曝一下“光谷量子號”看得見、看不見的“科技料”
充滿未來感的外形，富于靈動美的曲線，極具科技感的碳黑色車窗，遠遠望去，還以為是哪部科幻大片里的超能力人物化身成了列車——近日，由中車長春軌道客車股份有限公司(以下簡稱中車長客)研制的全球首列商業運營復合材料車體城市軌道車輛“光谷量子號”，在中國(長春)軌道交通展上首次面向公眾展出，吸引了無數的眼球。
不過，這輛列車可不是個徒有其表的花架子，它可是很有“科技料”。
說起它的科技含量，中車長客的車體研發部部長馬艷波侃侃而談：“‘光谷量子號’最重要的兩大核心技術，一個是全碳纖維復合材料的車體，一個是超能電容存儲技術，這都是我們國內的首創，在軌道交通行業上的首次應用。
把碳纖維從“天上”用到“地下”
“眾所周知，航天領域因為所需的輕量化水平非常高，所以很多產品都在應用碳纖維復合材料，而這種復合材料的成本往往要高得多。”馬艷波介紹，而地鐵車輛眼下并沒有這么急迫的輕量化需求，但是隨著科技的進步、軌道車輛的發展、國家節能減排的需要，“對于列車的輕量化要求越來越高，所以我們打造了這輛全碳纖維復合材料的列車。”
歷經兩年半的研發，“光谷量子號”才得以問世。“這是我們首次在軌道行業上嘗試使用碳纖維，因為沒有可借鑒的標準和規范，只能參考航空航天、風電葉片等其他領域的經驗，所以從設計、計算、制造到檢測，全部都是邊摸索邊制造。”中車長客高級工程師周偉旭說。
相比由機器制造的傳統金屬列車，由于沒有現成的經驗和成熟的技術，這輛碳纖維列車幾乎全部采用手工打造——以一個部件為例，工人要將由碳纖維復合材料構成的里蒙皮、外蒙皮進行鋪層，每鋪3層還要抽一次真空，在不斷的鋪層后再進入固化，如此一來，難度自然加大。
不僅如此，周偉旭感慨道，材料標準、設計準則、工藝指南、質檢標準、試驗判定和維護策略等方面，都沒有經驗可循，“但是這次我們創造性地探索了碳纖維在軌道交通行業的應用，也為國內建立完整的軌道行業標準打下了基礎”。
不負眾望的是，碳纖維復合材料車體不但生產成功，還體現了明顯優于金屬車體的特點：整車較同類不銹鋼車體減重約30%，而且無論是運載能力、能源消耗、壽命成本，或者是噪聲、減震、舒適度等乘客感受方面，都極大地體現了優勢。“現在我們可以說，這個碳纖維復合材料的設計、工藝生產制造以及整個未來實現產業化的產業鏈，我們都已經具備了。”馬艷波說。
超能電容充電2分鐘續航10公里
“這款列車還有個顯著特點，就是全線沒有供電網。我們在全國首創了超能電容存儲技術，能夠讓列車快起快停，在著急使用的情況下，充電兩分鐘，就能滿載368名乘客，運行10公里以上。”中車長客的高級工程師王明舉介紹。
在電動汽車中，多數采用的都是氫電池、鋰電池或者電容等技術，這些電池、電容通過儲存和釋放能量驅動汽車，而超能電容存儲技術就是把電容和電池的技術結合在一起，實現對列車的驅動。對于軌道客車而言，瞬間啟停的需求要遠高于普通汽車，這就需要超能電容來實現。
“比如這個列車要加速，它需要的瞬間功率就很大。單獨用電容容量不夠，單獨用電池瞬間功率又不夠，所以我們就把電池和電容結合在一起創造了超能電容，能夠實現列車的快起快停。”馬艷波說，高鐵的加速度一般是0.3—0.5之間，而這列車能達到1.5左右，是高鐵的10倍，“因為我們每站的間距大概600米左右，所以這個技術完全滿足了城市交通的需求。”
輕量化的材料、超能電容的技術，在降低了車輛自重的同時，更是有效降低了能耗。馬艷波介紹：“根據我們初步保守估算，這輛列車運行30年至少能節省40萬度電以上，無論是成本的降低或是節能環保的作用，都是非常明顯的。”(馬維維)
