碳纖維復合材料在高端醫療、汽車(chē)、航空航天等都有廣泛的應用，但是針對碳纖維在軌道交通領(lǐng)域的應用，卻知之甚少。這主要是由關(guān)鍵技術(shù)、研發(fā)水平以及使用成本等因素導致，但隨著(zhù)研究的深入，國內碳纖維產(chǎn)業(yè)的環(huán)境也在發(fā)生著(zhù)翻天覆地的變化。當碳纖維復合材料與傳統金屬材料擁有相等的競爭力時(shí)，碳纖維復合材料在軌道交通領(lǐng)域將發(fā)揮出更重要的作用。

在輕量化方面，軌道列車(chē)的能量消耗主要是用來(lái)克服運行的阻力，包括列車(chē)滾動(dòng)的阻力、重力、加速阻力和空氣阻力等。以蘇州某鋁合金地鐵列車(chē)為例，一列車(chē)每公里能量消耗約為10KWh，運行150000km，大約消耗540000GJ能量，其中有25％的能量是用于克服車(chē)體重量，20％的能量用于克服車(chē)內裝載的貨物重量，剩余的5％用于克服車(chē)體的承載結構重量。

而碳纖維復合材料密度僅有1.7g/cm3，若車(chē)體采用不銹鋼增強骨架，側墻體和頂蓋采用鋁蜂窩夾芯，蒙皮采用碳纖維增強復合材料構成三明治結構，這樣的車(chē)體外殼總質(zhì)量可比鋁合金結構降低約30％以上，根據試驗數據，地鐵列車(chē)每減重30%，每公里能量消耗可以減少8100GJ。

當然，碳纖維復合材料在軌道交通方面的應用不僅僅限于它的輕量化，軌道車(chē)輛的制造過(guò)程中還需要考慮到車(chē)體的使用壽命、靜強度、剛度等技術(shù)要求。車(chē)輛設計使用壽命預計至少在30年以上，車(chē)體材料必須保證在30年的工作載荷中不得產(chǎn)生疲勞失效，并具有一定的拉伸載荷力以及極小的變形性。

例如軌道列車(chē)車(chē)體需滿(mǎn)足在A(yíng)WO載荷工況（整備重量）時(shí)上撓度小于兩轉向架距離的1/1000mm，并保證在所有載荷下車(chē)門(mén)能正常工作；列車(chē)車(chē)體在承受各種較大垂直載荷的同時(shí)，沿車(chē)鉤安裝縱向水平方向施加1200KN的靜壓載荷，拉伸載荷800KN，車(chē)體應力不超過(guò)設計許用應力。除此之外，軌道車(chē)輛的制造材料還必須滿(mǎn)足隔聲、隔熱、防火安全、振動(dòng)等要求。面對這些要求，碳纖維復合材料的應用表現都十分優(yōu)異。

目前，碳纖維復合材料在軌道交通方面也出現了很多成功案例。例如德國福伊特公司推出的碳纖維增強復合材料過(guò)渡車(chē)鉤，總質(zhì)量?jì)H23kg，比鋼鐵過(guò)渡車(chē)鉤減重一半；日本鐵道綜合技術(shù)研究所與東日本客運鐵道公司聯(lián)合研制的CFRP高速列車(chē)車(chē)頂，使每節車(chē)廂減重300-500kg；國內方面，已有部分企業(yè)開(kāi)始在500km/h的高速試驗車(chē)上采用了碳纖維復合材料車(chē)頭罩。

那么現階段，碳纖維復合材料在軌道交通中的相關(guān)應用已經(jīng)成熟了嗎？對此，在碳纖維復合材料應用方面擁有豐富經(jīng)驗的蘇州挪恩復合材料研發(fā)部的陳工持反對意見(jiàn)。

陳工認為現階段碳纖維復合材料在軌道車(chē)輛中的應用還多以與金屬材料混合的形式為主，單純性的應用多集中在非承載、小型、局部性構件上，整體的材料用量比例還很小，要想取得CFRP構件的更廣泛的應用，除了盡可能地降低成本外，模塊化成型問(wèn)題也很重要，因為，復合材料結構上的性能很大程度上依賴(lài)于連接的方式，如果模塊過(guò)多，需要裝配連接的零件數量也越多，這會(huì )影響到車(chē)體對抗振動(dòng)的能力。

可見(jiàn)，碳纖維復合材料應用于軌道交通的實(shí)際障礙還是技術(shù)，關(guān)鍵性的技術(shù)，不僅是設計技術(shù)、成型技術(shù)，還有整體裝配技術(shù)。