碳纤维在轨道车辆接线盒中的应用优势分析

  在轨道车辆的电气线路中,电气接线盒是担负着控制系统的电能传输和信号控制与传递的重要装置之一,将电线管与接线盒连接,线管里面的电线在接线盒中连起来,接线盒的盒体就起到保护电线和连接电线的作用,而且转角时也会采用接线盒做为过渡使用。目前轨道车辆中的电气接线盒使用的是铝或不锈钢材质,碳纤维材质因其突出的轻量化效应而受到越来越多的重视,江苏博实借助本文针对轨道车辆用碳纤维电气接线盒的性能优势做一简略的对比和说明。

  1.轻量化效果显著

  同等型号的三种电气接线盒因为材质的不同自重差异明显:不锈钢电气接线盒的重量为37kg,铝电气接线盒的重量为17kg,而碳纤维电气接线盒的重量仅为12.5kg,由三种材料的电气接线盒质量对比可以看出,碳纤维电气接线盒的重量约为铝电气接线盒的73.5%,约为不锈钢电气接线盒的33.8%,减重效果非常突出。

  2.力学性能对比

  不锈钢作为常用的车体材质,能够抗低温,并有较好的抗冲击性,以其作为轨道车辆用的电气接线盒材质,性能上比较安全;铝合金材质,抗低温抗冲击性佳,但是焊接质量要求较高,一旦吊脚焊缝偏短,就容易出现起、收弧熔合不良的缺陷。

  碳纤维电气接线盒在应对温差大、冲击性方面等均优于前两者,碳纤维材质的热膨胀系数小,导热率随温度升高而下降,能耐骤冷、急热,在高低温变化中碳纤维电气接线盒的尺寸基本不会发生变化。

  碳纤维抗疲性能远高于不锈钢和铝接线盒,这是因为金属材料在交变应力作用下,疲劳极限仅为静荷强度的30%-40%,而碳纤维与复合材料结合使用,纤维与基体复合可缓和裂纹扩展,且存在纤维内力再分配的可能性,因而碳纤维复合材料的耐疲劳极限较高,约为静荷强度的70%-80%,并在破坏前有变形显著的征兆。此外,碳纤维接线盒耐酸性好,对酸呈惰性,能耐浓盐酸、磷酸、硫酸等侵蚀。

  3.抗电磁干扰性的技术解决

  不同的金属材料抗干扰性能不同,作为金属来说,其结构本体就能实现电磁屏蔽的效果。铝合金就是电的良导体,对高阻抗电场有很好的屏蔽作用,但其对低阻抗磁场的屏蔽却不够理想,相比之下,不锈钢却对低阻抗磁场却有很好的屏蔽作用。碳纤维作为非金属材料,为了实现箱体的电磁屏蔽,需要进行特别的处理,可采用的是在盒体表面喷涂导电涂料或是在碳纤维材料中贴金属箔,通过将金属箔引出接到车体底架与车体接地装置连接接到大地的方式,都能实现较为理想的抗电磁干扰性。

  综上所述,碳纤维材料无论是机械性能还是生产工艺方面都能够满足轨道交通行业的需求,其轻量化的显著效果将很好地满足轨道车辆轻量化的特殊需求,对促进轨道交通节能减排、减少能耗、提高运营能力等方面具有特殊的意义。