TRB轻量化结构:轨道中的复合材料

在采访中，AZoM采访了TRB轻量结构公司的铁路首席工程师Lyndon Newman，谈论了TRB复合材料在铁路行业的应用。

您能否概述TRB轻量级结构在铁路行业的历史？

TRB一直在制造轨道车辆50年来。据我所知，我们制造的最古老的零件是为45年前左右开放服务的地下列车。这些列车最近被停职并销售给另一家公司进行翻新，现在被用作电池供电的火车，具有相同的门。

TRB轻量结构公司生产什么类型的列车?

TRB生产任何基于交通的产品，包括有轨电车、地下和地面列车、通勤列车和高速列车。这在很大程度上取决于性能和客户需求。

轻型结构通常由粘结组件制造(通常是铝皮和蜂窝)。我们制造的纤维复合结构适合于重量至关重要的高速列车。粘接复合材料结构的价格可能不如粘接金属结构有竞争力，但你所获得的是一个更可持续的结构，持续时间更长，需要更少的维护。

我们的轻型结构也出现在地下火车的车门结构和有轨电车的部件，地板，天花板和内墙。我们的工作与各种各样的组件和应用程序-这一切取决于客户的要求。

在铁路环境的设计和制造方面有哪些挑战?

设计的最大挑战之一是重量和性能。在历史上，他们使用大块的金属、铸铁和木材，然后组装起来制造机车和车厢。这在过去是令人满意的，但它需要大量的能源来移动由如此沉重的材料制成的火车，现在铁路部门，以及所有的交通部门，正在寻求更绿色的解决方案，更低的排放和更好的环境。亚博网站下载因此，考虑到这一点，为车辆提供重量减轻的产品是一个巨大的好处，列车越轻，驱动它所需的能量就越少。轻型列车不仅可以利用现有的电力供应，还可以使用氢等替代能源，从而更有效地运行。

由于复合材料和粘接组件可以通过将轻质材料组合在一起来生产，我们也可以提供提供必要性能特性的选择。亚博网站下载

当TRB最初开始与客户合作时，一个关键的挑战是负载需求。列车必须按照特定的标准运行，这包括几个测试，如冲击、碰撞、火灾、声学测试，可能还有热测试。开发一个能够满足所有这些要求的组件需要经验和知识。根据列车运行地点的不同，这些要求可能会严格得多，例如，地下列车可能比地上列车有更严格的防火要求。

我们生产的所有产品都能满足所有相关标准。我们提供概念、设计和材料选择建议，并通过我们所说的“验证”测试。在验证过程中，我们会进行全范围的火灾、冲击和负载测试。冲击测试特别有趣，因为它使用特殊的空气炮，在近距离发射一枚射弹，最高时速300公里，进入一个外部结构部件，非常令人印象深刻!

内部结构通常不需要这样的测试，因为车辆的外壳可以保护它们，但我们仍然需要考虑几个潜在的情况。例如，如果火车脱轨了，或者一个人或一件行李掉下来撞到了厕所的门(我们常见的部件之一)，会发生什么?这些都是通勤者在火车上来来往往时认为理所当然的事情，但它们是设计中不可或缺的考虑因素。

现在火车旨在追溯到新的40年。对于任何组件来说，这是持续的很长一段时间，所以我们必须确保我们提供的内容能够在车辆的生命周期内达到苛刻的铁路环境。

TRB轻量级结构如何帮助客户解决这些挑战？

TRB设计并创造了一个无数的火车组件，包括楼层，门，天花板，隔板等，这些组件在每天旅行的列车上都可以看出，包括日立IEP火车在伟大的西部和东海岸主线路线上运营的火车．

在做这些项目时，我们会研究最有效的方法，并记录所有必要的信息，详细说明迎接挑战的最佳方法，专注于质量和性能。然后，我们利用这些经验和我们独特的专业知识来告知客户我们的产品可以实现什么，他们可以做什么，他们将如何在实践中工作，以及产品可以提供什么来增强客户的项目。

我们制造的许多产品倾向于是结构部件，基于厕所小隔间和火车车厢之间的隔板等特征。这些也通常由粘合复合夹层结构制成（历史上由胶合板制成）。

轻量化结构的设计对能源结构有何影响?

现在的火车车厢又大又重，需要很大的动力才能移动。当这些东西的重量减轻时，运动就会变得容易得多。一列火车上可以有2节到11节车厢，这意味着大量部件的总重量可达数百吨。

复合材料提供了减轻整体重量的理想方法。例如，大多数通勤列车都有扶手供乘客抓住，这些扶手一般由三到四毫米的钢制成。我们最近开发了一种碳纤维复合抓斗轨道，用于地下列车。我们计算出，对于每节车厢，我们可以节省一公吨的材料重量(基于超过40个抓斗轨道的就位)。在9节车厢排成一排的情况下(称为耙式)，可以节省9吨的重量——这意味着电动发动机或柴油发动机将不需要花费几乎相同的力气来移动火车。从逻辑上讲，当发动机不需要如此努力工作时，能源消耗会更少，排放也不会那么高，这对环境更有利。

TRB在铁路行业的下一个目标是什么?

轨道行业仍然花时间远离传统的物品方法，这些方法是由铸铁和钢等较重材料制成的。亚博网站下载我在这个行业工作了35年，它只在过去10年中，使用较轻的材料已经开始变得普遍。亚博网站下载

交通工具越远离化石燃料驱动的车辆(如柴油发动机)，转向更环保的能源，车辆的能效就越高。为了提高效率，我们需要考虑这篇文章中提到的材料以及正在开发的更奇特的复合材料。亚博网站下载

一个很好的例子是，去年，我们和西米德兰兹郡的一个客户完成了一个项目，他们正在建造他们所说的“非常轻轨车辆”。我们很幸运地建造了车身，车身很大，长3米，宽3米，碳纤维，蜂窝结构，还有开窗。这些都是由完全复合材料制成的，所以不需要焊接或大型金属件，除了一些小支架。亚博网站下载这辆原型轻轨电车主要由轻型复合结构组成，有可能在城镇中心围绕现有的交通基础设施运行。这是一个创新和令人兴奋的轻轨车辆的新方向，我们很高兴成为这个项目的一部分。

总体而言，我认为将有移动到更高的技术，也许更具成本效益的复合材料。Composites tend to be not as competitively priced as their metallic counterparts because of the nature of the material and the associated processes, but TRB has recently developed a new system that allows us to produce composites in what we refer to as ‘fast-pressed cure’ method. Making it now possible to produce high volume parts faster and more cost-effectively than we could previously due to automating the process.

由于成本效益的提高，碳纤维和玻璃纤维复合材料在未来10-15年内将比金属复合材料更加普遍，因为先进的运输系统将成为常态。

你认为复合材料会进入普通消费者市场吗?

复合材料已经存在于许多地方。从技术上讲，复合材料包括来自GRP的一切，用于使浴缸与水工业中发现的各种部件中使用的材料。亚博网站下载

在公共领域中发现了诸如碳纤维和玻璃纤维预浸料的高端复合材料，但由于成本，它们倾向于保留更多高端应用程序 - 这些不是您经常看到的东西。例如，汽车的仪表板可包括碳纤维外观饰面，但在许多情况下，这是一种印刷的高压层压板，类似于家庭桌面上使用的高压层压板。

复合材料可以在高端摩托车和汽车上找到。碳纤维之所以被使用，是因为人们喜欢它的外观，但它还有一个额外的好处，即与钢材相比，它具有特别强、特别硬、持久和卓越的性能特性。

如果您曾经去过伦敦的眼球缆车，所有地板结构面板都是由亨廷顿的TRB建造的，这些面板由蜂窝复合材料制成。伦敦眼的所有者希望轻巧的结构出于明显的原因;因为如果不是太重，那么一个持续的车轮效果很好！

复合材料在日常生活中找到，但它们往往是隐藏的。我总是将行业称为隐形行业，因为它到处都是，但你不能总是看到它。

对应聘者

Lyndon Newman是TRB轻质结构公司的铁路首席工程师，他的职业生涯可以追溯到1996年。在这段时间里，他负责为铁路行业的OEM提供主要的内部解决方案。这些项目包括阿尔斯通(Alstom)的west coast Pendolino的内饰产品，伦敦地铁(London Underground)的SSL“M”门设计，以及最近监督自行车存储单元的设计;厨房和隔墙包装为800/801级内饰日立。

该信息来源于TRB轻质结构有限公司提供的材料，并经过审核和改编。亚博网站下载

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