复合材料将惠及交通运输行业

　　将独特材料引入金属占统治地位的领域对复合材料行业来说是一个持续的挑战。该材料固有的低密度一直是其好的卖点。
　　虽然复合材料已经成为性能的代名词，但它优越的强度--重量比和部件结合能力，提供显著减少的重量，才终使其性能优势在特种车辆和系统中得到应用。
　　复合材料作为材料的一种，比任何传统的工程材料都更加多样化。而事实上，复合材料可以，并且应该是针对非常复杂的设计和制造的应用。
　　虽然这会让很多人犹豫，但需要在各种运输系统中提高工作效率的压倒性的需求，已经使复合材料的应用慢慢地从小批量的航天领域发展到更大规模使用的汽车领域。考虑到这一点，复合材料领域目前已经将目光牢牢地锁定在铁路行业。
　　由于英国正筹划几条铁路项目，从高铁2号到横跨铁路线，甚至是新的地铁轨道车辆，正是探索复合材料潜在优势的好时机.
　　寻找应用
　　尽管复合材料已经在铁路行业得到了一些比较小众的应用，近由英国复合材料发起的一项活动，“复合材料在铁路基础设施中的应用”，着手提高未来项目对其的兴趣。
　　“我们从铁路部门得到了很多对复合材料的关注，尤其是其满足轻量化的需求，” 高价值弹射器零部件制造商，华威制造集团的材料和制造助理教授达伦 休斯说。 “一个项目开始寻求用复合材料制造轻质转向架结构。桥梁是另一个潜在的领域，复合材料结构可以替代钢，甚至铝，但也有围绕复合材料如何与其他材料配合，如何成型，如何制造，以及如何对其进行测试的问题，而且特别地，铁路行业愿意以汽车行业相当的成本来生产。”
　　该活动主要是着手建立信心，通过消除关于它的成本和可制造性的很多误解，使铁路工程师及采购经理人愿意考虑复合材料。而一个关键的信息是复合材料的设计通常需要经验，这意味着或许材料供应商与铁路工程师通常需要建立更紧密的工作关系。
　　Fibre Content公司的工程总监朱利安 史密斯说：“有效地设计复合材料部件和结构可能比较困难，你可能会被这些特性难住，但你需要做好工程造价，从材料中获得大的益处
　　所以，你需要巧妙地进行应用和涉及，选择合适的纤维和树脂是复杂的，可能使用不同的流程和工具。
　　“这是很专业的，但它不是一门魔术，它并不神秘或需要冒险，但它确实需要从航空航天和汽车工业早期采用者的工作收集来的经验，如果你能正确地符合成本效益地设计它，使用低成本的工具并且具有良好的表面光洁度，而且你不必在每一个方向上具有相同的性能，如果你这样做，其他的性能可能会有所削弱。
　　“鉴于英国拥有的复合材料基地，为铁路行业提供工程和复合材料部件应该是没有问题的。”
　　复合材料的重大抉择关头
　　在英国未来的轨道车辆和基础设施建设正处于一个使用材料的重大抉择关头。铁路部门真正关心的是轻量化，提高效，更好地利用更轻，更奇特的材料。铁路部门知道它是材料技术落后于其他行业，希望在即将通过的项目中看到改善。
　　复合材料的应用可以有助于改善高速列车系统的空气动力性能，并降低在较短距离具有多个车站的通勤列车加速和减速所需的能量。
　　其目的是为了帮助使整个系统更加经济和有效，从向前运动所需要的能量，到减少轨道磨损和基础设施的维护费用。
　　做到
　　复合材料在铁路中的应用和任一行业一样，并不仅仅是轻量化。从维护到运营成本的系统范围内的利益都必须进行评估和平衡。
　　“铁路行业有对良好的抗抗疲劳性能，低整体维护，防火性更好，以及更好的声学性能的需求，” STRUCTeam技术经理Chris Monk说。“所以，你可以很快看到复合材料是一个非常不错的选择。”
　　“如果你看一下率先应用的航空航天和汽车业，他们已经表明，可以从传统的金属结构转变到复合材料的应用，所以显然这是可以做到的。”
　　当然也有准入门槛，一个实际上比较抽象的门槛，就是认清复合材料能够提供的商业建议。但是，说服那么掌握钱袋的人远不是那么简单的。
　　例如，风力涡轮机行业正在从玻璃纤维转向碳纤维来制作叶片。从项目管理的角度来看，这增加了成本。然而，在叶片重量的减少降低了塔结构的成本，使得叶片可以做的更大，产生更多的能量，并且作为一个系统降低了实施，操作和维护成本。
　　“对于铁路部门来说，看清价值链，并搞清楚到底带来了什么好处是比较困难的，” Monk说。 “目前的特许经营模式将使前期投资在复合材料结构的投资人和组织并不总是能在生命周期中获得更高的回报。”
　　确定商业案例与确定零部件是密切相关的，复合材料做出的部件，甚至是系统都是有利的。
　　复合材料不是十全十美的
　　如同任何材料一样，合成材料具有自己的优点和缺点，必须在选材过程中加以考虑。
　　这些更轻的材料往往不如钢或铝一样坚韧，特别是有关撞击损坏，以及不能适用于过于复杂的关节部位。虽然它们可以完成工作，但有时其他材料可能更适合。因此，确定那些零部件能从复合材料的性能里受益大是非常关键的。
　　“但是，这并不总是简单地说是或不是，”Monk说。 “有时你需要一定程度的经验来进行评估。
　　“这些材料都非常可调，这就拥有了商业基础，例如，你有等级较低的玻璃纤维与聚酯树脂，昂贵的碳纤维预浸料环氧树，都使用在海洋产业中，只是为了不同的应用，所以你需要获得对性价比的平衡。
　　“并且相对于传统金属结构来说，它们的生命周期成本分析可以说是相当不同的，这是铁路行业的采购部门需要认识到的，这样他们就可以看到以后的好处。”
　　对于铁路行业的挑战是比较缺乏复合材料部件的设计和制造经验，所以提前要经过严格的学习。然而，可以从航空航天和汽车行业学到许多重要的经验教训，他们提高对这种材料应用的过程绝不是一帆风顺的。铁路工程师必须虚心从这些仍然在攻克新的技术挑战的，但是从复合应用中得到真正的实惠的早期采用者那学习。
　　“供应链已经准备好了，”Monk说。 “复合材料多年来一直在摩拳擦掌，它已经准备好了应用于汽车和航空航天行业，并且它已经准备好了应用于铁路行业，但需要有一些很好的交流和务实的态度来辨别这些应用，并将其应用在铁路行业中。”
　　不只是适用英国的轻轨
　　许多与列车制造相关的大型原始设备制造商，包括西门子和庞巴迪，正在采用复合材料，并且还有正在进行中的重大项目正在寻找铁路系统的未来，比如Revolution VLR，一家英国公司组成的财团，希望开发出下一代技术。
　　但并不仅仅是英国着眼于未来。德国的福伊特近强调了复合材料的一些潜在应用，从驱动元件，连接器和服务理念，到他轻量级的解决方案，其中包括德国ICX高速列车的新的模块化的前鼻。
　　将之前一直由钢制成的替换，可以帮助减少燃料消耗，使车轴载荷和轨道磨损小化，并且实际上可以增加容量。前部结构也可以制成单件，从而帮助减少制造和装配时间，以及提高空气动力学性能。
　　另一个例子是由玻璃纤维增强塑料（GFRP）制成的能量吸收器，其重量只有标准钢吸收器的三分之一。除了它的纤维复合材料的碰撞管，该吸收器还包括一个轴承和一个防爬板，两者都由铝制成。这些组件变现的非常长寿，他们提供持续的能量吸收性能，即使是在吸收遭遇抵消时。体重70-95公斤，实现了比标准的钢吸收器的重量减少60％。
　　适配器耦合器也已得到确定。其主要应用于故障列车的牵引操作，并且每列车必须装载至少一个。福伊特开发的CFRP（碳纤维增强塑料）适配器耦合器极其紧凑，并且只有23公斤的总重量。
　　当两个人需要在火车上适用适配器连接器时，只需要一个人就可以携带并安装。市场上台试验品的测试已圆满完成。
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