“光谷量子号”看不见的黑科技

Ronny 2018年10月12日评论已关闭阅读 3,554 次

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。

“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。”

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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。

“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。”