Light Structures TD 碳纤维车身：三个创新演示器项目进展及成果

火车车厢用于运送乘客，并作为车辆中所有元素的物理链接。目前的车厢结构主要由钢或铝制成，几乎耗尽了其减轻重量的潜力。因此，需要创新方法来创建更轻的结构，以进一步节省能源并发挥相关优势。实现这一目标的一种方法是通过对车厢壳体的开创性设计，以充分利用复合材料的全部潜力。这项工作包括集成功能，以促进提高能源效率或增加有效载荷能力。

在这里，Light Structures TD 开发并展示了新一代车厢壳体，采用复合材料或其他轻质材料：

解决方案：Talgo 全车身演示器

• 内容：混合车厢的演示，其中端壁由铝制成，而屋顶、侧板和地板/主框架由复合材料制成。

• 工作：创新复合材料的设计、原型制作、测试和验证。

• 结果：开发了一种完整的车厢壳体，以取代 TALGO 350 HST 列车中间车厢的当前铝制车厢。

• 谁受益：现实世界的铁路运营商。

解决方案：Siemens Mobility车身端部演示器

• 内容：基于中级客车的现有设计（西门子移动高速列车平台VELARO）的全尺寸混合动力车厢端部演示。

• 工作：创新复合材料的设计、原型制作、测试和验证。

• 结果：开发了两个滑块端部模块，以替换滑块的两个完整端部。

• 谁受益：现实世界的铁路运营商。

解决方案：阿尔斯通底架主轴箱演示器

• 内容：地铁列车端部车厢或中间车厢的底架区域（“主轴箱”）的全尺寸混合端部结构演示。

• 工作：创新复合材料的设计、原型制作、测试和验证。

• 结果：该演示器旨在取代 C30 Metro 车厢中现有的底架，该车厢目前由铝制成。

• 谁受益：现实世界的地铁列车运营商。

主要结果

• 总体实现减重目标，约实现20%的减重。

• 制造了几个演示器，包括所有必要的工具。

• 由于与复合材料部件的集成过程简化，组件更少。

• 成功完成符合 EN 12663-1（铁路车辆车身最低结构要求）和其他适用标准的测试。

• 模拟方法和标准与测试结果保持一致。

• 铁路和航空部门之间有意义的合作。

• 在整个开发过程中处理了各种材料、制造方法和细分市场。

• 复合材料车壳体在TRL级别进行验证，从TRL4（基本技术组件）到TRL6（原型系统）。

结论

该联盟由机车车辆制造商、一家航空公司、研究中心和一家运营商组成，成功生产了几台全尺寸演示车。这些采用了混合车厢概念，将复合材料和金属部件集成在一起。这种方法实现了减重目标，并证明符合现行铁路标准。

对三个演示器的测试证实，复合材料是结构铁路应用的可行替代品，可为车厢应用减轻约 20% 的重量。

这一经验还催生了一个新的CEN工作组，其任务是定义标准化流程，以促进新材料在铁路应用中的集成。一旦发布，该标准将适用于所有机车车辆及其车载设备，从而简化整个铁路行业对新材料的采用。这一点很重要，因为对于此类用途的复合材料缺乏标准化。

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