•发展高速列车专属碳纤维复合材料技术是抢占轨道交通技术制高点、践行“交通强国”战略的有力举措，有助于实现我国轨道交通技术持续引领的目标。

  国家经济的发展与交通运输紧密关联。相较公路、航空、水运等交通方式，高铁因具有输送能力大、速度快、安全性高、正点率高、能耗低、全天候运行的综合优势，在交通运输体系中扮演的角色一天比一天突出。近年来，中国高铁从无到有、从追随者到领跑者，取得了举世瞩目的成就，高铁装备及产业化水平总体达到国际领先水平，成为亮丽的国家名片。习多次在讲话中赞誉高铁的发展成就：2018年新年贺词中，说到“复兴号奔驰在祖国广袤的大地上”；2018年5月的两院院士大会上，他说“复兴号高速列车迈出从追赶到领跑的关键一步”。

  新材料技术是轨道交通轻量化未来技术发展的方向，列车运营工况则对新材料的性能提出多元需求，需要综合性能优良的新材料、新结构，突破传统材料的局限，以材料革新提升综合技术水平。掌握新材料，就是掌握轨道交通的未来。以碳纤维为代表的先进复合材料是未来轨道交通产品最具应用前景的新材料，是实现轻量化设计最有效的途径之一。

  当前，碳纤维及其复合材料已在航空、航天、军工、汽车等多个领域应用，在轨道交通车辆领域上的用量也在不断的提高，从车体内饰、车内设备等非承载结构向次承载构件延伸，但这些次承载构件还不能发挥碳纤维复合材料高比强度、高比模量等优势性能，也不能满足轨道车辆对高性能复合材料的真正需求。因而，转向架构架、车体等大型复杂承载构件已经受到轨道交通领域的密切注。

  随着碳纤维复合材料在航空航天、国防军工和汽车等领域的不断拓展应用，规模逐步扩大，终端应用成本也一下子就下降，为轨道交通领域的应用创造了良好条件。世界主要轨道交通装备企业联合专业复合材料设计制造企业积极开展碳纤维复合材料应用研究与试验验证工作，研制范围涵盖非承载结构、次承载结构和主承载结构。

  日本在复合材料转向架的研发方面优势显著。1989年日本铁路试制成功碳纤维复合材料转向架构架，该构架侧梁为碳纤维层压材料叠层结构，板厚16.4mm，横梁采用缠绕成型，构架自重0.3t，比普通钢制构架减轻70%，设计最高时速160公里；2014年，川崎重工最新研发efWING转向架将刚性焊接构架改为采用碳纤维侧梁的柔性构架，主承载部件侧梁形似弓形弹簧，取消传统二系弹簧，比传统金属侧梁减重约40%。2018年，该转向架已批量应用于日本货车车辆。

  韩国铁路行业在碳纤维复合材料的应用方面也取得显著成绩。2010年投入商业化运营的韩国TTX摆式列车是碳纤维复合材料车体最成功的案例，采用4动2拖6节编组，设计速度200km/h，运营速度180km/h。TTX列车是在法国阿尔斯通公司向韩国转让第二代TGV-A高速列车成套技术后，由韩国铁道研究院（KRRI）于2001年开始研制。研究初期采用的方案为车顶、侧墙及端墙采用复合材料层合板制备，底架采用中空挤压铝合金型材制备，两部分通过弹性胶黏剂和螺接的方式连接起来构成整体车体结构。

  法国在碳纤维复合材料车体研究方面处于领头羊。新一代法国TGV列车碳纤维复合材料双层车体标准件由ACX工业公司制造，采用复合材料夹层结构，使用真空袋压低成本制造工艺技术在120℃条件下固化成型，此结构较铝合金车体减重25%。另外，法国已分别在TGV-PSE和TGV-A高速列车转向架上试用研制的Sep2carbSA3D碳纤维复合材料闸片。

  德国的福伊特公司研制的应用于故障列车牵引操作的碳纤维增强复合材料过渡车钩，结构极其紧凑，仅有23公斤总重量，对比钢铁过渡车钩减重达50%，可单人携带并进行安装。

  英国ELG碳纤维公司联合伯明翰大学、哈德斯菲尔德大学、Magma结构公司等在2017年开发用于轨道车辆的回收碳纤维复合转向架，旨在减少重量并优化垂直和横向刚度，以减少车辆运行成本、对基础设施损坏和对环境的影响。该复合材料转向架减重达40%，降低轨道横向力40%，减少能源消耗20%，并荣获2018年法国JEC展复合材料创新奖。目前已完成了全尺寸测试，下一步将开展线路试验。

  国内纤维增强复合材料在轨道交通领域的应用研究起步较晚，但发展迅速，目前已完成了承载件、次承载件、非承载件的典型部件的研制，减重效果明显，部分部件已完成试验验证及运营考核，充分证明复合材料在轨道交通部件应用的可行性及前景。主要研究内容包括：

  2015年中车四方股份公司联合中德研发中心研制了下一代碳纤维复合材料地铁列车。新一代地铁车辆使用先进的碳纤维技术，车体、转向架构架、司机室、设备舱及设备机体等均使用碳纤维复合材料制造，是大规模应用碳纤维复合材料的地铁车辆。特别是成功突破碳纤维大型复杂件结构设计、制造成型等关键技术，实现了碳纤维复合材料在车体、转向架构架、司机室等车辆主承载结构上的全面应用。与采用钢、铝合金等传统金属材料相比，新一代碳纤维地铁车辆的车体、司机室、设备舱分别减重30%以上，转向架构架减重40%，整车减重13%。

  2015年9月，长客股份与Fordyno公司、中国航天研究院703所联合开发了无网超能有轨电车——武汉东湖“光谷量子号”一列5辆碳纤维复材车体，于2018年9月7日在长春轨道交通展上首次面向公众展出。本列车交付后将作为中国首列用于运营的全复合材料轨道列车。

  2015年中车株机公司研制完成了碳纤维复合材料车体模型，采用碳纤维增强复合材料泡沫夹芯结构，成型后的碳纤维车体与原有不锈钢结构相比减重22.3%。

  中车唐山公司研制碳纤维枕梁替代受力情况恶劣的低地板轻轨车枕梁（铝合金材质），完成对其的方案设计、仿真分析、样件试制及试验验证等，同时对其与车体主结构的连接方案进行设计及验证。

  中车株机公司2017年完成了中低速碳纤维复合材料悬浮架构架的研制，减重30%，个别部件减重达70%，减少零件数量258个；完成了4类，共19项测试。

  碳纤维复合材料可应用于高速磁浮、高速动车组、城轨地铁、城际车辆、货车、轨道承载梁等轨道交通领域的大部分主/次承载结构及内外装饰等非承载结构，减重效果非常明显。随着原材料成本的逐步降低及工艺技术的提升，碳纤维复合材料产品全寿命周期成本优势逐渐显现，替代金属材料市场潜力巨大，应用前景广阔。

  高铁是中国制造的“金名片”，全力发展复合材料在轨道交通领域的应用，不断突破并掌握核心技术，不但可以提升轨道交通装备在轻量化、绿色环保等方面的性能和核心竞争力，更有助于促进国家基础材料、前瞻性技术发展，强力支撑高端装备技术水平的提升，贯彻落实“交通强国、制造强国”战略，促进中国制造业实现更高质量发展。

  综上，我国未来超高速车辆采用碳纤维技术必将成为解决轻量化的最佳选择。现阶段，国家相关部委、路局、中车集团等有关部门、企业需做好角色分工，以国家重点研发计划、重大专项为推进力，协同创新，共同推进以材料为基础的工程应用技术的进步，不断的提高列车产品水平，持续满足乘客高品质出行需求，为社会经济发展和人类文明进步做出贡献！

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