR丁苯橡膠FRPFRP在高鐵上實(shí)際應(yīng)用在高鐵上實(shí)際應(yīng)用FRPFRP在高鐵上實(shí)際應(yīng)用在高鐵上實(shí)際應(yīng)用早期車體材料多采用耐候性鋼板，隨著高速化的進(jìn)展，對(duì)車輛輕量化的要求越來越高，F(xiàn)RP逐漸走上舞臺(tái)。目前占主導(dǎo)地位的結(jié)構(gòu)材料仍為鋁合金材料。早期早期現(xiàn)在現(xiàn)在未來未來 耐候鋼板耐候鋼板鋁合金鋁合金FRPFRP輕量化輕量化輕量化輕量化FRPFRP在高鐵上實(shí)際應(yīng)用在

4、高鐵上實(shí)際應(yīng)用 瑞士辛德勒公司采用絲纏繞技術(shù)成功地制造出玻璃纖維增強(qiáng)塑料(FRP)整體客車車廂。專門設(shè)計(jì)的纏繞機(jī)（Goliath）全長(zhǎng)25米，有效纏繞長(zhǎng)度15米，最大直徑3.8米。客車總質(zhì)量降低10制造僅用了8天時(shí)間行駛速度達(dá)140kmh研制中研制中FRPFRP在高鐵上實(shí)際應(yīng)用在高鐵上實(shí)際應(yīng)用 現(xiàn)代列車為了適應(yīng)高速行駛中空氣動(dòng)力學(xué)的要求和人們的審美需要，使得車頭設(shè)計(jì)為呈流線型，三維外形結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜。用金屬制造難度大、費(fèi)用高，而復(fù)合材料質(zhì)量輕，耐沖擊性能好的優(yōu)點(diǎn)在車頭制造上得以充分展現(xiàn)。19771977年正式投入運(yùn)營(yíng)的英國(guó)年正式投入運(yùn)營(yíng)的英國(guó)Inter City 125Inter City 12

5、5型機(jī)車型機(jī)車l層壓玻璃鋼板包夾層壓玻璃鋼板包夾聚氨酯泡沫芯材制聚氨酯泡沫芯材制成成l質(zhì)量輕約質(zhì)量輕約30353035l比鋼制品強(qiáng)度比鋼制品強(qiáng)度大大耐沖擊強(qiáng)度高耐沖擊強(qiáng)度高FRPFRP在高鐵上實(shí)際應(yīng)用在高鐵上實(shí)際應(yīng)用延伸：據(jù)報(bào)道，意大利ETR 500型高速列車，采用了一種新型復(fù)合材料（Kevlar芳香族聚酰胺纖維環(huán)氧樹脂），通過模壓制成了一個(gè)完全符合空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)的鼻形車頭，滿足了列車300kmh運(yùn)行速度的要求。而對(duì)于穿越隧道，司機(jī)室的復(fù)合材料則要求采用阻燃性酚醛樹脂制造。酚醛樹脂具有高阻燃性和低可燃性，而且燃燒時(shí)發(fā)煙量小，毒氣含量低。穿越英吉利海峽隧道的38 LeShttle車的司機(jī)室重24

6、0kg，也是迄今具有代表性的最大手糊型酚醛制品之一。FRPFRP在高鐵上實(shí)際應(yīng)用在高鐵上實(shí)際應(yīng)用3.1 車門國(guó)外客車車門主要采用玻璃鋼制作。 如英國(guó)XP64型客車、MK 111型客車均安裝了聚酯玻璃鋼門；法國(guó)的Mistra客車采用玻璃鋼夾層模制整體車門； 前蘇聯(lián)26米長(zhǎng)的輕型客車車門為三層夾層結(jié)構(gòu)，中間填充保溫泡沫塑料，內(nèi)外層為玻璃鋼；丹麥鐵路新型電動(dòng)車的車門為雙扇車門，由玻璃鋼、蜂窩夾層材料及鋁框組成。FRPFRP在高鐵上實(shí)際應(yīng)用在高鐵上實(shí)際應(yīng)用3.2車窗窗框法國(guó)、英國(guó)及日本鐵路客車上均采用了玻璃鋼窗框，有些還使用了阻燃性聚酯玻璃鋼。FRPFRP在高鐵上實(shí)際應(yīng)用在高鐵上實(shí)際應(yīng)用3.3座椅PA

7、STPAST：座椅采用鋼制骨架，一個(gè)雙人座椅的總質(zhì)量在50kg以上，一輛新干線電動(dòng)車全部座椅的質(zhì)量達(dá)2.5噸，作為車體的內(nèi)飾設(shè)備占有較大的比例。NOW：國(guó)外玻璃鋼座椅已較為普遍，如英國(guó)XP64型客車、MK11、MK111型客車，法國(guó)“珊瑚號(hào)”客車，日本部分客車和300系地鐵車及前蘇聯(lián)二等客車等均使用玻璃鋼座椅。主要成型技術(shù)為SMC。FRPFRP在高鐵上實(shí)際應(yīng)用在高鐵上實(shí)際應(yīng)用3.4客車墻板、頂板、地板國(guó)外客車墻板一般采用玻璃鋼和泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)。 如德國(guó)漢堡高速鐵路上的客車墻板，捷克、瑞士、荷蘭、英國(guó)、日本、法國(guó)、奧地利等國(guó)的客車墻板也都已采用玻璃鋼制造。FRPFRP在高鐵上實(shí)際應(yīng)用在高鐵上實(shí)

8、際應(yīng)用ProblemProblem： 大量玻璃鋼制品的應(yīng)用隨之產(chǎn)生的是阻燃性問題。大部分玻璃鋼制品是采用不飽和聚酯樹脂，其阻燃性差、毒性大。 近年來，日本、法國(guó)、德國(guó)、意大利等國(guó)通過對(duì)酚醛樹酯改性及選用新的固化體系，已成功地研制了可用手糊成型和可模壓成型的酚醛玻璃鋼制品，不需添加阻燃劑就有較高的阻燃性，且發(fā)煙量小、煙霧毒性小，取得了較好的應(yīng)用效果。如日本國(guó)鐵客車采用手糊成型酚醛玻璃鋼制造墻板及空調(diào)通道，采用模壓成型制作酚醛玻璃鋼茶桌、窗框等。意大利ETR Y500型高速列車采用酚醛玻璃鋼預(yù)制夾層板制作電話間、儲(chǔ)藏室頂棚、車門。法國(guó)部分客車也采用酚醛玻璃鋼制造茶桌和座椅。FRPFRP在高鐵上實(shí)際

9、應(yīng)用在高鐵上實(shí)際應(yīng)用3.5廁所、洗手間、集便廂、臥鋪、行李架、空調(diào)、風(fēng)道以上都是極易腐蝕的部件，最適合用玻璃鋼制造。FRPFRP在高鐵上實(shí)際應(yīng)用在高鐵上實(shí)際應(yīng)用 中國(guó)南北車高鐵衛(wèi)生間材料現(xiàn)狀中國(guó)南北車高鐵衛(wèi)生間材料現(xiàn)狀 做整體衛(wèi)生間的一位供貨商說，整體衛(wèi)生間的一些零配件是由鐵道部指定的，臺(tái)面、水龍頭、真空集便器、衛(wèi)生間外防火的康維特板都是如此。整體衛(wèi)生間的各個(gè)零配件價(jià)格也不同，南車CRH2車型的整體衛(wèi)生間總價(jià)約30萬元，其中最外面一層玻璃鋼罩的價(jià)格為2萬余元（加上安裝成本），玻璃鋼罩的價(jià)格和利潤(rùn)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于放在鋼罩內(nèi)的衛(wèi)生間零配件的價(jià)格?！耙蛄闩浼膹S商很多都是直接指定的，交貨慢。”一位玻璃鋼企

10、業(yè)供貨商說。 北車CRH3的整體衛(wèi)生間價(jià)格更為離譜，高達(dá)120萬元?！爱?dāng)時(shí)說要用最好的件，外面的康維特板指定用威盛亞上海有限公司的防火板，先河的臺(tái)面、水龍頭等，真空集便器則用德國(guó)EVAC的。”一位北車供貨商說。FRPFRP在高鐵上實(shí)際應(yīng)用在高鐵上實(shí)際應(yīng)用 轉(zhuǎn)向架由構(gòu)架、驅(qū)動(dòng)裝置、輪軸、彈簧、制動(dòng)裝置及與車體連接的裝置構(gòu)成。轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的主梁一般由6mm12mm的鋼板焊接而成，轉(zhuǎn)向架的質(zhì)量占車輛質(zhì)量的25?，F(xiàn)在法國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)家正在試制鋁合金或FRP制的轉(zhuǎn)向架，除質(zhì)量可以減輕50以外，CFRP轉(zhuǎn)向架還具有減振效果。然而這種轉(zhuǎn)向架除了成本和制作方法的問題外，其可靠性及耐久性等問題也尚無定論，迄今

11、尚未進(jìn)入實(shí)用化階段。 新干線電動(dòng)車的每個(gè)車輪質(zhì)量為350kg。法國(guó)正在研制FRP車輪，輪心為FRP材料，與鋼制輪殼用膠粘劑粘接。這種車輪除能減輕彈簧質(zhì)量20以外，還有降噪及緩和輪軌沖擊等效果。FRPFRP在高鐵上實(shí)際應(yīng)用在高鐵上實(shí)際應(yīng)用 高高鐵橋鐵橋架架（已廣泛應(yīng)用）（已廣泛應(yīng)用）玻璃鋼電纜橋架玻璃鋼電纜橋架（槽式帶隔板）（槽式帶隔板）玻璃鋼電纜橋玻璃鋼電纜橋架（梯式防火）架（梯式防火）玻璃鋼電纜橋玻璃鋼電纜橋架（托盤式）架（托盤式）一種全封閉型玻璃鋼橋架，它適用于敷設(shè)計(jì)算機(jī)、通信電纜、熱電偶電纜及其它高靈敏系統(tǒng)的控制電纜，對(duì)控制電纜的屏蔽干擾和重腐蝕環(huán)境中電纜的防護(hù)都有較好的效果托盤式電纜橋架是石油、化工、輕工、電視、電訊等方面應(yīng)用最廣泛的一種。它具有重量輕、載荷大、造型美觀、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、