Применение композиционных материалов на железнодорожном транспорте Исходная ситуация
В последние 30 лет в области композиционных материалов, в частности армированных волокнистых пластиков (FRP), наблюдается быстрый прогресс. Рынок этих материалов подвержен конъюнктурным изменениям, но общие тенденции свидетельствуют о постоянном расширении их использования.
Уникальным достоинством композиционных материалов является высокая удельная (на единицу массы) прочность по сравнению с традиционными конструктивными материалами. Этот фактор является определяющим на транспорте: эффективность применения новых материалов проявляется в облегчении и удешевлении подвижного состава. Согласно прогнозам, в 2000 г. более трети общего объема выпуска композитов будет использовано в изготовлении технических средств наземного транспорта.
Даже с учетом неоспоримых преимуществ легких и прочных материалов отношение к ним на железнодорожном транспорте до недавнего времени было довольно консервативным, хотя первые попытки применения композиционных материалов для замены металла делались более 40 лет назад. В Германии с 1955 г. проводились эксперименты с рамами тележек из композитов. Одна британская компания в 60-х годах изготовила из стеклопластика (GRP) двери для вагонов пригородных поездов. Несмотря на многообещающие перспективы, хрупкость существовавших в то время пластиков ограничивала применение композиционных материалов на железнодорожном транспорте чисто декоративными целями. Все же внедрение композитов постепенно расширялось, но в основном для изготовления элементов подвижного состава, не несущих основные нагрузки.
Анкетирование
С целью более глубокого изучения современных тенденций в выборе материалов в журналах Reinforced Plastics и International Railway Journal была опубликована специальная анкета. Результаты анкетирования использованы для анализа существующего рынка и оценки потенциальных возможностей новых композиционных материалов.
Всего было получено 70 ответов из 20 стран. Европа и Северная Америка были представлены относительно слабо. И наоборот, уровень интереса, проявленный странами азиатско-тихоокеанского региона, превзошел все ожидания. Это свидетельствует о благоприятных перспективах распространения композиционных материалов в указанном регионе. Так, в 1995 г. на него приходилось 24 % общего потребления стекловолокна, к 2000 г. ожидают увеличения доли до 28 %. В связи с интенсивностью роста спроса, в 2 раза большей, чем в Северной Америке или Европе, неудивительно, что инвесторы проявляют готовность к развитию производства пластиков в этом регионе, который станет, по-видимому, самым обширным рынком композитов на рубеже XXI в., и их производство и потребление здесь к 2000 г. превысит соответствующие показатели Западной Европы. Особый интерес к анкетированию проявила Индия, откуда пришло примерно 20 % общего числа анкет из Азии. Это во многом объясняется тем, что, например, ежегодный прирост потребления GRP в Индии (15 %) почти в 3 раза больше, чем среднемировой (5 - 6 %).
По мнению экспертов, железнодорожный транспорт займет, наряду с другими видами общественного транспорта, определенную нишу рынка композиционных материалов.
Общее число ответов может рассматриваться как недостаточно представительное и характеризующее ситуацию в узком секторе отрасли. От производителей композиционных материалов поступило 62 % ответов, 38 % пришлось на долю поставщиков составляющих материалов, главным образом армирующих и смол. Тем не менее удалось определить гамму продуктов для применения на железных дорогах на настоящий момент. Отмечалось, в частности, что легкость формовки деталей сложной конфигурации в сочетании с отличными эстетическими и хорошими механическими характеристиками FRP дают этому материалу особо благоприятные перспективы. Так, на FRP приходится 8 % (около 3 т) массы типового пассажирского вагона междугородных сообщений Intercity железных дорог Великобритании.
Приведенные ниже соображения основаны на материалах анкетирования.