“穿上”碳纤维，地铁轻装前行
尚克明
山东青岛地铁1号线今年1月上线了“CETROVO1.0 碳星快轨”地铁列车(以下简称“碳星快轨”)。碳星快轨首次采用碳纤维复合材料作为车体和转向架构架等主承载结构的主要材料，是全球首列实现工程化应用、商业化运营的碳纤维地铁车辆。
数据能更好说明成果：减重11%，运行能耗降低7%，每列列车每年大约能减少130吨二氧化碳排放；行驶过程中，曲线通过噪声降低15分贝，车内噪声也能降低2分贝以上；全寿命周期检修成本降低22%……
碳星快轨如何实现这些出色的性能？
以往列车的主承载结构，大多使用金属材料，重且不够灵活。碳星快轨采用碳纤维一体化设计技术，把各部分结合成一个整体，像是给列车打造了一副轻盈又坚固的“超级骨架”。打个比方，以前的列车像是用许多积木搭建的，碳星快轨则像是一整块精心雕琢的“超级积木”。这种设计不仅给列车脱掉了沉重的“盔甲”，换上了轻便的“运动装”，还增强了整体的结构强度，让列车在行驶中更加安全稳定，不容易出现变形等问题，为列车的节能、安全运行打下了坚实基础。
提起碳纤维材料，很多人首先想到的就是贵。碳星快轨的碳纤维成型制造过程突破了这种认知。拉挤成型工艺就像制造米花筒一样，一下子拉挤出几十米长的碳纤维车体边梁；编织和缠绕工艺就像自动毛衣编织机，利用编织设备灵巧的“双手”把复杂外形的构架横梁和侧梁制造出来……高效率的碳纤维制造设备、低成本的碳纤维制造能力，大幅降低了碳纤维材料制造成本。
碳星快轨在降低运维成本方面也做出了努力。碳纤维材料和先进的设计技术，让列车整体结构更加可靠，不容易出现故障。列车上配备的智能监测系统，像一名24小时在线的“医生”，能够实时监测列车各个部件的运行状态，一旦发现异常，就会立刻发出警报，让维修人员提前做好准备，避免了因故障导致的长时间停运和维修。
凭借碳纤维一体化设计技术、碳纤维成型制造能力等方面的突破，碳星快轨成为安全、节能、舒适且低成本的新一代轨道交通车辆。碳星快轨成功上线运营，是轨道交通领域的一次巨大创新，预示着未来轨道交通车辆将朝着更环保、更智能的方向迈进。
(作者为中车四方股份公司主任设计师，本报记者侯琳良采访整理)
《 人民日报 》( 2025年05月24日 05 版)