1月10日上午，伴隨著一聲清脆的鳴笛，青島地鐵集團(tuán)與中車四方股份公司聯(lián)合研制的全球首列碳纖維地鐵列車“CETROVO 1.0碳星快軌”在青島地鐵1號線正式上線，投入商業(yè)運(yùn)營。“CETROVO 1.0碳星快軌”填補(bǔ)了碳纖維復(fù)材在地鐵車輛主承載結(jié)構(gòu)上商用的國際空白，引領(lǐng)我國地鐵列車實(shí)現(xiàn)輕量化、綠色化全新升級。
上線儀式現(xiàn)場。
國家工信部高新技術(shù)司關(guān)鍵技術(shù)二處處長李宏剛，國家交通運(yùn)輸部運(yùn)輸服務(wù)司主任胡雪霏，中國城市軌道交通協(xié)會(huì)副秘書長王飚，中國城市軌道交通協(xié)會(huì)技術(shù)裝備委員會(huì)副主任兼秘書長黎國清，中國復(fù)合材料學(xué)會(huì)副秘書長王繼輝，北京城市軌道交通學(xué)會(huì)會(huì)長楊廣武，青島市市委常委、副市長王波，青島地鐵集團(tuán)有限公司黨委書記、董事長張君，中國中車股份公司副總裁劉可安，中國中車股份公司總裁助理寧文澤，中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司黨委書記、董事長馬利軍，中車青島四方車輛研究所有限公司黨委書記、董事長孔軍，國家高速列車青島技術(shù)創(chuàng)新中心主任梁建英等出席上線儀式。中國商飛公司、大連交通大學(xué)、中船719研究所、青島航空技術(shù)研究院等科研院校及合作單位代表共同見證這一高光時(shí)刻。
從“五個(gè)更”看碳纖維列車的全新升級
“碳星快軌”車體以黑紫黃藍(lán)為主色調(diào)，車廂內(nèi)部黑色的碳纖維座椅、扶手桿、司機(jī)室操縱臺(tái)，科技感十足。當(dāng)然，“碳星快軌”的“黑科技”遠(yuǎn)不止這些。
全球首列碳纖維地鐵列車“CETROVO 1.0碳星快軌”上線運(yùn)營。
據(jù)中車四方股份公司主任設(shè)計(jì)師劉金柱介紹，“碳星快軌”的車體、轉(zhuǎn)向架構(gòu)架等主承載結(jié)構(gòu)，均采用碳纖維復(fù)合材料制造，在全球首次實(shí)現(xiàn)了碳纖維復(fù)材在地鐵車輛主承力結(jié)構(gòu)上的商業(yè)載客運(yùn)用。較傳統(tǒng)地鐵，該碳纖維地鐵列車實(shí)現(xiàn)全新升級，具有更輕更節(jié)能、乘坐更舒適、強(qiáng)度更高、輪軌磨耗更少、運(yùn)維成本更低等顯著優(yōu)勢。
車身輕更節(jié)能。相較傳統(tǒng)金屬材料車輛，車體減重25%，轉(zhuǎn)向架構(gòu)架減重50%，整車減重約11%。車身更輕，跑起來更節(jié)能，運(yùn)行能耗降低7%，每車每年可減少二氧化碳排放約130噸，相當(dāng)于植樹造林101畝。
乘坐更舒適。得益于碳纖維復(fù)合材料的使用，車輛具有更好的減振和隔振效果，行駛更平穩(wěn)。在商用地鐵列車領(lǐng)域首次采用主動(dòng)徑向轉(zhuǎn)向架技術(shù)，可以主動(dòng)控制車輪沿著徑向通過曲線，大幅減小過彎道時(shí)的“嘯叫”，曲線通過噪聲降低15分貝，車內(nèi)噪聲降低2分貝，運(yùn)行更安靜。
強(qiáng)度更高。與金屬材料車體相比，該碳纖維列車的車體強(qiáng)度更強(qiáng)，安全系數(shù)更高。同時(shí)，采用碳纖維復(fù)合材料制造的轉(zhuǎn)向架構(gòu)架，抗沖擊能力更強(qiáng)，更耐疲勞，結(jié)構(gòu)壽命更長。
輪軌磨耗更少。更輕的碳纖維車身，減輕了車輛軸重，輪軌力降低15%以上，從而減少了輪軌磨耗。主動(dòng)徑向轉(zhuǎn)向架的使用，也降低了對車輪和軌道的磨耗。
運(yùn)維成本更低。輪軌磨耗更小，車輛輪對和軌道的維護(hù)量大幅減少。同時(shí)，該車應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)，搭建了碳纖維列車SmartCare智能運(yùn)維平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)車輛故障智能檢測、健康狀態(tài)智能評估和修程修制優(yōu)化，降低了檢修成本。通過采用新材料新技術(shù)，該車全壽命周期檢修成本降低22%。
列車“輕量化”迭代在青島地鐵邁出步伐
“碳星快軌”于2021年啟動(dòng)研制；2024年6月，完成廠內(nèi)型式試驗(yàn)及4000公里穩(wěn)定測試并發(fā)布；2024年7月至12月，在青島地鐵1號線進(jìn)行為期6個(gè)月的現(xiàn)場線路試驗(yàn)，共開展整車?yán)性囼?yàn)20項(xiàng)、型式試驗(yàn)36項(xiàng)，經(jīng)過了從系統(tǒng)到整車的全面測試試驗(yàn)，列車各項(xiàng)性能得到了充分驗(yàn)證；2024年12月21日，通過上線載客試運(yùn)營專家評審；2025年1月5日通過第三方獨(dú)立安全評估（ISA）。
全球首列碳纖維地鐵列車駛出青島地鐵1號線車輛段。
作為先進(jìn)輕量化材料，碳纖維具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、抗疲勞、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，被稱為“新材料之王”。在地鐵車輛領(lǐng)域，碳纖維復(fù)合材料此前已應(yīng)用到非承載、次承載部件，但在主承載結(jié)構(gòu)上的商用尚屬空白。青島地鐵集團(tuán)與中車四方等單位聯(lián)合攻關(guān)，突破碳纖維大型復(fù)雜主承載結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)、高效低成本成型制造、全壽命周期驗(yàn)證與運(yùn)維保障等關(guān)鍵技術(shù)，成功將碳纖維復(fù)材應(yīng)用到商用地鐵車輛主承載結(jié)構(gòu)。
輕量化，是降低軌道車輛運(yùn)行能耗，實(shí)現(xiàn)綠色化低碳化的關(guān)鍵途徑。碳纖維代表著未來輕量化材料技術(shù)發(fā)展方向，碳纖維地鐵列車成功投入商用運(yùn)營，打破了傳統(tǒng)金屬材料結(jié)構(gòu)減重的瓶頸，實(shí)現(xiàn)了我國軌道車輛輕量化技術(shù)的迭代升級，將為推動(dòng)我國城市軌道交通綠色低碳轉(zhuǎn)型，助力城軌行業(yè)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)發(fā)揮重要作用。同時(shí)，也將有力拉動(dòng)復(fù)合材料全鏈條產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對于培育軌道裝備新質(zhì)生產(chǎn)力，建設(shè)軌道裝備現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系具有重要意義。
青島碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈成功落地
“碳星快軌”在青島地鐵1號線上線初期，將正常上線載客運(yùn)營，計(jì)劃于山里站始發(fā)，在山里至興國路上下行區(qū)域往返運(yùn)行。后續(xù)將根據(jù)山里至興國路區(qū)域運(yùn)行情況，組織投入全線運(yùn)行。
1號線是青島城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃中的大運(yùn)量骨干線路，是國內(nèi)少見的超長線路，全長60公里，共設(shè)置了41座車站，與6條線路實(shí)現(xiàn)換乘。線路橫跨膠州灣，串聯(lián)西海岸新區(qū)、市南區(qū)、市北區(qū)、李滄區(qū)、城陽區(qū)五區(qū)，覆蓋鐵路青島站、鐵路青島北站等4大交通樞紐，日均客運(yùn)量超40萬人次，是青島地鐵名副其實(shí)的“頂流”。
與既有1號線列車相比，碳纖維列車外觀以炭黑色為基礎(chǔ)色，車頭設(shè)有U型燈帶，車身藍(lán)黃線條象征海浪與陽光，展現(xiàn)青島這座城市的海濱特色。列車1車廂、6車廂的座椅、立柱、扶手使用碳纖維復(fù)合材料，立柱減重50%，客室座椅面板減重20%以上，輕量化成果明顯。同時(shí)碳纖維復(fù)合材料觸感更加舒適，尤其在冬季，不會(huì)覺得冰手。列車車廂內(nèi)地板布增加跳色，照明采用大環(huán)形燈，對于乘客來說，可以直觀感受到列車更加寬敞明亮。
青島地鐵以綠色低碳高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展為核心，全力匹配城市發(fā)展，多項(xiàng)工作走在全國、全省前列，形成了包含列車自主運(yùn)行系統(tǒng)TACS、裝配式建造成套技術(shù)、飾面高性能混凝土、復(fù)合儲(chǔ)能等一系列綠智創(chuàng)新成果，并已在地鐵6號線全面應(yīng)用，年節(jié)約成本超8700萬元，取得了良好成效。“碳星快軌”的商業(yè)運(yùn)營，是青島地鐵在推動(dòng)綠色低碳高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展方面取得的又一重要成果。這不僅標(biāo)志著青島市碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈的成功落地，更將加快推動(dòng)青島市軌道交通產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)延鏈、補(bǔ)鏈、強(qiáng)鏈，加快實(shí)現(xiàn)新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換，助力軌道交通裝備產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。未來，青島地鐵將繼續(xù)以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，積極培育和發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，為城市軌道交通的高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)更多的力量。 （青島日報(bào)/觀海新聞?dòng)浾? 劉蘭星/文 趙健鵬/圖 通訊員 鄧旺強(qiáng) ）
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