Вагоны поездов Pendolino
Электропоезда семейства Pendolino производства компании Fiat Ferroviaria предназначены для высокоскоростного движения на существующих линиях. Снижение массы тары является определяющим критерием для обеспечения оптимального расположения центра тяжести кузовов вагонов, что очень важно для наклона кузова при движении в кривых с высокой скоростью. Оптимизация массовых показателей стала возможной благодаря широкому использованию многослойных конструкций из композиционных материалов в элементах внутреннего оснащения вагонов.
В качестве поставщика элементов внутреннего оснащения была выбрана компания Testori Technologies, имеющая большой опыт в изготовлении элементов подобного назначения и из аналогичных материалов для самолетов. Компания предложила использовать в поездах Pendolino модульные конструкции из материала Hexlite 310 в ряде изделий, включая боковые перегородки, багажные полки и панели потолка. Hexlite 310 состоит из арамидной ячеистой основы, заключенной между оболочками из стекловолокна, предварительно пропитанного фенольными смолами. Жесткая панель в 2 раза легче (2 кг/м2), в 2 раза прочнее, чем изготовленные из используемых ранее материалов, и отличается повышенной огнестойкостью. По утверждению Testori Technologies, благодаря применению композиционных материалов общую массу кузова вагона поезда Pendolino удалось снизить на 8 т.
Элементы внутреннего оснащения вагонов из многослойных композиционных материалов более конкурентоспособны по сравнению с изготовленными с применением обычных технологий. Модульный принцип обеспечивает быструю сборку, чего невозможно достичь при использовании традиционных материалов. Кроме того, такие конструкции отвечают более строгим требованиям новых нормативных документов (AFNOR NF 16-101, DIN 5510 и других).
Вагоны поездов серии ic 2000
Благодаря совершенствованию процессов изготовления панелей типа сэндвич появилась возможность дальнейшего уменьшения массы за счет оптимизации конструкционных характеристик применяемых материалов. Панели, изготавливаемые компанией Hexcel из алюминиевых сплавов и обеспечивающие восприятие высоких эксплуатационных нагрузок, могут иметь максимальные размеры 3Ч7 м и соответствуют требованиям, обусловленным особыми условиями эксплуатации и обеспечения безопасности (противопожарным, в отношении выделения дыма и токсичных газов).
Hexcel совместно с вагоностроительной компанией Schindler Waggon разработала и освоила выпуск конструкционных панелей для настила несущих полов второго этажа двухэтажных вагонов поездов серии IC 2000 железных дорог Швейцарии.
Эти панели являются элементом конструкции кузова и выполняют функции потолка первого этажа и пола второго. Schindler выдала технические требования, а Hexcel спроектировала панели, отвечающие требованиям по механическим характеристикам и размерам с учетом экономической окупаемости в расчете на весь срок службы (30 лет), установленный в заказе на поставку вагонов. Для одного вагона достаточно восьми панелей типа Hexlite размером 3Ч7 м, толщиной 49 мм и удельной массой 19 кг/м2 с алюминиевыми оболочками и элементами крепления.
Пол из таких панелей на 20 % легче сварного из обычных алюминиевых профилей. Среди прочих преимуществ следует отметить и то, что после сборки масса пола из панелей типа сэндвич не увеличивается в противоположность полу обычной конструкции, масса которого может существенно возрасти в процессе сварки. За счет того что панели поставляются практически в готовом виде, сама сборка значительно ускоряется и упрощается. Кроме того, панели из композиционных материалов менее склонны к появлению усталостных трещин, чем из сварных алюминиевых профилей.
Выводы
Прогнозы относительно применения композиционных материалов на железнодорожном транспорте весьма оптимистичны. Однако для более широкого распространения этих материалов необходимо решить ряд проблем технического и экономического характера. Так, в настоящее время механические характеристики наиболее перспективных углеродных и арамидных волокон еще не в полной мере соответствуют предъявляемым требованиям. Кроме того, их стоимость также слишком высока. Следует также провести дополнительные исследования для определения оптимальных областей применения композиционных материалов в зависимости от их свойств, особенно с точки зрения затрат в расчете на весь срок службы.
A. Kettle et al. Le Rail, 1998, N 68, р. 18 - 23.