更轻更节能，地铁列车绿色升级

本报记者 侯琳良

6月26日，中车青岛四方机车车辆股份有限公司联合青岛地铁集团为青岛地铁1号线研制的碳纤维地铁列车“CETROVO1.0碳星快轨”在山东青岛正式发布，这是全球首列用于商业化运营的碳纤维地铁列车。该车较传统地铁车辆减重11%，具有更轻更节能等显著优势，引领地铁列车实现全新绿色升级。目前，该碳纤维地铁列车已完成厂内型式试验。按照计划，今年内将在青岛地铁1号线投入载客示范运营。

在轨道交通技术领域，车辆的轻量化，即在保证车辆性能的前提下尽可能减轻车身重量、降低运行能耗，是实现轨道车辆绿色化、低碳化的关键技术。传统地铁车辆主要采用钢、铝合金等金属材料，受制于材料特性，面临减重瓶颈。碳纤维因具有轻质、高强度、抗疲劳、耐腐蚀等优点，被称为“新材料之王”，其强度是钢铁的5倍以上，但质量不到钢铁的1/4，是轨道车辆轻量化的绝佳材料。中车四方股份公司联合青岛地铁集团等单位共同攻关，攻克碳纤维大型复杂主承载结构一体化设计、高效低成本成型制造、全方位智能检测维护等关键技术，系统解决工程化应用难题，在全球首次实现了碳纤维复合材料在商用地铁车辆主承载结构上的应用。

据了解，此次发布列车的车体、转向架构架等主承载结构采用碳纤维复合材料制造，实现了车辆性能的全新升级，具有一系列技术优势。

车身更轻盈，运行更节能。通过采用碳纤维复合材料，车辆实现大幅减重。与传统金属材料的地铁车辆相比，该碳纤维地铁车辆的车体减重25%，转向架构架减重50%，整车减重约11%，运行能耗降低7%。

强度更高，结构寿命更长。该车采用更高性能的新型碳纤维复合材料，实现轻量化的同时提高了车身强度。同时，与采用传统金属材料相比，碳纤维转向架构架部件具有更强的抗冲击能力，耐疲劳性能更优，延长了结构使用寿命。

环境适应力更强。更轻的车身使列车拥有更优的行驶性能，不仅可以满足线路更严格的轴重限制要求，而且减少了对车轮和轨道的磨耗。该车还采用先进的主动径向技术，可主动控制车辆轮对沿着径向通过曲线，大幅降低轮轨磨耗和噪声。采用更耐磨、更抗热的碳陶制动盘，在实现减重的同时，满足更苛刻的制动性能需求。

全寿命周期运维成本更低。得益于碳纤维轻量化材料和新技术应用，碳纤维地铁列车的轮轨磨耗显著降低，大幅减少了车辆和轨道的维护量。同时，通过应用数字孪生技术，打造碳纤维列车SmartCare智能运维平台，实现了整车安全、结构健康及运用性能的自检测与自诊断，提高了运维效率，降低了运维成本。列车全寿命周期检修成本显著降低。

在轨道车辆碳纤维技术领域，中车四方股份公司发挥产业优势，通过10余年的研发积累和“产学研用”协同创新，搭建了全链条研发、制造、验证平台，形成从碳纤维结构设计研发到成型制造、仿真、试验、质量保障等成套工程化能力，可提供全寿命周期一站式解决方案。

目前，在中国城市轨道交通领域，如何更大限度降低能耗是行业发展的重中之重。此项商用碳纤维地铁列车的发布，推动了地铁车辆主承载结构由钢、铝合金等传统金属材料向碳纤维新材料的迭代，为建设绿色城轨提供了新一代绿色装备，将为推动城市轨道交通绿色低碳转型、助力城轨行业实现“双碳”目标发挥重要作用。