玻璃钢材料在高速铁路中的应用概况

1、 高分子材料继钢铁、石料之后已成为高速铁路的第三大材料，并且随着 高速列车向高速化、舒适化、安全化方向的发展起着越来越重要的作用。 高速列车的轻量化必须大量采用高分子材料及复合材料，下表列出了国 外高速铁路中主要部件的高分子材料及复合材料应用概况。 车辆轻量化是一系统工程，它涉及到车体、转向架、电气部件和机械部 件的轻量化。 前情概要前情概要 位置部件采用的主要材料 线路及轨道 钢轨扣件PE /SMC/PA/PC/PE/SBR/PUR/PET/NR 钢轨绝缘PE /SMC/PA/PC/PE/SBR/PUR/PET/NR 垫板及制震材料PE /SMC/PA/PC/PE/SBR/PUR/PET/N

2、R 车体及车头 车体FRPFRP 车向装饰板密胺树脂塑料板 厕所FRPFRP/聚氨基甲酸乙酯/丁基橡胶/氯丁橡胶 座椅SMC/发泡PU/PVC 车窗玻璃/PC/丁基橡胶/氯丁橡胶/聚硫橡胶 车门酚醛FRP夹层板/氯丁橡胶 车头FRP+FRP+泡沫泡沫/PU+FRP/芳纶+环氧树脂复合材料 地板PVC/PE板材及丁腈橡胶/氯丁橡胶/丁基橡胶粘合剂 车顶聚酯手糊聚酯手糊FRP/FRP/酚醛酚醛FRPFRP/丁腈橡胶/聚氨基甲酸乙酯 电器部件 主整流器氟塑料 电线聚乙烯 转向架 转向架构架钢材/FRPFRP 复合车轮FRPFRP+钢壳 心盘垫UHMWPE 车钩托板磨耗板UHMWPE 转向架旁承UHM

3、WPE 转向架框PA 制动拉杆磨损套PA 轴承保持架PA66/GF 缓冲器橡胶/弹性缓冲胶泥 其他配套 高铁桥架FRPFRP 高铁电缆槽FRP/SMCFRP/SMC 前情概要前情概要 注：SMC片状成型料；EP环氧树脂；PA尼龙；GF玻璃纤维； NR天然橡胶；PC聚碳酸酯；PUR聚氨酯；UHMWPE超高分子量聚乙烯；SBR丁苯橡胶 FRPFRP在高铁上实际应用在高铁上实际应用 FRPFRP在高铁上实际应用在高铁上实际应用 早期车体材料多采用耐候性钢板，随着高速化的进展，对车辆轻量化的要求 越来越高，FRP逐渐走上舞台。目前占主导地位的结构材料仍为铝合金材料。 早期早期现在现在未来未来 耐候钢板

4、耐候钢板铝合金铝合金FRPFRP 轻量化轻量化轻量化轻量化 FRPFRP在高铁上实际应用在高铁上实际应用 瑞士辛德勒公司采用丝缠绕技术成功地制造出玻璃纤维增强塑料(FRP)整体客 车车厢。专门设计的缠绕机（Goliath）全长25米，有效缠绕长度15米，最大直 径3.8米。 客车总质量降低10 制造仅用了8天时间 行驶速度达140kmh 研制中研制中 FRPFRP在高铁上实际应用在高铁上实际应用 现代列车为了适应高速行驶中空气动力学的要求和人们的审美需要，使得 车头设计为呈流线型，三维外形结构异常复杂。用金属制造难度大、费用高， 而复合材料质量轻，耐冲击性能好的优点在车头制造上得以充分展现。

5、19771977年正式投入运营的英国年正式投入运营的英国Inter City 125Inter City 125型机车型机车 l层压玻璃钢板包夹层压玻璃钢板包夹 聚氨酯泡沫芯材制聚氨酯泡沫芯材制 成成 l质量轻约质量轻约30353035 l比钢制品强度比钢制品强度大大 耐冲击强度高耐冲击强度高 FRPFRP在高铁上实际应用在高铁上实际应用 延伸： 据报道，意大利ETR 500型高速列车，采用了一种新型复合材料（Kevlar芳香族 聚酰胺纤维环氧树脂），通过模压制成了一个完全符合空气动力学结构的鼻形 车头，满足了列车300kmh运行速度的要求。而对于穿越隧道，司机室的复合材 料则要求采用阻燃性酚

6、醛树脂制造。酚醛树脂具有高阻燃性和低可燃性，而且燃 烧时发烟量小，毒气含量低。穿越英吉利海峡隧道的38 LeShttle车的司机室重 240kg，也是迄今具有代表性的最大手糊型酚醛制品之一。 FRPFRP在高铁上实际应用在高铁上实际应用 3.1 车门 国外客车车门主要采用玻璃钢制作。 如英国XP64型客车、MK 111型客车均安装了 聚酯玻璃钢门； 法国的Mistra客车采用玻璃钢夹层模制整体 车门； 前苏联26米长的轻型客车车门为三层夹层结 构，中间填充保温泡沫塑料，内外层为玻璃钢； 丹麦铁路新型电动车的车门为双扇车门，由 玻璃钢、蜂窝夹层材料及铝框组成。 FRPFRP在高铁上实际应用在高铁

7、上实际应用 3.2车窗窗框 法国、英国及日本铁路客车上均 采用了玻璃钢窗框，有些还使用了阻 燃性聚酯玻璃钢。 FRPFRP在高铁上实际应用在高铁上实际应用 3.3座椅 PASTPAST：座椅采用钢制骨架，一个双人座 椅的总质量在50kg以上，一辆新干线电 动车全部座椅的质量达2.5吨，作为车体 的内饰设备占有较大的比例。 NOW：国外玻璃钢座椅已较为普遍，如 英国XP64型客车、MK11、MK111型客车， 法国“珊瑚号”客车，日本部分客车和 300系地铁车及前苏联二等客车等均使用 玻璃钢座椅。主要成型技术为SMC。 FRPFRP在高铁上实际应用在高铁上实际应用 3.4客车墙板、顶板、地板 国

8、外客车墙板一般采用玻璃钢和 泡沫塑料夹层结构。 如德国汉堡高速铁路上的客车墙 板，捷克、瑞士、荷兰、英国、日本、 法国、奥地利等国的客车墙板也都已 采用玻璃钢制造。 FRPFRP在高铁上实际应用在高铁上实际应用 ProblemProblem： 大量玻璃钢制品的应用随之产生的是阻燃性问题。大部分玻璃钢制品是采用不 饱和聚酯树脂，其阻燃性差、毒性大。 近年来，日本、法国、德国、意大利等国通过对酚醛树酯改性及选用新的固化 体系，已成功地研制了可用手糊成型和可模压成型的酚醛玻璃钢制品，不需添加阻 燃剂就有较高的阻燃性，且发烟量小、烟雾毒性小，取得了较好的应用效果。如日 本国铁客车采用手糊成型酚醛玻璃钢

9、制造墙板及空调通道，采用模压成型制作酚醛 玻璃钢茶桌、窗框等。意大利ETR Y500型高速列车采用酚醛玻璃钢预制夹层板制作 电话间、储藏室顶棚、车门。法国部分客车也采用酚醛玻璃钢制造茶桌和座椅。 FRPFRP在高铁上实际应用在高铁上实际应用 3.5厕所、洗手间、集便厢、 卧铺、行李架、空调、风道以上 都是极易腐蚀的部件，最适合用 玻璃钢制造。 FRPFRP在高铁上实际应用在高铁上实际应用 中国南北车高铁卫生间材料现状中国南北车高铁卫生间材料现状 做整体卫生间的一位供货商说，整体卫生间的一些零配件是由铁道部指定的， 台面、水龙头、真空集便器、卫生间外防火的康维特板都是如此。整体卫生间的各 个零配

10、件价格也不同，南车CRH2车型的整体卫生间总价约30万元，其中最外面一层 玻璃钢罩的价格为2万余元（加上安装成本），玻璃钢罩的价格和利润率远远低于 放在钢罩内的卫生间零配件的价格。“因零配件的厂商很多都是直接指定的，交货 慢。”一位玻璃钢企业供货商说。 北车CRH3的整体卫生间价格更为离谱，高达120万元。“当时说要用最好的件， 外面的康维特板指定用威盛亚上海有限公司的防火板，先河的台面、水龙头等，真 空集便器则用德国EVAC的。”一位北车供货商说。 FRPFRP在高铁上实际应用在高铁上实际应用 转向架由构架、驱动装置、轮轴、弹簧、制动装置及与车体连接的装置构成。 转向架构架的主梁一般由6mm

11、12mm的钢板焊接而成，转向架的质量占车辆质量 的25。现在法国、德国、日本等国家正在试制铝合金或FRP制的转向架，除质 量可以减轻50以外，CFRP转向架还具有减振效果。然而这种转向架除了成本和 制作方法的问题外，其可靠性及耐久性等问题也尚无定论，迄今尚未进入实用化 阶段。 新干线电动车的每个车轮质量为350kg。法国正在研制FRP车轮，轮心为FRP 材料，与钢制轮壳用胶粘剂粘接。这种车轮除能减轻弹簧质量20以外，还有降 噪及缓和轮轨冲击等效果。 FRPFRP在高铁上实际应用在高铁上实际应用 高高铁桥铁桥架架 （已广泛应用）（已广泛应用） 玻璃钢电缆桥架玻璃钢电缆桥架 （槽式带隔板）（槽式带隔板） 玻璃钢电缆桥玻璃钢电缆桥 架（梯式防火）架（梯式防火） 玻璃钢电缆桥玻璃钢电缆桥 架（托盘式）架（托盘式） 一种全封闭型玻璃钢桥架，它 适用于敷设计算机、通信电缆、 热电偶电缆及其它高灵敏系统的 控制电缆，对控制电缆的屏蔽干 扰和重腐蚀环境中电缆的防护都 有较好的效果 托盘式电缆桥架是石油、化工、 轻工、电视、电讯等方面应用最广 泛的一种。它具有重量轻、载荷大、 造型美观、结构简单、安