火车上热塑性复材的应用

由于热塑性复合材料的制备成本较低，而且具有比强度高、耐腐蚀性强、抗蠕变性好、加工成型方便和低能耗的特点，因此在铁路货车上具有广泛的应用前景，是我国轨道交通领域极具发展潜力的新材料品种之一。

铁路货车轻量化的意义

铁路货车车辆轻量化是指在承载结构质量有限的条件下，实现结构承载最大化，满足结构安全可靠性。

可靠性是指承载结构在规定的使用期限内，结构不发生疲劳失效。实现轻量化的原理是在满足功能性和安全可靠性的基础上，实现轻量化设计。主要包括五个方面：①合理分配结构的质量;②充分发挥材料的机械性能;③消除或避免结构的应力集中效应;④合理的整体结构刚度;⑤合理的材料选择。

货车车辆轻量化并不是单纯的简单降低货车车辆重量，事实上诸如高强度钢、新型复合材料及铝合金代表着当今最先进的货车车辆技术。

铁路货车车辆的轻量化就是在保证铁路货车安全强度和安全运行的前提下，尽可能地降低铁路货车的整备质量，从而提高铁路货车的可装载能力，创造更多的经济效益。

在目前全球节能环保的大背景下，铁路货车轻量化已经成为了全球铁路货车制造业的发展趋势。所以，钢质货车车辆车身如何在保证安全性的前提下“瘦身”的意义已是非同凡响。

热塑性复合材料简介

热塑性复合材料是以热塑型树脂为基体，纤维或其织物为增强体的复合材料，具有耐热性强、比刚度高、比强度高和耐氧化性高等优点。目前已经应用于轨道交通领域的热塑性复合材料有长纤维热塑性复合材料(LFT)、连续纤维热塑性复合材料、碳纤维复合材料等。

热塑性复合材料在轨道交通领域的应用

SQ6凹底双层运输汽车专用车中复合材料应用

SQ6凹底双层运输汽车专用车是由中车北京二七车辆有限公司主导设计的运输小汽车专用车，也是目前国内运输汽车专用车的最主要车型，市场保有量约20000辆。

SQ6车型结构复杂，分为上下两层，下层为凹底结构，可以运输较高的SUV、MPV及小货车。上层地板具有升降功能，便于运输不同车型。其中有部分部件已经应用热塑性复合材料，包括：上下防护板、附加地板、护栏等。

SQ6车型上层地板具有可以上下调节的功能，在地板上下调节的过程中，配重块会上下往复运动，上下防护板的作用就是防止配重块与其他物体的接触。SQ6车型使用的上防护板尺寸为：长×宽×厚=1000×960×7mm，下防护板尺寸为长×宽×厚=1100×960×7mm，每车每件四块。材料为LFT热塑性复合材料。安装方式：防护板与车体连接位置加装垫板，尺寸为880×30×8mm，防护板两侧各7枚自攻丝螺钉安装。

附加地板是SQ6车型特有的，为防止汽车进入凹底部位造成汽车托底，损坏车辆而设计的。闲置时悬挂于车体两侧，需要时安装固定在凹底部位的两侧，使车辆进入凹底位置时提升车辆高度，防止汽车托底损伤，每车四块。

原设计材料是SMC热固性复合材料，存在不可回收、环保性差的问题。通过对附加地板的结构优化及合理选材，目前已使用LFT热塑性复合材料进行替代生产，使用效果良好。

对优化后的结构进行模拟类比分析，模拟装载汽车工况，进行受力、形变的分析。

护栏是具有弹性的保护性产品，安装于SQ6车型两侧的侧墙上，防止汽车车门打开与货车车体发生碰撞损坏车漆。

原护栏材质为橡胶，橡胶制品不可回收，并且比重大。护栏产品最长22.8米，橡胶护栏重量约为46KG，不利于工人的搬运及安装。

为降低重量和减轻工人的劳动强度，SQ6车型上的护栏重新设计使用热塑性弹性体材料。并且通过结构优化设计增加反射器，使护栏产品具有警示功能，在光线条件不好的情况下装载汽车时，汽车灯光照射护栏会形成一条光带，具有警示及导向作用。

SQ7汽车-普货两用双层车中复合材料应用

SQ7汽车-普货两用双层车是由中车北京二七车辆有限公司主导设计的运输普通货物及小汽车专用车。SQ7车型的上、下层地板均为可翻转地板，运输汽车时可双层存放车辆，运输普通货物时将上层翻转地板收起增大可以运输空间。

目前应用的热塑性复合材料产品为：下层翻转地板、上层地板的挡条。

SQ7附加地板单车32件，产品尺寸为长×宽×高1440*1000*25mm。其作用为在运输普货工况的情况下，下层翻转地板落下，使车辆的中梁与落下的地板在一个平面上，便于叉车运输装卸普通货物，包括：粮食、化肥、箱式货物等。要求下层翻转地板具有较高的抗压、抗弯强度。目前材质为LFT热塑性复合材料。

SQ7附加地板单车32件，产品尺寸为长×宽×高1440*1000*25mm，目前材质为LFT复合材料。

SQ7上层翻转地板挡条单车48件，产品尺寸为长×宽×高610*44*65mm，其作用为在运输汽车的工况条件下，安装于上层地板边缘，并且在挡条表面贴有反光标记，在装载车辆时具有导向作用。目前材质为LFT热塑性复合材料。