曝一下“光谷量子号” 看得见、看不见的“科技料”

2018-09-28 10:13:34 来源: 中新网 作者:

曝一下“光谷量子号” 看得见、看不见的“科技料”

第二看台

充满未来感的外形,富于灵动美的曲线,极具科技感的碳黑色车窗,远远望去,还以为是哪部科幻大片里的超能力人物化身成了列车——近日,由中车长春轨道客车股份有限公司(以下简称中车长客)研制的全球首列商业运营复合材料车体城市轨道车辆“光谷量子号”,在中国(长春)轨道交通展上首次面向公众展出,吸引了无数的眼球。

不过,这辆列车可不是个徒有其表的花架子,它可是很有“科技料”。

说起它的科技含量,中车长客的车体研发部部长马艳波侃侃而谈:“‘光谷量子号’最重要的两大核心技术,一个是全碳纤维复合材料的车体,一个是超能电容存储技术,这都是我们国内的首创,在轨道交通行业上的首次应用。

把碳纤维从“天上”用到“地下”

“众所周知,航天领域因为所需的轻量化水平非常高,所以很多产品都在应用碳纤维复合材料,而这种复合材料的成本往往要高得多。”马艳波介绍,而地铁车辆眼下并没有这么急迫的轻量化需求,但是随着科技的进步、轨道车辆的发展、国家节能减排的需要,“对于列车的轻量化要求越来越高,所以我们打造了这辆全碳纤维复合材料的列车。”

历经两年半的研发,“光谷量子号”才得以问世。“这是我们首次在轨道行业上尝试使用碳纤维,因为没有可借鉴的标准和规范,只能参考航空航天、风电叶片等其他领域的经验,所以从设计、计算、制造到检测,全部都是边摸索边制造。”中车长客高级工程师周伟旭说。

相比由机器制造的传统金属列车,由于没有现成的经验和成熟的技术,这辆碳纤维列车几乎全部采用手工打造——以一个部件为例,工人要将由碳纤维复合材料构成的里蒙皮、外蒙皮进行铺层,每铺3层还要抽一次真空,在不断的铺层后再进入固化,如此一来,难度自然加大。

不仅如此,周伟旭感慨道,材料标准、设计准则、工艺指南、质检标准、试验判定和维护策略等方面,都没有经验可循,“但是这次我们创造性地探索了碳纤维在轨道交通行业的应用,也为国内建立完整的轨道行业标准打下了基础”。

不负众望的是,碳纤维复合材料车体不但生产成功,还体现了明显优于金属车体的特点:整车较同类不锈钢车体减重约30%,而且无论是运载能力、能源消耗、寿命成本,或者是噪声、减震、舒适度等乘客感受方面,都极大地体现了优势。“现在我们可以说,这个碳纤维复合材料的设计、工艺生产制造以及整个未来实现产业化的产业链,我们都已经具备了。”马艳波说。

超能电容充电2分钟续航10公里

“这款列车还有个显著特点,就是全线没有供电网。我们在全国首创了超能电容存储技术,能够让列车快起快停,在着急使用的情况下,充电两分钟,就能满载368名乘客,运行10公里以上。”中车长客的高级工程师王明举介绍。

在电动汽车中,多数采用的都是氢电池、锂电池或者电容等技术,这些电池、电容通过储存和释放能量驱动汽车,而超能电容存储技术就是把电容和电池的技术结合在一起,实现对列车的驱动。对于轨道客车而言,瞬间启停的需求要远高于普通汽车,这就需要超能电容来实现。

“比如这个列车要加速,它需要的瞬间功率就很大。单独用电容容量不够,单独用电池瞬间功率又不够,所以我们就把电池和电容结合在一起创造了超能电容,能够实现列车的快起快停。”马艳波说,高铁的加速度一般是0.3—0.5之间,而这列车能达到1.5左右,是高铁的10倍,“因为我们每站的间距大概600米左右,所以这个技术完全满足了城市交通的需求。”

轻量化的材料、超能电容的技术,在降低了车辆自重的同时,更是有效降低了能耗。马艳波介绍:“根据我们初步保守估算,这辆列车运行30年至少能节省40万度电以上,无论是成本的降低或是节能环保的作用,都是非常明显的。”

[责任编辑:姚心妮]
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