复合材料在高速铁路的应用论文

中国高速铁路安全摘要：通过对影响铁路运输安全稳定的“三大因素”(设备、制度、人员)相互关系的探讨，提出消除影响运输安全的不稳定因素，奠定支撑运输安全坚实基础的要求措施。在施工组织过程中，加强整体协调运转，明确结合部的分工和责任，保证铁路运输安全的持续稳定。关键词：铁路运输；安全稳定；因素；设备；施工；影响、影响运输安全的“三大因素”维持铁路运输生产所必备的先进技术设备、完善的规章制度和高素质的运营人员是保证铁路运输安全稳定的“三大因素”。铁路运输企业的设备、制度和人员情况在其安全生产中起至关重要的作用。1)铁路设备对安全的影响。对行车设备的改造施工及故障处理，多数情况需停止信号联锁的使用，要在无联锁的情况下接发列车，操纵台无显示、信号停用、道岔失去联锁，从准备进路、交递凭证、引导接车到区间列车的掌握均由人工来完成，对接发列车安全影响较大。2000年全路发生的17起行车重大、大事故中，有7起(占41．2％)是在施工情况下发生的。设备临时故障是在作业人员无准备的情况下，信号及联锁设备发生变化，一般在水害、雷击、暴风雨雪等自然环境下及设备老化等时，易发生临时故障，对运输安全影响也较大。哈尔滨铁路局每年发生影响接发列车安全的设备故障约1200起。
(2)规章制度对安全的影响。规章制度有遗漏、不严密，与现场实际不符等均会影响运输安全。规章制度不完善的原因主要是：①深入现场实际不够，未能随设备的变化及时修改相应的作业程序及制度；②工务、电务部门不能及时提供相关技术资料，影响车务部门对《车站行车工作细则》的修订、补充和完善，以及有针对性地制定安全防范措施；③没有针对设备的临时变化，及时制定作业办法和安全措施，使作业过程缺乏安全保障。
(3)作业人员对安全的影响。①作业人员对规章制度的掌握或理解有误，影响作业安全；②作业人员不严格执行规章制度，简化作业过程，影响作业安全；③作业人员应变能力差，对突发事件处理不当，影响作业安全。1999年8月2日5：10，哈尔滨铁路局万乐站因3#道岔故障(1—3联动道岔光带和表示灯无显示)，影响上行出站信号不能开放，使用路票发车，5：38 Y212次旅客列车进2道停车，值班员确认3#道岔是定位后，对故障的判定和处理不当，误认为1#道岔也是定位状态，5：40列车启动行至信号机前司机发现l#道岔是反位，停车构成未准备好进路发车的险性事故。
综上所述，在设备改造施工及临时故障等情况下，如果规章制度不完善，设备作业人员应变能力差，就会影响运输安全。因此，强化设备、制度、人员及其相互间的协调配合，是确保运输安全稳定的关键。2、强化“三大因素”的协调管理设备是基础、制度是保证、人员是关键，三者是相辅相承、紧密相联、互相制约的统一体；同时，三者只有在动态的变化中保持相对的协调和稳定，安全才有保证，忽视了三者的动态协调与统一，维持安全稳定的支撑就将倾斜。2．1强化施工管理，提高设备质量从运输安全的角度规范施工，施工单位应严格按施工方案给定的时间进行施工；实施施工、验收质量责任追究，避免低标准的重复施工，尽可能减少施工次数；接收部门要严格执行日常维修、检查制度，及时处理潜在的设备隐患，减少设备故障率。在设备发生意外故障后，能在最短时间(查标定时)内到达现场，进行抢修，及时恢复设备的正常使用。2．2跟踪设备变化，完善规章制度(1)制定符合现场实际的规章制度。随时掌握设备变化情况，以及现场设备的特点和性能，及时修订安全防范措施，修订有关规章制度。(2)完善施工与交接、培训制度。施工部门应有对车站技术管理人员(包括接收部门的工电维修部门)和作业人员进行培训的义务和责任，有跟踪、处理使用中发生意外问题的责任，限定最少跟踪时间；接收部门的维修人员要尽快掌握设备特点、性能和处理故障的能力。(3)严格培训上岗制度。(4)制定特殊情况下，接发列车作业标准。哈尔滨铁路局正在研究制定适合本局设备特点的《正常情况下接发列车作业标准》。2．3强化人员素质，执行作业标准(1)强化岗位相关知识的应知应会培训。制定各工种应知必会范围，定期学习、考核和举行技术比武，引进激励机制和岗位轮岗制度。(2)进行事故案例教育，增强安全第一的思想意识，强化作业人员对规章的理解。(3)强化停电、施工、设备临时故障等情况下《接发列车作业标准》的学习，经常进行非正常情况下接发列车和应急处理能力的实作演练，提高非正常情况下的应变处理能力。(4)施工中严格执行登记、消记制度，严格执行单一指挥的原则。把握好威胁运输安全的3个时候：施工开始的时候、施工完了进行调试的时候、设备临时故障的时候。(5)严格管理，造就一批训练有素，能严格执行规章制度、作业标准化的职工队伍。3消除不稳定因素，奠定坚实安全.“三戒”：一戒推诿扯皮。避免各部门的本位主义，相互扯皮、责任不明易产生安全漏洞；二戒信息梗塞。从提报施工方案到施工的全过程，各系统间、系统内部各业务科室间，以及各工种间要强化信息的沟通与联系，避免不了解情况的盲目作业；三戒各自为战。施工中要考虑各系统间的协调配合，互为提供方便条件。“五强”：①强化施工方案的提报和审批。施工部门提报的施工项目、内容、影响范围、施工时间要准确无误；运输部门对施工方案的编制要科学，避免施工中发生意外事件。②强化总工程师室在施工中的组织协调作用和权威性。③强化施工协调会的作用。所有与施工有关部门汇报的施工准备、配合事项要形成会议纪要，总工程师室负责督促检查落实，任一方未落实均不能施工。④强化车站对施工安全结合部的控制。根据车站设备特点，制定切实可行的安全保障措施。重点把握5个环节：影响范围、关键作业、关键岗位、作业程序、达到标准。⑤强化作业标准的执行。各系统要严格执行施工操作规程和作业标准。施工中严把“七关”：①把住施工协调关。涉及多部门、多单位的施工，对结合部要明确分工、落实责任。②把住请点关。严格落实施工不行车、行车不施工原则，能纳入“天窗”内的维修作业，一律在“天窗”内进行。③把住现场监控关。监控干部要重点检查安全措施的落实情况。④把住施工试验和列车放行关。施工接近尾声时，施工现场和人员易出现忙乱现象，不完全具备开通条件时，坚决不放行列车。⑤把住施工中行车设备运用和控制关。严禁超范围施工，施工方案中没有涉及的行车设备，一律不准动，特别是不准提前动行车设备进行施工准备。⑥把住非正常情况下接发列车作业关。严把施工中的“闭塞、进路、凭证”三关。⑦把住列车运行组织关。机务、车务部门要认真学习《施工方案》，按调度命令正确出示《运行揭示》，编制《施工明示图》；机车乘务员、运转车长要熟悉施工方案，认真抄录《运行揭示》。铁路是大联动机，须各工种协同作业。随着铁路新技术、新设备的大量采用，加强施工过程中设备、制度、人员之间的协调、配合，以及结合部的管理，必能达到自控、互控、他控，保证铁路运输安全的持续稳定。

国内外高铁现状以及高铁特点简介1964年，日本建成世界上第一条高速铁路——东海道新干线，并以时速210km/h投入商业运营。由于修建高速铁路可以带来巨大的社会经济效益，高速铁路的辉煌业绩深受世人瞩目，法国也及时发展了独具特色的可能是目前唯一没有任何盈利色彩而享誉世界的法国产品TGA高速技术，并在1981年率先建成西欧第一条高速铁路。从此TGV一直牢牢占据高速轮轨的速度桂冠，目前的纪录是2007年创下的 公里/小时。欧洲有关部门做出的长远规划是到2015年，全欧高铁铁路总长达到3万公里，其中新建段9100公里，约占30%。 紧接日法之后，德国、意大利、西班牙等都相继修建了高速铁路。并且德国研制独自的ICE（Intercity-Express）机车，美国研制了具有美国特色的Acela。从1972年以后，又相继出现了磁悬浮和摆式列车，而其中的摆式列车由于其性价比较高，有可能是一种在大规模成熟铁路网基础上完成提速的高速铁路技术。 我国的高速铁路研发及建设均起步较晚，但是我国高速铁路建设近几年的发展速度有目共睹，从2008年8月1日我国第一条具有完全自主知识产权的高速铁路——京津城际铁路开通运营，到之后的武广高速铁路、郑西铁路等高速铁路的开工建设及投入运营，我国高铁建设一直得到国家大力的政策支持与资金投入。特别是在过去两年，我国多项高铁建设项目开工并建成投产，宁波～台州～温州、温州～福州、福州～厦门等客运专线相继建成通车，特别是世界上里程最长、时速350公里、全长公里的武广高速铁路开通运营，成为中国高速铁路的又一里程碑。 高速铁路在不长的时期内之所以能取得如此的发展势头，根本原因是基于轮轨系的高速技术充分发挥了既先进又实用的特点，特别是在中长距离的交通中的独特优势。实践表明，高速铁路已是当代科学技术进步与经济发展的象征。高速铁路虽然源于传统铁路，但借助于多项高新技术已全面突破常规铁路的概念，已形成一种能与既有路网兼容的新型交通系统。同时高铁还具有一些其他列车无法比拟的优点：（1）输送能力大：目前各国的高速铁路几乎都能满足最小行车间隔4分钟及其以下（日本可达3分钟）的要求。（2）速度快：法国、日本、德国、西班牙和意大利高速列车的最高运行时速分别达到了300公里、300公里、280公里、270公里和250公里。如果作进一步改善，运行时速可以达到350～400公里。（3）安全性好：高速铁路由于在全封闭环境中自动化运行，又有一系列完善的安全保障系统，所以其安全程度是任何交通工具无法比拟的。（4）受气候变化影响小，正确率高：高速铁路全部采用自动化控制，可以全天候运营，除非发生地震。由于高速铁路系统设备的可靠性和较高的运输组织水平，可以做到旅客列车极高的正点率。（5）方便快捷：高速铁路一般每4分钟发出一列车，日本在旅客高峰时每3分半钟发出一列客车，旅客基本上可以做到随到随走，不需要候车。（6）能源消耗低：如果以“人/公里”单位能耗来进行比较的话。高速铁路为1，则小轿车为5，大客车为2，飞机为7。（7）环境影响好（8）经济效益好：高速铁路投入运行以来，倍受旅客青睐，其经济效益也十分可观。日本东海道新干线开通后仅7年就收回了全部建设资金，自1985年以后，每年纯利润达2000亿日元。德国ICE城市间高速列车每年纯利润达亿马克。法国TGV年纯利润达亿法郎。

中国高铁出口意义非凡，不仅仅是单个产业的“出海”，而是整个产业链条的“走出去”。目前市场规模虽小，但一旦受到海外市场的认可，将重塑中国制造的全球品牌形象，带动产业链上下游细分领域的发展。我们来看看高铁上的材料。对于高速铁路，对新材料的强度、疲劳性能、轻量化、工艺性等提出了更高的要求，新材料的应用主要在以下几个方面。一、铁道车辆1、车体不锈钢打开APP查看高清大图不锈钢主要用镍铬奥氏体不锈钢，由于其高耐蚀性和美观的特点，在日本、美国、前苏联应用较多，在保证强度和刚度前提下，如梁、柱等骨架的板厚由普通钢的一减至一 mm，可减重40%左右。20世纪60年代初，日本率先研制出不锈钢车辆，其轻量、节能、不需涂装，产生了显著的经济效益，目前不锈钢车辆超过5000辆，占全部客车10%以上。主要应用：不锈钢车体由于不易解决车体气密性问题，只用于制造20km/h速度级的车体、及车内承载和装饰件。铝合金打开APP查看高清大图铝的密度小，仅为（属轻金属），约为钢的1/3。由于铝的表面易氧化形成致密而稳定的氧化膜，所以耐蚀性好。铝有较好的铸造性，由于铝的融化温度低，流动性好，易于制造各种复杂外形的零件。铝合金仍然保持了质轻的特点，但机械性能明显提高。主要应用：一是作为受力构件；二是作为门、窗、管、盖、壳等材料；三是作为装饰和绝热材料。铝合金容易加工和具有高度的散热性。特别是车辆引擎部分特别适合使用铝合金材料。这里几乎完全是铝合金的一家天下。此外，铝合金的加工工艺多种多样。通用性较强。从长期来看，铝合金价格适中。铝材价格较高，使得车辆制造成本增加，但由于铝合金使得车辆轻量化，车辆的轻量化带来了运能的增加，耗能的减少，维修的费用降低。有资料显示，交通工具的重量每减少10%，燃料可节约8%。在报废回收时，铝型材产品可以实现100%回收，回收铝型材循环再用可以减少95%的能源消耗。早在20世纪50年代，世界上较发达的一些国家就开始采用铝型材来制造铁路车辆，包括美国、加拿大、日本、俄罗斯、德国和法国等国，目前国内高铁列车车厢已大量使用铝合金材料。业内专家指出，时速300公里以上的高速列车车体必须采用轻量化的铝合金材料，350公里以上的列车车厢除底盘外全部使用铝型材。目前中国铁路客运专线动车组采用的CRHI、CRH2、CRH3、CRH5四种类型中，除CRHI型车体采用的是不锈钢材外，其余3种动车组车体均为铝合金材质。近年来国外有用镁合金、钦合金等航空材料制造车体骨架的尝试，其重量只有铝合金的66%，减重效果明显。但还在考察试验中。复合材料复合材料己开始应用于车辆，且用量不断增加，代表了未来发展趋势。纤维增强树脂基复合材料（FRF）因为高比强度（刚度）、耐疲劳、耐蚀、隔热、阻燃、可设计性强等优点，英国、日本、德国先后在60年代开始应用于非结构件，现在越来越多地应用于各种结构件，例如车休和车头前端部采用玻璃钢、芳纶纤维增强环氧树脂等。目前在西欧，制造铁道车辆用的复合材料中，按纤维种类分，玻璃纤维占58%. 芳族聚酸胺纤维占20%，碳纤维占20%，其他占2%；按树脂的种类分，聚酯占35%，乙烯酸酯占22%，环氧树脂占21%，酚醛树脂占15%，改性的丙烯酸树脂占4%，其他占3%。2、转向架转向架的构架是特别重要的高强度部件，关系到整个车辆安全性。转架必须满足安全、运行舒适度以及耐磨损、易检修等要求。多采用优质碳素钢、低合金低碳高强度钢、耐候钢制造的构架。近来研究热点为高分子复合材料和铝合金制造的构架。3、车辆内装及设备打开APP查看高清大图车辆内装及设备主要有装饰板、厕所、盟洗室、座椅及水箱等，以铝合金和高分子材料为主，如装饰板采用铝合金上叠合一层不燃性的纤维增强塑料，厕所、盟洗室、座椅及水箱还要考虑到卫生和耐腐蚀性，也以不燃性的为佳。二、轮一轨系统车轮与钢轨材料除了要有足够的强度、韧性、耐磨性外，还必须具有耐擦伤、抗剥离的性能。就线路而言，高速铁路区别于一般铁路最主要的特点是曲率半径大、应变速率高、轴重轻和牵引力大，钢轨的磨耗较小，疲劳损伤相对突出，因此对钢轨材料的选择要求较高。对于钢轨材料而言，欧洲铁路一直在合金钢轨上进行研究，如非热处理的Cr-Mo，合金钢轨除了有较高的循环软化抗力外，也有较好的抵杭短波磨损的能力，是今后钢轨材料的重点选择对象之一。此外，还应从钢轨钢的强韧化和纯净化方面进行努力，大力发展全长热处理钢轨、稀土钢轨和降噪降振新钢轨。目前，国外正在研究的贝氏体钢抗剥离性能优于珠光体钢，不过尚处于试验阶段。为了减重，德国正研究组合车轮，即轮心采用FRP，再套上钢质轮和轮箍。1、无砟轨道无砟轨道是当前和今后世界铁路建设发展的趋势和方向。无砟轨道的轨枕本身是混凝土浇灌而成，而路基也不用碎石，可减少维护、降低粉尘、美化环境。铁轨、轨枕直接铺在混凝土路上，水泥枕与铁轨间采取了许多连接稳固的措施。列车时速可达200km以上。高铁轨道水泥枕、铁轨和地基间的连接处均以聚氨酯弹性体填隙、密封，一则使连接稳固，不因受气候变化而位移；二则可起防震和消除噪音作用，增添旅客乘车舒适感。聚氨酯枕木为适应高速列车的提速要求，开发聚氨酯枕木以取代或部分取代混凝土枕木必将是未来的发展趋势。在西欧，该技术已有较成熟的研制和应用经验；在日本，聚氨酯枕木已在高速列车新干线轨道上得到应用。与其他材料相比，聚氨酯枕木具有卓越的耐久性并可降低周期成本。聚氨酯胶黏剂高速列车的生产对聚氨酯胶黏剂的使用需求也大幅增加，聚氨酯在车辆上承担着玻璃粘接、地板粘接、嵌缝填充、密封防水等各种必不可少的作用。按照动车组CRH3为基础，单节车厢用聚氨酯胶约84。07L，折算约合109。3kg。主要应用于车窗玻璃的粘接密封及部分填充部位的密封。聚脲弹性体涂层由于高铁采用无碴轨道，要求防护层不仅具有防水、防渗和抗裂等基本性能，还要能经受火车高速行驶带来的高速、重载、交变冲击等作用。聚脲涂层无接缝，粘结力强，真正做到了整体防水，同时还具有优异的耐磨性、抗冲击、抗开裂、耐紫外光和耐高低温性能，可满足高铁的特殊要求。