欧洲铁路变革步入正轨
增强塑料让铁路车辆设计者设计出重量轻、几何形状复杂、耐撞击、一体化程度更高的产品。在铁路基础设施的建设方面，增强塑料可以采用非现场制造，从而大限度地减少了对乘客和作业人员的影响，也能提高产品的耐久性。
铁路行业的设计者、建造者，以及高分子材料的供应商都面临着很多挑战。也许，将高分子复合材料应用到火车和铁路建设上常见的反对意见是，他们的重量太轻了。铁路工程师常说，大部分金属的质量很大，从而能够让列车保持运行轨迹。因此，复合材料行业需要通过实例来展示它所能带来的更高效益，并且要证明这类材料可以与金属材料一起使用。
另一障碍来自铁路工程师保守的想法。设计者、建造者和材料供应商可以通过与他们一起工作，及时回答他们的疑问来克服这一点。
行业标准
标准是另一项挑战。但是，这可以通过采用局部统一标准来解决，如防火标准。欧盟将实施的轨道车辆用阻燃标准是EN（欧洲标准）45545。
去年10月，在由NetComposites公司于英国Derby举办的一次铁路行业活动中，CCP Composites公司展示了他们的Fireblock系列非卤素阻燃树脂和胶衣。当暴露在火焰或高温中时，这些材料会发生膨胀，并在复合材料表面形成一层能够阻隔氧气的碳化层。
当持续暴露在高温或火焰下时，这种低密度、低导热性的碳化层可以保护它下面的材料不被破坏。这种产品已经用在了许多公共交通项目上，包括Carlson巴士，以及在巴西圣保罗的新型Bombardier Innovia Monorail 300列车系统。
尽管阻燃性能的标准已经可以满足，但是很多时候这个问题仍需进行不断地查核，比如在零部件设计和测试时。若想满足客户需求，这一点非常重要。特别是目前火车车辆的制造趋势以复合材料为主要原料，这种列车可能会运行于欧洲的铁路网络。
围绕复合材料的层层障碍
正如活动代表们在Derby所听到的那样，尽管复合材料在铁路运输领域已经有30多年的应用历史，却总被认为是新材料。它们的应用范围已经从行李架发展到驾驶室，从火车站台发展到人行天桥。复合材料行业正在着手解决其中遇到的各种问题，但是采用高分子复合材料时所面临的诸多要求，恐怕才是目前令人头痛的问题。
英国庞巴迪运输公司的John Roberts教授在他的演讲中对其中的一些问题进行了探讨。
他说，在2006年11月的一个初的项目是为庞巴迪的新型IDF列车（Ile-de-France）制造一个轻量化的车辆驾驶室。这种车型被叫做NAT/SPACIUM，是一种运行于巴黎郊区的区间车。这种新型驾驶室的原定目标是减少40%的重量和75%的零件数量，并且还要比巴黎原有郊区列车的制造成本低20%。
在该项目中，产品除了要满足IDF车辆制造规范的基本要求外，还要满足以上的各项要求。这种技术还必需具有更广泛的适用性，可应用于更多车型。这项工作是欧洲交通运输轻量化项目（DE-LIGHT Transport European Project）的一部分。
截至2010年6月，一个概念化的设想逐渐成型、细化，而后诞生了产品原型。这种新型的驾驶室是一个三级的模块化结构，方便检测、维护、维修和轻质吸能器的替换。其钢结构原件被复合材料夹芯结构所替换。主要结构通过实验进行了测试验证。
主要的吸能装置通过采用非线性有限元模拟进行部分验证。其中的工作包括采用计算机辅助设计（CAD）模型、1/20和1/8比例模型、全套生产图纸、1:1产品原型，以及研发报告。
庞巴迪公司目前所面临的困难之一是缺少铁路行业相关的复合材料设计标准。然而这对于Umeco公司来说并不是问题。该公司向Ipeco Composites公司提供了用于生产庞巴迪公司Class 379 Electrostar EMU客车门框处背板（standback）的酚醛树脂预浸料。这款车型运行在伦敦斯坦斯特德机场的铁路接驳线上。
Ipeco Composites公司为英国庞巴迪运输公司生产了960件背板，所用材料是Umeco公司符合BS6853 Cat.1a标准要求的MTM®82S-C酚醛树脂预浸料。该标准规定了铁路车辆的阻燃防火性能标准。
据Umeco公司介绍，Ipeco公司曾经为飞机制造行业提供过酚醛树脂预浸料结构，因此，将技术延伸到铁路工业对Ipeco而言是一个水到渠成的过程。
Umeco公司表示：“所有的部件都非常顺利地通过了庞巴迪运输公司严格的质量认可程序。其中一个关键因素就是，与湿法成型相比，预浸料工艺能够提供更好的尺寸公差。通过热压罐成型制作的MTM82S-C背板在庞巴迪公司进行安装时没有进行返工，减少了现场人工成本，既保证了质量，又确保了列车的准时交付。”荷兰公司NPSP说，这也证明了复合材料为何是用于生产列车部件的理想材料。
据NPSP公司介绍，当时，NedTrain工程部门决定重新设计前面板，并采用一种新型的复合材料。通过和NPSP合作，NedTrain成功开发了新款复合材料前面板，其强度、刚度、抗冲击性和阻燃性能都得到了优化。投产前，在奥地利对所有性能进行了全面测试。
为了实现物理性能方面的要求，DSM Resins、Euroresins，以及Alcan Airex在当时为采用何种材料更适用于真空辅助树脂传递模塑成型工艺（VARTM）提供了建议；Airborne Composites在工程的部分提供了帮助；而3M则用其专业的膜技术取代了对环境不利的喷涂技术。
这种新的列车头面板（nose plate）用玻璃纤维和泡沫夹芯制成，比原有钢制板更轻、更便宜。NPSP公司指出，设计和生产技术也降低了安装成本、能源消耗和二氧化碳的排放，并减少了维护工作。应注意对产品成型阶段的控制，以保证连接时较好的尺寸公差。NPSP补充说：“新的鼻板不仅强度好、刚度高，而且可以耐受各种气候条件。可以用几个模具一次生产多个板件。”
NPSP公司采用VARTM工艺生产鼻板。这种技术可以在生产过程中同步嵌入金属部件。成品板的尺寸是2 mx1.5 m，厚80mm。
[-page-]
软木夹芯
位于瑞士的Mäder Composites公司也宣称，能够证明为何复合材料应广泛应用于欧洲列车上的原因。他们是EcoTrain（环保火车）的成员之一，正在开展一个研发项目，即用软木作为芯材来生产火车内饰件、地板和侧壁板。
名为“竞争――竞争力因素运作计划”（COMPETE - Operational Programme for Competitiveness Factors）的项目由欧洲区域发展基金（ERDF）提供资金，旨在开发更加环保、轻质、舒适的新一代列车解决方案。其中地板、隔断墙和侧板都有可能采用软木。在火车制造业中采用这种可持续性材料将有望实现许多战略性目标，包括减少CO2的排放和石化燃料的使用量，并能满足新的欧洲铁路行业监管框架（CEN45545）。
据Mäder Composites公司介绍，用软木芯材生产的轻型复合材料不饱和聚酯树脂窗框与传统的玻纤增强树脂窗框相比，具有以下优点：
◆符合铁路标准NF F16-101（M1F2）和 EN 45545-2 HL2关于燃烧、烟雾和烟气毒性的要求；
◆重量减少30%；
◆增强了隔热和隔音效果；
◆对环境的影响降低了20%；
◆降低了材料成本。
铁路基础设施
现在，有很多开发用于铁路行业的复合材料部件不太被旅客所注意。然而，在铁路基础设施方面，复合材料的应用优势却非常让人瞩目，因为它们不会生锈，也不会产生其他类型的腐蚀。
Parsons Brinckerhoff（PB）是一家专业设计和改进各种基础设施的国际咨询公司，其中包括铁路系统。PB公司一直与英国Network Rail公司（编者按：该公司拥有并经营着英国大部分铁路基础设施）合作，用纤维增强塑料修复和开发可持续的铁路基础设施。
PB公司说，他们在英国设计了初两座用这种低维护性轻质耐用材料制造的人行桥。2009年，该公司设计的一座人行桥被安装在威尔士的Leri河上。这座全纤维增强复合材料桥毗邻一座现有的铁路桥。PB公司认为，纤维增强塑料非常适合这个案例，因为桥梁结构位于滩涂之上，传统材料将面临被腐蚀的问题。
大桥的设计者Jon Shave说：“为了实现这种大型的复合材料结构，这个项目在连接技术上也进行了研究和改进。我们非常希望将这些材料应用到其他可选的结构之上，并尽可能探索其更多的好处。”
2007年，PB公司为Network Rail公司在康沃尔郡St. Austell镇的火车站设计了座复合材料人行天桥。它替代了原先已经锈蚀的锻铁及铸铁的桥梁结构。
PB公司对St. Austell和Leri河两座人行天桥的作为是其2004年为Network Rail公司所做研究工作的副产物。在这项研究中，PB公司突出了纤维增强塑料的一系列潜在应用，包括人行桥、楼梯、站台和人行道。这项研究也证明了采用纤维增强复合材料的一系列好处，如维护很少、易于安装、牢固耐用。
Optima Projects咨询公司的董事总经理David Kendall认为，纤维增强塑料在铁路桥梁领域拥有良好的应用前景。他说，复合材料桥梁相比于传统金属桥梁具有以下优点：
◆大大地减少重量；
◆非常地耐用――很少需要维护，不易受到损坏，生命周期成本更低；
◆可以实现复杂造型，满足美学要求；
◆非现场建造，可减少施工时间；
◆净跨度更大――对桥下空间影响更小；
◆总体上节约成本，特别是生命周期成本。
Bradkirk复合材料桥采用英国Gurit公司的材料和生产工艺，它展示了复合材料桥梁的发展潜能。2009年，这座桥在英国Blackpool安装时所花费的时间还不到6个小时。
这座桥梁替换了原有的金属桥梁。原金属桥梁需要很多的维护工作，并需要在未来电气化线路建设时进行桥面的提升。复合材料桥由AM Structures公司为Network Rail制造生产，由WYG公司负责工程施工。桥梁由两个12m长的桥跨单元和两段楼梯组成。桥跨单元是一个成型完全的复合材料单体结构，采用的是Gurit 的SPRINT?（环氧）材料。这座桥采用两层蒙皮和一层闭孔泡沫夹芯层。蒙皮采用树脂膜渗透工艺，由玻纤增强环氧树脂（SPRINT）制成；夹芯层则采用Gurit的 Corecell? SAN泡沫。桥梁结构在阴模上层压成型，并在真空70°C下固化。
连接系统采用Gurit的Spabond 340LV和Ampreg 22产品为结构胶，实现全无钢结构，令每个桥跨单元的重量仅仅只有1.6吨。而依照当前规范所制造的钢制桥梁，其每个桥跨单元的重量则约有16吨。
Network Rail结构的方案总成本为66.5万英镑，由Birse Rail公司在一次例行的线路封闭期完成安装。该桥的预期寿命大于60年，除了例行检查，以及防滑饰面与楼梯扣的更换外，几乎无需维护。
Network Rail还在南部的一个项目中采用了复合材料。后又开始了英国南德文郡Dawlish火车站人行天桥的建造。这是一个价值100万英镑的改造项目的一部分。该项目已于去年年末时完成。
Network Rail的建筑类线路资产经理Simon Gyde说：“Dawlish车站的人行天桥改造是出于对资产情况和安全性的考虑。现有的人行桥重建于1937年，所用的钢质桁架来自皇家公园车站。尽管进行了大量维修，但桥梁依旧遭受着苛刻海洋环境的影响。现在，带有糟糕的防护油漆和腐烂的木质桥面板的主梁和桥顶板结构都受到了大面积腐蚀。”
这是第二座安装在西部线路上的纤维增强复合材料人行桥。座于2007年10月安装在康沃尔的St. Austell。
现有人行天桥的钢制结构受到苛刻海洋环境的影响而发生严重腐蚀。桥面板已经腐烂，防护油漆层也发生了剥落。
塑料部件由位于英国德文郡Plymouth的结构复合材料生产商，Pipex px®公司提供。Dawlish火车站属于英国二级受保护建筑，因此，Pipex px®公司保留了其原有钢制桥的风格。这座人行天桥的主结构采用了纤维增强塑料标准拉挤型材，栏杆的夹芯结构采用了树脂膜渗透工艺成型而成。桥两端的楼梯也是纤维增强塑料成型部件。
Network Rail的工程师们在决定采用纤维增强塑料之前，尝试了很多替代方案，包括采用传统材料进行彻底翻修和加固。现在，不仅所有的成型件都保留了现有钢制桥梁的风格（甚至小到塑料铆钉头），而且，也更经得起当地恶劣的海洋性环境的考验。
比起原先的钢制桥梁，新桥的重量更轻，更容易安装，所需的维护工作也大大减少。
这些工程说明，复合材料在铁路行业有着非常光明的前景。由于对减少施工时间的要求不断增加，新型复合材料解决方案也将不断涌现。
