全球首列碳纖維地鐵列車上線載客運營

  1月10日，隨著一聲清脆的鳴笛，青島地鐵集團與中車四方股份公司聯(lián)合研制的全球首列碳纖維地鐵列車“CETROVO 1.0碳星快軌”在青島地鐵1號線正式上線，投入商業(yè)運營。“CETROVO 1.0碳星快軌”填補了碳纖維復材在地鐵車輛主承載結構上商用的國際空白，引領我國地鐵列車實現(xiàn)輕量化、綠色化全新升級。

　　國家工信部高新技術司關鍵技術二處處長李宏剛，國家交通運輸部運輸服務司主任胡雪霏，中國城市軌道交通協(xié)會副秘書長王飚，中國城市軌道交通協(xié)會技術裝備委員會副主任兼秘書長黎國清，中國復合材料學會副秘書長王繼輝，北京城市軌道交通學會會長楊廣武，青島市市委常委、副市長王波，青島地鐵集團有限公司黨委書記、董事長張君，中國中車股份公司副總裁劉可安，中國中車股份公司總裁助理寧文澤，中車青島四方機車車輛股份有限公司黨委書記、董事長馬利軍，中車青島四方車輛研究所有限公司黨委書記、董事長孔軍，國家高速列車青島技術創(chuàng)新中心主任梁建英等出席上線儀式。中國商飛公司、大連交通大學、中船719研究所、青島航空技術研究院等科研院校及合作單位代表共同見證這一高光時刻。

　　從“五個更”看碳纖維列車的全新升級

　　“碳星快軌”車體以黑紫黃藍為主色調(diào)，車廂內(nèi)部黑色的碳纖維座椅、扶手桿、司機室操縱臺，科技感十足。當然，“碳星快軌”的“黑科技”遠不止這些。

　　據(jù)中車四方股份公司主任設計師劉金柱介紹，“碳星快軌”的車體、轉向架構架等主承載結構，均采用碳纖維復合材料制造，在全球首次實現(xiàn)了碳纖維復材在地鐵車輛主承力結構上的商業(yè)載客運用。較傳統(tǒng)地鐵，該碳纖維地鐵列車實現(xiàn)全新升級，具有更輕更節(jié)能、乘坐更舒適、強度更高、輪軌磨耗更少、運維成本更低等顯著優(yōu)勢。

　　車身輕更節(jié)能。相較傳統(tǒng)金屬材料車輛，車體減重25%，轉向架構架減重50%，整車減重約11%。車身更輕，跑起來更節(jié)能，運行能耗降低7%，每車每年可減少二氧化碳排放約130噸，相當于植樹造林101畝。

　　乘坐更舒適。得益于碳纖維復合材料的使用，車輛具有更好的減振和隔振效果，行駛更平穩(wěn)。在商用地鐵列車領域首次采用主動徑向轉向架技術，可以主動控制車輪沿著徑向通過曲線，大幅減小過彎道時的“嘯叫”，曲線通過噪聲降低15分貝，車內(nèi)噪聲降低2分貝，運行更安靜。

　　強度更高。與金屬材料車體相比，該碳纖維列車的車體強度更強，安全系數(shù)更高。同時，采用碳纖維復合材料制造的轉向架構架，抗沖擊能力更強，更耐疲勞，結構壽命更長。

　　輪軌磨耗更少。更輕的碳纖維車身，減輕了車輛軸重，輪軌力降低15%以上，從而減少了輪軌磨耗。主動徑向轉向架的使用，也降低了對車輪和軌道的磨耗。

　　運維成本更低。輪軌磨耗更小，車輛輪對和軌道的維護量大幅減少。同時，該車應用數(shù)字孿生技術，搭建了碳纖維列車SmartCare智能運維平臺，實現(xiàn)車輛故障智能檢測、健康狀態(tài)智能評估和修程修制優(yōu)化，降低了檢修成本。通過采用新材料新技術，該車全壽命周期檢修成本降低22%。

　　列車“輕量化”迭代在青島地鐵邁出步伐

　　“碳星快軌”于2021年啟動研制；2024年6月，完成廠內(nèi)型式試驗及4000公里穩(wěn)定測試并發(fā)布；2024年7月至12月，在青島地鐵1號線進行為期6個月的現(xiàn)場線路試驗，共開展整車例行試驗20項、型式試驗36項，經(jīng)過了從系統(tǒng)到整車的全面測試試驗，列車各項性能得到了充分驗證；2024年12月21日，通過上線載客試運營專家評審；2025年1月5日通過第三方獨立安全評估（ISA）。

　　作為先進輕量化材料，碳纖維具有輕質(zhì)、高強度、抗疲勞、耐腐蝕等優(yōu)點，被稱為“新材料之王”。在地鐵車輛領域，碳纖維復合材料此前已應用到非承載、次承載部件，但在主承載結構上的商用尚屬空白。青島地鐵集團與中車四方等單位聯(lián)合攻關，突破碳纖維大型復雜主承載結構一體化設計、高效低成本成型制造、全壽命周期驗證與運維保障等關鍵技術，成功將碳纖維復材應用到商用地鐵車輛主承載結構。

　　輕量化，是降低軌道車輛運行能耗，實現(xiàn)綠色化低碳化的關鍵途徑。碳纖維代表著未來輕量化材料技術發(fā)展方向，碳纖維地鐵列車成功投入商用運營，打破了傳統(tǒng)金屬材料結構減重的瓶頸，實現(xiàn)了我國軌道車輛輕量化技術的迭代升級，將為推動我國城市軌道交通綠色低碳轉型，助力城軌行業(yè)實現(xiàn)“雙碳”目標發(fā)揮重要作用。同時，也將有力拉動復合材料全鏈條產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對于培育軌道裝備新質(zhì)生產(chǎn)力，建設軌道裝備現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系具有重要意義。

　　青島碳纖維復合材料產(chǎn)業(yè)鏈成功落地

　　“碳星快軌”在青島地鐵1號線上線初期，將正常上線載客運營，計劃于山里站始發(fā)，在山里至興國路上下行區(qū)域往返運行。后續(xù)將根據(jù)山里至興國路區(qū)域運行情況，組織投入全線運行。

　　1號線是青島城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃中的大運量骨干線路，是國內(nèi)少見的超長線路，全長60公里，共設置了41座車站，與6條線路實現(xiàn)換乘。線路橫跨膠州灣，串聯(lián)西海岸新區(qū)、市南區(qū)、市北區(qū)、李滄區(qū)、城陽區(qū)五區(qū)，覆蓋鐵路青島站、鐵路青島北站等4大交通樞紐，日均客運量超40萬人次，是青島地鐵名副其實的“頂流”。

　　與既有1號線列車相比，碳纖維列車外觀以炭黑色為基礎色，車頭設有U型燈帶，車身藍黃線條象征海浪與陽光，展現(xiàn)青島這座城市的海濱特色。列車1車廂、6車廂的座椅、立柱、扶手使用碳纖維復合材料，立柱減重50%，客室座椅面板減重20%以上，輕量化成果明顯。同時碳纖維復合材料觸感更加舒適，尤其在冬季，不會覺得冰手。列車車廂內(nèi)地板布增加跳色，照明采用大環(huán)形燈，對于乘客來說，可以直觀感受到列車更加寬敞明亮。

　　青島地鐵以綠色低碳高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展為核心，全力匹配城市發(fā)展，多項工作走在全國、全省前列，形成了包含列車自主運行系統(tǒng)TACS、裝配式建造成套技術、飾面高性能混凝土、復合儲能等一系列綠智創(chuàng)新成果，并已在地鐵6號線全面應用，年節(jié)約成本超8700萬元，取得了良好成效。“碳星快軌”的商業(yè)運營，是青島地鐵在推動綠色低碳高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展方面取得的又一重要成果。這不僅標志著青島市碳纖維復合材料產(chǎn)業(yè)鏈的成功落地，更將加快推動青島市軌道交通產(chǎn)業(yè)鏈實現(xiàn)延鏈、補鏈、強鏈，加快實現(xiàn)新舊動能轉換，助力軌道交通裝備產(chǎn)業(yè)轉型升級。未來，青島地鐵將繼續(xù)以創(chuàng)新驅動發(fā)展，積極培育和發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，為城市軌道交通的高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展貢獻更多的力量。