【专业讲堂】高性能碳纤维在轨道交通领域应用的优劣势浅析

碳纤维复合材料轨道交通应用的优势分析

轻量化是降低列车运行能耗的关键指标，碳纤维复合材料是一种轻量化的车体设计材料，列车重量对车载设备空间是有限制的，碳纤维复合材料的密度仅为1.7g/cm3，并可采用先进的一体化设计及加工方法，有效降低车体结构重量。列车整体结构实现轻量化后，可有效减少行驶时列车所受到的阻力，并降低能耗、减少二氧化碳的排放。

碳纤维复合材料具有优异的力学性能，其强度和模量均显著高于大多数的结构材料，如采用碳纤维制成的方向盘，机械强度和抗冲击性相比普通材料分别提高35%和20%以上。而碳纤维复合材料最突出的特点之一就是它具有很强的设计自由度，能够根据合理的设计尽可能发挥最大的性能优势。

碳纤维复合材料具有较高的防火等级，能有效避免轨道交通火灾等事故的发生，而且碳纤维复合材料具有较高的减振性能，具有良好的降噪效果，能有效降低环境噪声。

碳纤维复合材料轨道交通应用的劣势分析

基于上述轨道交通领域碳纤维复合材料具有诸多优点，从理论上讲碳纤维在轨道交通中应该得到广泛的应用，但事实却并非如此，由于高昂成本等原因，使得碳纤维复合材料在轨道交通领域应用受到限制。

碳纤维材料价格高，制造成本高。根据相关数据统计分析，碳纤维车身的成本约为铝合金成本的2.5倍，不仅原材料成本高，而且其制造成本也高。轨道交通车辆通常具有大型车体结构，因此，对大型车体的发展有很高的技术要求，而且也需要一些复合材料的整体成型技术设计师。

目前，碳纤维在轨道交通中的应用主要是一些车体内部和轴承部件的零部件，但在车体、车架等结构件上总体而言发展较为缓慢缓慢。