火車車廂用于運(yùn)送乘客，并作為車輛中所有元素的物理鏈接。目前的車廂結(jié)構(gòu)主要由鋼或鋁制成，幾乎耗盡了其減輕重量的潛力。因此，需要?jiǎng)?chuàng)新方法來創(chuàng)建更輕的結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步節(jié)省能源并發(fā)揮相關(guān)優(yōu)勢(shì)。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的一種方法是通過對(duì)車廂殼體的開創(chuàng)性設(shè)計(jì)，以充分利用復(fù)合材料的全部潛力。這項(xiàng)工作包括集成功能，以促進(jìn)提高能源效率或增加有效載荷能力。

在這里，Light Structures TD 開發(fā)并展示了新一代車廂殼體，采用復(fù)合材料或其他輕質(zhì)材料：

解決方案：Talgo 全車身演示器

• 內(nèi)容：混合車廂的演示，其中端壁由鋁制成，而屋頂、側(cè)板和地板/主框架由復(fù)合材料制成。
• 工作：創(chuàng)新復(fù)合材料的設(shè)計(jì)、原型制作、測(cè)試和驗(yàn)證。
• 結(jié)果：開發(fā)了一種完整的車廂殼體，以取代 TALGO 350 HST 列車中間車廂的當(dāng)前鋁制車廂。
• 誰受益：現(xiàn)實(shí)世界的鐵路運(yùn)營商。

解決方案：Siemens Mobility車身端部演示器

• 內(nèi)容：基于中級(jí)客車的現(xiàn)有設(shè)計(jì)（西門子移動(dòng)高速列車平臺(tái)VELARO）的全尺寸混合動(dòng)力車廂端部演示。
• 工作：創(chuàng)新復(fù)合材料的設(shè)計(jì)、原型制作、測(cè)試和驗(yàn)證。
• 結(jié)果：開發(fā)了兩個(gè)滑塊端部模塊，以替換滑塊的兩個(gè)完整端部。
• 誰受益：現(xiàn)實(shí)世界的鐵路運(yùn)營商。
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解決方案：阿爾斯通底架主軸箱演示器

• 內(nèi)容：地鐵列車端部車廂或中間車廂的底架區(qū)域（“主軸箱”）的全尺寸混合端部結(jié)構(gòu)演示。
• 工作：創(chuàng)新復(fù)合材料的設(shè)計(jì)、原型制作、測(cè)試和驗(yàn)證。
• 結(jié)果：該演示器旨在取代 C30 Metro 車廂中現(xiàn)有的底架，該車廂目前由鋁制成。
• 誰受益：現(xiàn)實(shí)世界的地鐵列車運(yùn)營商。
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主要結(jié)果

• 總體實(shí)現(xiàn)減重目標(biāo)，約實(shí)現(xiàn)20%的減重。
• 制造了幾個(gè)演示器，包括所有必要的工具。
• 由于與復(fù)合材料部件的集成過程簡化，組件更少。
• 成功完成符合 EN 12663-1（鐵路車輛車身最低結(jié)構(gòu)要求）和其他適用標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試。
• 模擬方法和標(biāo)準(zhǔn)與測(cè)試結(jié)果保持一致。
• 鐵路和航空部門之間有意義的合作。
• 在整個(gè)開發(fā)過程中處理了各種材料、制造方法和細(xì)分市場(chǎng)。
• 復(fù)合材料車殼體在TRL級(jí)別進(jìn)行驗(yàn)證，從TRL4（基本技術(shù)組件）到TRL6（原型系統(tǒng)）。

結(jié)論

該聯(lián)盟由機(jī)車車輛制造商、一家航空公司、研究中心和一家運(yùn)營商組成，成功生產(chǎn)了幾臺(tái)全尺寸演示車。這些采用了混合車廂概念，將復(fù)合材料和金屬部件集成在一起。這種方法實(shí)現(xiàn)了減重目標(biāo)，并證明符合現(xiàn)行鐵路標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)三個(gè)演示器的測(cè)試證實(shí)，復(fù)合材料是結(jié)構(gòu)鐵路應(yīng)用的可行替代品，可為車廂應(yīng)用減輕約 20% 的重量。

這一經(jīng)驗(yàn)還催生了一個(gè)新的CEN工作組，其任務(wù)是定義標(biāo)準(zhǔn)化流程，以促進(jìn)新材料在鐵路應(yīng)用中的集成。一旦發(fā)布，該標(biāo)準(zhǔn)將適用于所有機(jī)車車輛及其車載設(shè)備，從而簡化整個(gè)鐵路行業(yè)對(duì)新材料的采用。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)閷?duì)于此類用途的復(fù)合材料缺乏標(biāo)準(zhǔn)化。