Pierwszy na świecie komercyjny pociąg metra z włókna węglowego został oficjalnie uruchomiony i oczekuje się, że zostanie oddany do użytku w ciągu roku.
26 czerwca CRRC Sifang Co., Ltd. i Qingdao Metro Group oficjalnie uruchomiły „CETROVO 1.0 Carbon Star Express”, pociąg metra z włókna węglowego opracowany dla linii metra Qingdao 1. Pociąg ten jest pierwszym na świecie Pociąg metra z włókna węglowego przeznaczony do użytku komercyjnego. Waży o 11% mniej niż tradycyjne pojazdy metra, oferując znaczne korzyści w postaci lżejszej i bardziej energooszczędnej, co prowadzi do nowej ekologicznej modernizacji pociągów metra.
W dziedzinie technologii transportu kolejowego zmniejszenie masy pojazdu — maksymalne zmniejszenie masy nadwozia przy jednoczesnym zapewnieniu osiągów pojazdu w celu zmniejszenia zużycia energii operacyjnej — jest kluczową technologią pozwalającą na stworzenie ekologicznych i niskoemisyjnych pojazdów szynowych.
Tradycyjne pojazdy metra wykorzystują głównie metale, takie jak stal i stopy aluminium, które ze względu na właściwości materiału mają ograniczenia w zakresie redukcji masy. Włókno węglowe, zwane „królem nowych materiałów”, może pochwalić się takimi zaletami, jak lekkość, wysoka wytrzymałość, odporność na zmęczenie i odporność na korozję. Jego wytrzymałość jest ponad pięciokrotnie większa od stali, a waga jest mniejsza niż jedna czwarta masy stali, co czyni go doskonałym materiałem do lekkich pojazdów szynowych.
CRRC Sifang Co., Ltd. współpracowała z Qingdao Metro Group i innymi organizacjami w celu opracowania kluczowych technologii, w tym zintegrowanego projektowania dużych i złożonych pierwotnych konstrukcji nośnych z włókna węglowego, wydajnej i taniej produkcji form oraz wszechstronnego inteligentnego wykrywania i konserwacji . To systematyczne podejście pozwoliło stawić czoła wyzwaniom związanym z zastosowaniami inżynieryjnymi i po raz pierwszy w skali światowej umożliwiło zastosowanie materiałów kompozytowych z włókna węglowego w podstawowej konstrukcji nośnej komercyjnych pojazdów metra.
Nadwozie pociągu, rama wózka i inne główne konstrukcje nośne są wykonane z materiałów kompozytowych z włókna węglowego, co znacznie poprawia osiągi pojazdu. Pociąg jest lżejszy i bardziej energooszczędny, ma większą wytrzymałość, większą zdolność dostosowywania się do środowiska oraz niższe koszty eksploatacji i konserwacji w całym cyklu życia, zapewniając różne korzyści techniczne.
Lżejszy korpus, bardziej energooszczędna praca
Dzięki zastosowaniu materiałów kompozytowych z włókna węglowego pojazd uzyskał znaczną redukcję masy. W porównaniu z tradycyjnymi metalowymi pojazdami metra, nadwozie pociągu metra z włókna węglowego jest o 25% lżejsze, rama wózka jest o 50% lżejsza, a całkowita masa pojazdu jest zmniejszona o około 11%. Powoduje to zmniejszenie operacyjnego zużycia energii o 7%, umożliwiając każdemu pociągowi redukcję emisji dwutlenku węgla o około 130 ton rocznie, co odpowiada ponownemu zalesianiu 101 akrów.
Wyższa wytrzymałość, dłuższa żywotność konstrukcji
W pociągu zastosowano nowe, wysokowydajne materiały kompozytowe z włókna węglowego, które nie tylko zapewniają lekkość, ale także zwiększają wytrzymałość nadwozia. Dodatkowo, w porównaniu z komponentami wykonanymi z tradycyjnych materiałów metalowych, rama wózka z włókna węglowego charakteryzuje się większą odpornością na uderzenia i doskonałą odpornością na zmęczenie, wydłużając żywotność konstrukcji.
Większa zdolność adaptacji do środowiska
Lżejsze nadwozie pociągu zapewnia doskonałe właściwości jezdne, nie tylko spełniając bardziej rygorystyczne wymagania dotyczące nacisku osi dla torów, ale także zmniejszając zużycie kół i szyn. Pociąg jest wyposażony w zaawansowaną technologię aktywnego radialnego, która aktywnie kontroluje zestawy kołowe podczas pokonywania zakrętów, znacznie zmniejszając zużycie i hałas kół i szyn. Dodatkowo zastosowano w nim bardziej odporne na zużycie i ciepło ceramiczne tarcze hamulcowe z ceramiki węglowej, co pozwoliło uzyskać redukcję masy przy jednoczesnym spełnieniu rygorystycznych wymagań w zakresie skuteczności hamowania.
Niższe koszty eksploatacji i konserwacji w całym cyklu życia
Dzięki zastosowaniu lekkich materiałów z włókna węglowego i nowych technologii zużycie kół i szyn w pociągu metra z włókna węglowego jest znacznie zmniejszone, co prowadzi do znacznego zmniejszenia wymagań konserwacyjnych zarówno pojazdów, jak i torów. Co więcej, dzięki zastosowaniu technologii cyfrowych bliźniaków stworzono inteligentną platformę obsługi i konserwacji SmartCare dla pociągu z włókna węglowego, umożliwiającą samowykrywanie i autodiagnostykę ogólnego bezpieczeństwa pojazdu, stanu konstrukcji i wydajności operacyjnej. Poprawia to efektywność konserwacji i zmniejsza koszty, co skutkuje 22% redukcją kosztów utrzymania pociągu w całym cyklu życia.
W dziedzinie technologii włókien węglowych do pojazdów szynowych CRRC Sifang Co., Ltd. wykorzystuje swoje zalety przemysłowe i zbudowała kompleksową platformę badawczo-rozwojową, produkcyjną i walidacyjną w wyniku ponad dziesięciu lat zgromadzonych badań i wspólnych innowacji między przemysłem, środowiskiem akademickim i zastosowanie. Zaowocowało to pełnymi możliwościami inżynieryjnymi, począwszy od projektowania i rozwoju konstrukcji z włókna węglowego, po produkcję form, symulację, testowanie i zapewnienie jakości, zapewniając kompleksowe rozwiązanie przez cały cykl życia.
Obecnie pociąg metra z włókna węglowego przeszedł fabryczne testy typu. Zgodnie z planem w ciągu roku zostanie oddany do użytku demonstracyjnego dla pasażerów na linii 1 metra Qingdao.
Obecnie w chińskim sektorze transportu kolei miejskiej minimalizacja zużycia energii i redukcja emisji gazów cieplarnianych przy jednoczesnym stworzeniu wydajnego, niskoemisyjnego systemu zielonej kolei miejskiej jest najwyższym priorytetem rozwoju branży. Stawia to wyższe wymagania w stosunku do technologii lekkich pojazdów szynowych.
Pojawienie się komercyjnych pociągów metra z włókna węglowego spowodowało ewolucję głównych konstrukcji nośnych pojazdów metra, od tradycyjnych materiałów metalowych, takich jak stal i stopy aluminium, do innowacyjnych kompozytów z włókna węglowego. Rozwój ten przełamuje ograniczenia tradycyjnych konstrukcji z materiałów metalowych w zakresie redukcji masy, osiągając znaczący postęp w technologii zmniejszania ciężaru pociągów metra w Chinach. Odegra ważną rolę w promowaniu ekologicznej i niskoemisyjnej transformacji miejskiego transportu kolejowego w kraju oraz pomoże branży kolejowej w osiągnięciu celów związanych z podwójną emisją dwutlenku węgla.
