جدیدکامپوزیت نجات بخش صنعت ریلی
کامپوزیت‌ها از جمله مواد نو هستند که کاربرد آن ها در صنعت حمل و نقل ریلی طی سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته و در حال توسعه است. استفاده از قطارهای مسافربری و وسایل حمل و نقل عمومی به شکل وسیعی در بسیاری از شهرهای دنیا گسترش یافته است. از این‌رو توجه و تلاش طراحان به سمت سبک کردن این وسایل و کاهش هزینه های ساخت و نگهداری وسایل حمل و نقل ریلی با عملکرد بالا حرکت کرده است. یکی از راه کارهای مطرح شده، استفاده از کامپوزیت‌ها است. این مواد به واسطه بهبود عملکرد و کارایی قطارها مورد توجه بسیار قرار گرفته اند و توسعه قابل توجهی در این صنعت یافته‌اند.
تاریخچه‌ی استفاده از مواد کامپوزیتی در صنایع ریلی
در سال ۱۹۷۸ و برای اولین بار در جهان، از قطاری رونمایی شد که از مواد کامپوزیتی آلومینیومی با ساختار لانه‌زنبوری بهره می‌برد. این سری از قطارها، اولین تولیدات صنعت ریلی با بهره‌گیری از مواد پیشرفته‌ی کامپوزیتی بودند. لندن اولین شهری بود که این قطارها را به ناوگان ریلی خود اضافه کرد.
چه ارتباطی بین کاهش وزن قطارها و افزایش جمعیت وجود دارد؟
افزایش جمعیت هم‌معنی است با نیاز به وسایل حمل و نقل با ظرفیت بیشتر. و این نیاز خود نیازهایی را برمی‌انگیزد. سرویس بهداشتی‌های عمومی، مخازن آب، پریزهای برق، تهویه‌ی هوا، میز وصندلی و امنیت، همگی از جمله نیازهای اولیه‌ی مسافران به حساب می‌آیند. پیشرفت این امکانات در گذر زمان علت اصلی سنگین شدن قطارها بوده است. برای مثال بد نیست بدانید که میانگین وزن قطارهای امروزی حدود ۴۰ درصد بیشتر از قطارهای اولیه است.
در کدام قسمت های قطار امکان بهره گیری از کامپوزیت‌ها وجود دارد؟
پوسته‌ی بدنه، درب‌های داخلی و خارجی، بوژی‌ها، HVAC، اتصال دهندگان واگن‌ها، کابین راننده و کابین‌های مسافران، پرده‌ها و آسترهای موجود در طراحی داخلی و صندلی‌ها همگی از جمله وسایل و قطعات منتخب برای کاهش وزن با بهره‌گیری از کامپوزیت‌ها هستند.
صندلی‌های کامپوزیتی، درهای ساخته شده از فیبرهای کامپوزیتی، پانل‌های داخلی و پانل سقف، کابینت‌های کامپوزیتی، پوشش کامپوزیتی کف قطار، عایق‌های صدا و حرارت که همگی از جنس فیبرهای کامپوزیتی هستند.
مهندسان مواد با بهره‌گیری از مواد کامپوزیتی در این نواحی، عملا هم وزن قطار و هم هزینه‌ی ساخت آن‌را کاهش می‌دهند.
کامپوزیت‌های هسته‌دار به جنگ نیازهای صنعت ریلی می‌روند!
کامپوزیت‌های هسته‌دار در مقایسه با کامپوزیت‌های معمولی(یکپارچه)، سخت‌تر و سبک‌تر هستند. بالسا، فومکس لانه‌زنبوری، آلومینیوم لانه‌زنبوری، فوم و کامپوزیت‌های پنبه‌ای نمونه‌هایی از کامپوزیت‌های چندهسته به شمار می‌روند.
کامپوزیت‌هایی که انتظار می‌رود در سال جدید نیازهای صنعت‌ریلی را رفع کنند به شرح زیر هستند:
- Phenolic SMC
- Modified expocy glass
- Phenolic carbon (به عنوان هسته‌ی بازدارنده از آتش)
- Thermoplastic materials
این کامپوزیت‌ها همگی تحت استاندارد EN 45545 ساخته می‌شوند.
کامپوزیت‌هایی از جنس آینده
XMTM30 و CYTEK MTM348FR ترکیباتی کامپوزیتی با وزن کم هستند که به‌زودی در ساختارهای ذاخلی و خارجی قطارها استفاده خواهند شد. این کامپوزیت‌ها سیستم‌هایی برپایه‌ی رزین هستند و درکنار هم می‌توانند یک سیستم پایدار زیست تجدیدپذیر را به وجود آورند.
آلومینیوم‌های لانه‌زنبوری
از این دسته از مواد به عنوان جایگزین برای مصالح رایج مانند تخته‌سه‌لا، تولیدات فلزی و قطعات ریخته‌گری استفاده می‌شود. تولید کم هزینه، طول عمر بالا، مقاومت دربرابر عوامل محیطی، بازیافتپذیری، کم وزن بودن و استحکام بالا همگی از مزایای آلومینیوم‌های لانه‌زنبوری به شمار می‌روند. از این مواد برای ساخت درب‌های داخلی و خارجی و پارتیشن‌های جداساز استفاده می‌شود.
مثال‌هایی از کاهش وزن موفق در صنعت ریلی
به‌عنوان اولین مثال می‌توان از قطار AVENTRA نام برد که حدودا ۱۷ تا ۲۸ درصد کاهش وزن را تجربه کرده است. وزن این قطار در نمونه‌های اولیه حدود ۴۲ تن بوده که در پلت‌فرم‌های جدید ۳۰ تن رسیده است. هم‌چنین مصرف انرژی در این مدل نیز ۵۰ درصد کم‌تر شده است.
به عنوان مثالی دیگر می‌توان به نسل جدید قطارهای مسافربری انگستان با نام Alstom XTrapolis اشاره کرد که انتظار می‌رود هم ۲۸ درصد کاهش وزن و هم ۵۰ کاهش مصرف را برای ناوگان ریلی انگلستان به ارمغان بیاورد.
در این‌جا باید اشاره کرد که رمز موفقیت این دست پروژه‌ها، بهره‌گیری از مواد پیشرفته‌ی کامپوزیتی است.
جمع بندی
قطارهای سبک وزن که از ساختارهای کامپوزیتی بهره می‌گیرند، کمترین فرسودگی ریلی را ایجاد می‌کنند. هم‌چنین آسیب‌های وارد بر زیرساخت‌های ریلی را به حداقل می‌رسانند.
مقاومت دربرابر خوردگی، بهبود مصرف انرژی، کاهش هزینه‌ی تولید و کاهش زمان سفر از دیگر نکات مثبت قطارهای کامپوزیتی هستند.
دیدگاه کاربران