1月10日，隨著一聲清脆的鳴笛，中國(guó)中車旗下中車四方股份公司與青島地鐵集團(tuán)聯(lián)合研制的全球首列碳纖維地鐵列車“CETROVO 1.0碳星快軌”在青島地鐵1號(hào)線正式上線，投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。該車填補(bǔ)了碳纖維復(fù)材在地鐵車輛主承載結(jié)構(gòu)上商用的國(guó)際空白，引領(lǐng)我國(guó)地鐵列車實(shí)現(xiàn)輕量化、綠色化全新升級(jí)。
從“五個(gè)更”看碳纖維列車的全新升級(jí)
“碳星快軌”車體以黑紫黃藍(lán)為主色調(diào)，車廂內(nèi)部黑色的碳纖維座椅、扶手桿、司機(jī)室操縱臺(tái)，科技感十足。當(dāng)然，“碳星快軌”的“黑科技”遠(yuǎn)不止這些。
“碳星快軌”的車體、轉(zhuǎn)向架構(gòu)架等主承載結(jié)構(gòu)，均采用碳纖維復(fù)合材料制造，在全球首次實(shí)現(xiàn)了碳纖維復(fù)材在地鐵車輛主承力結(jié)構(gòu)上的商業(yè)載客運(yùn)用。較傳統(tǒng)地鐵，該碳纖維地鐵列車實(shí)現(xiàn)全新升級(jí)，具有更輕更節(jié)能、乘坐更舒適、強(qiáng)度更高、輪軌磨耗更少、運(yùn)維成本更低等顯著優(yōu)勢(shì)。
更輕更節(jié)能
通過采用碳纖維復(fù)合材料，該車實(shí)現(xiàn)大幅“瘦身”。相較傳統(tǒng)金屬材料車輛，車體減重25%，轉(zhuǎn)向架構(gòu)架減重50%，整車減重約11%。車身更輕，跑起來更節(jié)能，運(yùn)行能耗降低7%，每列車每年可減少二氧化碳排放約130噸，相當(dāng)于植樹造林101畝。
乘坐更舒適
得益于碳纖維復(fù)合材料的使用，車輛具有更好的減振和隔振效果，行駛更平穩(wěn)。在商用地鐵列車領(lǐng)域首次采用主動(dòng)徑向轉(zhuǎn)向架技術(shù)，可以主動(dòng)控制車輪沿著徑向通過曲線，大幅減小過彎道時(shí)的“嘯叫”，曲線通過噪聲降低15分貝，車內(nèi)噪聲降低2分貝，運(yùn)行更安靜。
強(qiáng)度更高
與金屬材料車體相比，該碳纖維列車的車體強(qiáng)度更強(qiáng)，安全系數(shù)更高。同時(shí)，采用碳纖維復(fù)合材料制造的轉(zhuǎn)向架構(gòu)架，抗沖擊能力更強(qiáng)，更耐疲勞，結(jié)構(gòu)壽命更長(zhǎng)。
輪軌磨耗更少
更輕的碳纖維車身，減輕了車輛軸重，輪軌力降低15%以上，從而減少了輪軌磨耗。主動(dòng)徑向轉(zhuǎn)向架的使用，也降低了對(duì)車輪和軌道的磨耗。
運(yùn)維成本更低
輪軌磨耗更少，車輛輪對(duì)和軌道的維護(hù)量大幅減少。同時(shí)，該車應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)，搭建了碳纖維列車SmartCare智能運(yùn)維平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)車輛故障智能檢測(cè)、健康狀態(tài)智能評(píng)估和修程修制優(yōu)化，降低了檢修成本。通過采用新材料新技術(shù)，該車全壽命周期檢修成本降低22%。
列車“輕量化”迭代在青島地鐵邁出步伐
“碳星快軌”于2021年啟動(dòng)研制；2024年6月，完成廠內(nèi)型式試驗(yàn)及4000公里穩(wěn)定測(cè)試并發(fā)布；2024年7月至12月，在青島地鐵1號(hào)線進(jìn)行為期6個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)線路試驗(yàn)，共開展整車?yán)性囼?yàn)20項(xiàng)、型式試驗(yàn)36項(xiàng)，經(jīng)過了從系統(tǒng)到整車的全面測(cè)試試驗(yàn)，列車各項(xiàng)性能得到了充分驗(yàn)證；2024年12月21日，通過上線載客試運(yùn)營(yíng)專家評(píng)審；2025年1月5日通過第三方獨(dú)立安全評(píng)估（ISA）。
作為先進(jìn)輕量化材料，碳纖維具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、抗疲勞、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，被稱為“新材料之王”。在地鐵車輛領(lǐng)域，碳纖維復(fù)合材料此前已應(yīng)用到非承載、次承載部件，但在主承載結(jié)構(gòu)上的商用尚屬空白。中車四方股份公司與青島地鐵集團(tuán)等單位聯(lián)合攻關(guān)，突破碳纖維大型復(fù)雜主承載結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)、高效低成本成型制造、全壽命周期驗(yàn)證與運(yùn)維保障等關(guān)鍵技術(shù)，成功將碳纖維復(fù)材應(yīng)用到商用地鐵車輛主承載結(jié)構(gòu)。
與既有1號(hào)線列車相比，碳纖維列車外觀以炭黑色為基礎(chǔ)色，車頭設(shè)有U型燈帶，車身藍(lán)黃線條象征海浪與陽光，展現(xiàn)青島這座城市的海濱特色。列車1車廂、6車廂的座椅、立柱、扶手使用碳纖維復(fù)合材料，立柱減重50%，客室座椅面板減重20%以上，輕量化成果明顯。同時(shí)碳纖維復(fù)合材料觸感更加舒適，尤其在冬季，不會(huì)覺得冰手。列車車廂內(nèi)地板布增加跳色，照明采用大環(huán)形燈，對(duì)于乘客來說，可以直觀感受到列車更加寬敞明亮。
碳纖維地鐵列車成功投入商用運(yùn)營(yíng)，打破了傳統(tǒng)金屬材料結(jié)構(gòu)減重的瓶頸，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)軌道車輛輕量化技術(shù)的迭代升級(jí)，將為推動(dòng)我國(guó)城市軌道交通綠色低碳轉(zhuǎn)型，助力城軌行業(yè)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)發(fā)揮重要作用。也將有力拉動(dòng)復(fù)合材料全鏈條產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對(duì)于培育軌道裝備新質(zhì)生產(chǎn)力，建設(shè)軌道裝備現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系具有重要意義。
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