浅析城市轨道车辆内装轻量化新材料的应用

宋金伟

摘 要：随着城市的发展，城市轨道交通已经成为了人们重要的出行方式，这也使得人们对于车辆内装材料的要求越来越高，车辆内装材料的选择变得更加严格，在这个过程中轻量化新材料得到了广泛的应用，本文对我国轨道车辆内装中常用的聚碳酸酯材料、NGC铝合金材料、碳纤维材料以及铝塑复合板等轻量化新材料进行了分析和介绍。

关键词：城市轨道车辆；轻量化；新材料

中图分类号：U270.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）03-0070-01

随着我国经济的快速发展，城市规模不断扩大，轨道交通得到了广泛的应用，已经成为了一种重要的交通方式。在城市轨道车辆的内装中使用轻量化材料，能够有效提升车辆在行驶过程中的安全性，并且更加的节能环保，对于人们的出行安全和环境的保护具有重要的意义。目前我国城市轨道车辆内装常用的轻量化材料包括聚碳酸酯材料、NGC铝合金材料、碳纤维材料以及铝塑复合板等几种，本文对这几种轻量化材料进行了分析和介绍，希望让城市轨道车辆的设计者、生产者认识到轻量化材料在车辆内装中的作用，从而更好的保证车辆运行安全。

1 聚碳酸酯材料

聚碳酸酯材料，也就是人们平时说的PC材料，作为一种人工合成的高分子材料，聚碳酸酯板材与传统的玻璃相比具有以下几个方面的优势[1]：

（1）轻量化。作为一种轻量化材料，聚碳酸酯材料和传统的玻璃材料相比具有明显的轻量化优势，据测算同等厚度和面积的聚碳酸酯材料的重量只有传统玻璃的1/2左右，应用到轨道车辆内装中能够有效的减重。（2）力学性能。由于聚碳酸酯材料具有有机大分子链结构，其在韧性和强度上远超玻璃，具有很高的拉伸强度和冲击强度，具体到实际的应用中，聚碳酸酯材料不会向玻璃材料一样发生自爆，也不会在受到外力的冲击下出现蹦碎，具有更高的安全性，能够使车辆的安全性得到提升。（3）隔热性。相较于传统的玻璃，聚碳酸酯材料的的k值低10%左右，因此能够更加有效的起到隔热的作用，在冬天可以有效减少热量损失，而夏天则可以有效的降低热量的传入。（4）抗划伤方面。通过硬化涂敷之后的聚碳酸酯材料能够达到和玻璃相近的抗划伤效果。

从以上分析中可以看出，聚碳酸酯材料不仅具有玻璃的特性，在轻量化、力学性能、隔声性和隔热性等方面都优于玻璃，因此可以在内装系统的车床、屏风和行李架等多方面取代目前使用的钢化玻璃。聚碳酸酯材料客车车窗图1所示。

2 NGC型铝合金类型材料

目前我国城市轨道车辆的扶手大部分都是使用不锈钢的材料制成的，重量较大，应用NGC型铝合金类材料能够有效的减少扶手的重量，比不锈钢材质重量减轻50%。在性能方面，和不锈钢材料相比，铝合金材料的防腐性能、机械性能和成型焊接性能都有明显的优势，因此其比不锈钢材料更加适合用于制作城市轨道车辆扶手的基材。随着城市轨道车辆的不断发展，具有更加优异性能的铝合金材料必然会得到广泛的应用[2]。

由于在耐磨性和硬度方面存在一定的不足，在使用铝合金材料制作扶手时，需要通过对NGC型铝合金扶手的表面进行硬质阳极氧化处理，从而使其表面形成硬度达到3500MPa以上的硬质氧化膜。为了使铝合金表面形成硬质氧化膜，需要采取机械抛光、拉泛、除油、清洗、化学抛光、水洗、中和、硬质阳极氧化、水洗、封孔、烘干等11道工序。在加工过程中，硬质氧化膜的形成会受到溶液的浓度、组成、电流密度的温度等几方面因素的影响，其中温度对硬质氧化膜的形成影响最大，溶液的温度越低加工形成的硬质氧化膜的硬度就会变得更高。

3 碳纤维材料

碳纤维其实是一种纤维性的碳材料，其具有许多优良的特性。与钢材料相比，其强度更大、和铝材相比，其密度更小，同时还具有非常好的耐腐蚀、耐高温和导电性能，是一种性能十分优异的新型材料。

碳纤维材料拥有碳材料的一般特性，还具有纺织纤维材料的特点，具有柔软易加工性能，和其它纤维材料相比，碳纤维材料的杨氏模量是传统纤维两倍，是凯芙拉纤维的2倍。同时，碳纤维材料具有优异的耐腐蚀性能，其在酸、碱和有机溶剂中均不胀不溶。碳纤维材料还具有密度小、强度高的特点，和我国目前轨道交通车辆中使用的玻璃纤维材料相比，其密度更小，而强度高，用其替换玻璃纤维材料，不仅能够提升强度，还能够有效的降低重量，实现车辆轻量化的目标。与玻璃纤维、钢材等材料相比，碳纤维的抗拉强度更高，能够达到玻璃纤维的两倍、钢材料的七倍，而密度仅为玻璃纤维的2/3、钢材料的1/5，因此碳纤维材料的应用还能够提升材料的抗拉伸程度，还能够有效降低车辆重量。碳纤维材料的特性说明了，强度大、质量轻的材料在轨道车辆内装中具有重要的应用，随着科学技术的进一步发展，会有质量更轻、强度更大的材料被应用到轨道车辆内装之中。

4 复合铝板

复合铝板也被成为是铝塑复合板，其是通过多层材料复合而成的。其中，上下两层为化学处理过的涂装铝板，而中間层则是无毒低密度聚乙烯芯板，然后通过专用的塑板上生产加工制成[3]。复合铝板具有如下的特性：

（1）剥离强度高。剥离强度是铝塑复合板最为重要的技术指标，通过特殊加工后的铝塑复合板在平整度和耐候性等多方面的性能都得到了提高。（2）防火性能好。铝塑复合板中的中间层的聚乙烯芯板是很好的阻燃材料，而两边的铝板层也极难燃烧，因此其具有卓越的防火性能。（3）耐冲击、易保养、材质轻。铝塑复合板耐冲击性强，具有很好的韧性，而且在弯曲时不会损伤面漆。其具有良好的自清洁，只需要用中性清洁剂和清水清洗就可以使其永久如新。每平方米铝塑复合板的质量大约为3.5-5.5kg，具有明显的轻量化优势。目前常用地城市轨道交通内装墙板基材包括复合铝板、铝蜂窝板、玻璃钢等几种，其中，铝塑复合板不仅能够满足结构强度和节能环保等性能，还具有明显的轻量化优势，因此铝塑复合板是一种值得推广的内装材料。复合铝板图2所示。

5 结语

随着科学技术的不断发展，材料工艺的不断进步，不断有新材料涌现出来，还会有很多新的材料应用到城市轨道车辆内装系统之中，如3D玻璃纤维复合地板、热塑墙板、麻纤维复合板等等，通过应用新材料，会使城市轨道内装系统越来越美观、安全和舒适。

参考文献

[1]梁乾.浅析新材料在汽车轻量化中的应用[J].现代企业文化，2015，（6）：125-125.

[2]田葆栓.轨道交通车辆轻量化技术的研究与应用项目通过鉴定[J].铁道车辆，2015，（8）：16.

[3]包鸣.浅析城市轨道车辆内装轻量化新材料的应用[J].中国新技术新产品，2015，（16）：20-21.