在江苏恒神股份有限公司复合材料事业部,记者看到一个长30米、宽8米、高7米的全碳纤维地铁车体实验室。公司复合材料事业部副总经理刘伟介绍,实验室主要是用来控制室内的温度和湿度,因为碳纤维复合材料对环境要求很高:“湿度必须控制在30%到65%之间,温度要控制到18到24度的范围。纤维和树脂会吸收一些水分,尤其是在江南地区,长时间暴露在湿度比较大的环境下,它会吸收一些水汽,未来会在我们的复合材料当中形成孔隙,这样会对我们的质量有影响。”
刘伟介绍,制造车体的过程有点像纳鞋底,工程师们先作出一个车体形状的模具,将碳纤维预浸料一层一层铺叠在模具里,然后进行高温固化,最后脱模形成碳纤维复合材料车体。这种车体比同样大小的铝合金车体要轻1.6吨,而且具备保温等功能:“全碳纤维有更好的保温作用,保温对他的整个车运营过程中的环控,空调这块节降的费用是非常高的。另外它还有一个比较高的抗阻尼的能力,就是降噪。我们所有的车身材料结构都去做了相应的降噪性能的测试,达到38db以下。”
虽然有种种优势,但碳纤维的造价要比铝合金高出好几倍。刘伟说,从长远来看,碳纤维车体整个成本是远远低于铝合金车体的:“其实车的运营成本除了牵引,就是这个动力输出以外,最大部分的能耗就是空调。节能的费用,可能在第十年的时候就可以节省下来。金属会氧化、腐蚀,对复材来说它不存在这个问题,我们会减少它的维修次数和保养次数,铝合金的车身每年可能都需要几次检修,但对复合材料,可以延长它(保修周期),比如每两年至三年去做一次检修。”
目前,全碳纤维复合材料地铁车体已经成功通过静态力学测试。不过,从研发成功到正式批产,车体还需要经过里程六十万公里的路测考验。刘伟:“如果真正内线结构上做了一些变化,甚至它里面的布线、管漏,这些都做一些调整的话,我相信制造会更容易,成本也会更低,那个时候再去批产会更具有经济效益。”