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隨著軌道運輸業的發展,人們對於列車高速化以及節能、舒適、安全、輕質等各方面的要求越來越高,所有這一切的發展離不開性能卓越的材料。近年來,多功能高分子複合材料在軌道交通行業中的應用越來越廣。
High speed, energy saving, comfortable, safety, etc. are some of the many requirements nowadays expected for rail transports. To fulfill all these requirements, better high-performance polymer composites are needed. In fact, these materials are being applied in the industry frequently now.

從車廂內飾到列車玻璃,從火車天花板到無煙地板,從底盤、轉向架到道床、枕木、電力通信等,新型聚合物材料的應用無處不在。受市場強烈需求的帶動,材料供應商紛紛加大對高性能軌道車輛材料的研發投入。

聚合物板材 列車內飾更美觀舒適

隨著高速鐵路技術的發展成熟,鐵路這種交通方式變得更加快捷、舒適,列車的內飾材料已不再簡單地滿足安全性的單一要求。隨著高分子材料的發展與普及應用,列車內飾材料在外觀和性能上有了質的飛躍。

杜邦公司把航空高性能材料引入到列車內部。Nomex蜂窩板具有強度高、剛性強、重量輕,持久耐用,滿足最嚴格的防火防煙及防毒標準,防腐蝕,且具有良好的隔熱隔音性等特點,波音和空客25%的外部材料和95%的內飾都採用這種材料,它在列車上已成功應用了20多年。

Nomex蜂窩板由Nomex蜂窩芯外加表層面板製成。獨特的材料和三明治結構使Nomex蜂窩板相對於其他金屬和玻璃纖維材料而言具有更好的隔熱和隔音性,從而減少了能源消耗並為旅客提供舒適的乘車環境。在滿足列車內飾設計需要的各種強度和剛性的同時,Nomex蜂窩板比重可低達0.048g/cm3(48kg/m3)。一個8mm厚的蜂窩板每平方米僅重1.6公斤。如果用Nomex蜂窩板代替玻璃鋼作為內飾,每節車廂可減重800-1000公斤;如果替代鋁蜂窩板,可減少至少一半的重量,從而可大大減少列車重量和列車運營能量消耗。

到目前為止,在全球範圍內Nomex蜂窩板已應用在包括高速列車、雙層列車、地鐵、輕軌和城市間軌道列車等5000多輛客車上。國際知名的客車製造商如Alstom、Fiat、Breda、Rotem和中國長春客車製造廠都普遍採用Nomex蜂窩板作為列車的天棚、窗框、行李架、隔板、地板和櫥櫃等內飾部件。

2010年在德國柏林國際軌道交通技術展覽會上,拜耳材料科技有限公司向眾人展示了採用聚碳酸酯模克隆和PC+ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)共混物拜本蘭製成的板材的創新解決方案。該產品安全耐用,防火性能高,噪聲防護作用強,並且可以有效抵抗劇烈的機械衝擊力。即使在凍結溫度下,仍具有優異的抗斷裂和抗碎裂性能以及較高的抗衝擊性。拜本蘭板材可通過熱壓成型生產,加工成型容易,它不僅滿足安全性要求,而且透明的聚碳酸酯具備優異的光學質量,可用作玻璃裝配,滿足內飾材料對外觀性的要求,是理想的列車內飾材料。該產品被應用於荷蘭列車內,目前也已在德國投入市場應用。


高性能的低煙阻燃電纜材料可以滿足地鐵系統消防安全的嚴格要求。
阻燃複合材料 列車的安全衛士

軌道交通行業對基礎結構(隧道)和全部車輛中所使用的電纜都有著嚴格的要求,以防止火災產生煙霧和毒氣對乘客生命安全造成危害。

世界上歷史最悠久的地鐵系統——倫敦軌交系統在相當長度的隧道上都沒有出口,這種設計使其在消防安全上存在很大的隱患,因此其對低煙和低毒的標準也是全世界地鐵系統中最嚴格的。普立方針對這一需求,開發出ECCOH 5803和ECCOH 5806兩種新的電纜材料,這是市場上首次出現的既可滿足嚴格的低煙和低毒要求同時又具有優異耐油性的低煙無鹵料,在100攝氏度下,該材料可以耐受IRM 903標準油長達七天。此外,不含鹵素,在火災時不會釋放酸性氣體,工作溫度範圍寬,抗紫外線(UV)性能強等都是這類產品所具備的優點。

朗盛Levapren(乙華平)是一種乙烯醋酸乙烯共聚物(EVM),用該種材料製成的電纜幾乎不產生有毒氣體,且只有非常低的煙密度。在電纜方面,由於含鹵電纜外皮在燃燒時會釋放有毒氣體,因此並不適用,乙華平不僅是一種無鹵合成橡膠,而且擁有出色的防油,耐臭氧,防紫外線和耐候特性。此外,這種低粘度EVM橡膠還易於與大量的阻燃填充料,如氫氧化鋁一起混合使用。此外Levapren製成的橡膠地板也經常被用於人流量大的場所,如火車站和地鐵。它能滿足高防火標準,比如德國DIN 4102滅火標準B1級別。Levapren在正確合成後,發生火災時不會釋放可能造成很大破壞的高腐蝕性鹵化氫(如氫氟酸),也不會產生降低可見度的黑色煙霧,有助於提高火災時逃生路徑的能見度。同時,採用Levapren的橡膠地板,抗臭氧,耐候,不易褪色,並具備良好的耐磨抗損性能。

減振降噪 創造舒適交通環境

隨著軌道交通的高速化,列車運行所引起的振動噪聲更加劇烈,這不僅給乘客帶來不適,而且還嚴重乾擾沿線居民的正常生活和工作。應用減振降噪材料,不僅可以減輕車輛、軌道、電氣設備的疲勞、磨耗,減少維修費用,還可以減少振動與噪聲對沿線居民、建築物的影響。

中國首條時速達350公裡的高速鐵路列車——京津城際鐵路客運專線,每天約有60-80趟列車接送旅客,往來於北京和天津之間,早晚高峰時段最短發車間隔僅為3分鐘。儘管每天列車往來不斷,卻沒有產生令附近居民心煩意亂的噪音,這歸功於贏創的寶克力隔音系列產品,高鐵的建造者們利用該產品在路軌兩側修築起一道透明的屏障,令噪音得以終結。

寶克力隔音系列產品是贏創在其經典產品寶克力基礎上,為隔音和擋風功效研發出的新型產品。這種產品全透明、景觀效果好,耐老化、不變色、耐撞擊,且具有卓越的隔音功能。當它作為隔音牆大面積使用時,能反射聲音,極大地降低噪音傳播;而良好的耐磨性能和極佳強度,即使在猛烈撞擊下,也不會產生碎片,有效地防止突發事故發生時,碰撞所造成的碎片四處飛射傷人;同時它抗老化、抗紫外光和易清潔的特性,能減少隔音板維護費用,並增加使用年限。更奇妙的是,這種性能超群的噪音控制材料可被百分百回收再利用。如果採用普通礦物玻璃製成的擋風板來保護,重量是寶克力解決方案的兩倍,並且需要完全不同的工程結構。寶克力隔音系列還被應用在中國南方一條廣州通往深圳的高速公路上。


拜耳採用Durflex聚氨酯微發泡彈性體做聚氨酯道床,可大幅提高道床橫向支撐性能並減少振動,降低噪音,提升乘坐的舒適性。
據研究調查顯示,透明隔聲屏對無法識別此類障礙的鳥類而言無疑是一個威脅,有必要採取保護措施以避免鳥類的撞擊。贏創通過對寶克力隔音系列材料整體表面印上2毫米寬的黑色條紋,覆上一層寶克力保護膜,從而達到保護鳥類的作用。由於這些條紋嵌於材料內部,因此,無論是清洗劑或塗鴉劑都難以將其清除。這種條紋可被鳥類的視覺識別,同時也能最大限度的保證透明度。

近年來,減振降噪複合材料和產品層出不窮,其應用也越來越廣。如拜耳採用Durflex聚氨酯微發泡彈性體做聚氨酯道床,通過將聚氨酯注入道砟間隙,形成聚氨酯固化整體道床。該產品特別適合特殊路段,如橋樑、隧道、重載路段、沙漠路段,進出站區,無砟、有砟過渡段以及低振動、低噪音要求路段,可大幅提高道床橫向支撐性能並減少振動,降低噪音,提升乘坐的舒適性。

應用於列車上的高分子複合材料除了具有上述防火、減振降噪、外觀等性能,還具有其他優異的性能,如可持續性、防塵清潔、減重等。

隨著世界高速鐵路技術的不斷發展,高速列車的商業運行速度迅速提高。旅行時間的節約,旅行條件的改善,旅行費用的降低,再加上國際社會對人們賴以生存的地球環保意識的增強,使得高速鐵路在世界範圍內呈現出蓬勃發展的強勁勢頭。高性能高分子複合材料在軌道交通行業中的應用也將越來越多。
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