鎂合金型材在軌道交通中的應用

中國目前交通現狀

我國有13億人口， 經濟高速發展， 城市化進程加快， 100萬以上人口的城市迅速增加。 人口達300萬以上的城市數量已達43個， 今後5到10年這一數字預計可達50個以上， 再加民用小客車每年又以800萬輛的速度增加。 儘管不少城市框架不斷拉大， 相應的城市道路也在不斷延伸， 但大多省會城市包括一部分地級市的車流， 人流， 物流呈爆發式增長， 擁堵也愈來愈嚴重， 空氣品質也因大量機動車尾氣的排放變得愈來愈差。 種種狀況不僅制約了經濟發展， 還極大地影響了人們的生活品質。

我國軌道交通進入高速發展的時代

軌道交通以其載客量大、準時、快捷、節能、環保愈來愈受到世界各國的普遍重視。 根據南車四方股份總工程師梁建英介紹， 時速300公里的高速列車， 人均百公里能耗僅為3.64度電， 相當於客運飛機的1/12， 小轎車的1/8， 中型客車的1/3， 因此， 世界各國為解決城市擁堵和改善環境， 把發展公共交通擺在首位， 其中又以發展軌道交通為重點。

我國國務院規定：常住人口300萬以上， 財政預算100億以上的塵世可以發展軌道交通， 已有27個城市制定了地鐵或輕軌規劃， 2020年市內軌道交通里程將達3000公里以上。

我國軌道交通進入高速發展的時代

◆另有我國已形成的珠江三角洲、長三角、環渤海、中原城市群、大武漢地區、長株潭等經濟區， 工業聚集， 人口密度大， 為實現一個小時生活圈的目標， 城際軌道交通建設加速。

◆加上我國幅員遼闊， 打造連結省會城市和主要地級市的高鐵客運專線， 實現五縱六橫的高速鐵路網路， 使高鐵運行歷程達到2萬公里以上， 已在抓緊實施。

綜上所述，

我國國情， 軌道交通的優勢， 促使我國軌道交通進入了高速增長時期。

軌道交通的大發展呼喚輕量化

軌道交通車體重量一直是有關使用者關注的重點， 在同等牽引動力的前提下， 只有減輕車體重量， 才能使列車增加有效載荷， 列車起動、制動距離才能縮短，

運行速度才能更快。 以鋼鐵為主要車體材料的列車， 由於車體自身重量很大， 難以高速運行。 自1952年英國工程師將鋁合金型材應用在軌道交通車體製造以來， 軌道交通車體重量較傳統鋼材車體重量減重了25%-30%。 但一列八節車廂組成的高速列車其牽引力高達5500-8800Kw， 因而尋找更輕的金屬材料減輕車體重量， 已成為節能降耗、減輕環境污染的不二選擇。 我國的資源結構、環境壓力、對軌道交通車體輕量化的需求更為迫切。

國內軌道客車關於鎂合金的應用

◆山東華盛榮鎂業科技有限公司的“鎂合金型材在軌道車輛上的應用”項目榮獲國際鎂協2014年度優秀應用獎。 這一獎項不僅是對該廠多年致力於變形鎂合金用於軌道交通的一種肯定，

也為鎂合金型材進一步在軌道交通的應用提供了有利的社會環境。

◆輕量化材料中的優勢使鎂合金在軌道客車應用潛力巨大， 我國某些研究機構和主機廠對鎂合金在列車上的應用做了許多研究和實驗。 如使用AZ91D鎂合金替代動車組PA塑膠製作小桌支臂減輕列車重量。 通過測試得出， 鎂合金小桌支臂可以完全滿足國內動車組使用需求， 亦可滿足動車組的輕量化設計。

現階段軌道客車鎂合金應用的主要研究目標是在大部分非承載零部件上使用鎂合金材料替代鋁合金， 在使用成熟後再發展到承載零部件的應用。

根據鎂合金的性能和特點， 目前鎂合金可以在列車以下結構上進行使用：

·列車內裝型材。 車窗內框架、小桌板及支臂；

·行李架邊框、座椅骨架、臥鋪框架、內部儀錶盤框架；

·撤下裙板、車內間壁面板、車下設備艙底板。

國外軌道客車關於鎂合金的應用

◆法國TGV高速列車已經在TGV Duplex 雙層高速列車座椅上應用了鎂合金鑄件，採用鎂合金鑄件的座椅總數量超過了45000個，應用鎂合金的部件包括座椅小桌面板、座椅扶手、腳踏板、座椅側面面板。採用鎂合金的座椅重量明顯減輕，和原先的鋁合金座椅相比每個雙人座椅由36kg減輕到30kg。鎂合金所需成本不高，減重之後節約了列車運行成本。

◆韓國KTX特快列車在座椅基座上使用了鎂合金板材零件，鎂合金比之前採用鋁合金和玻璃鋼每個座椅減重5kg，並且節省8-10%的成本。

◆日本新幹線列車在輕量化減重技術方面一直處於領先地位。目前日本新幹線N700系列高速列車座椅骨架已經採用鎂合金，包括座椅扶手、中央支撐架、底墊、底座、扶手座、背靠等。使用效果良好，實現了整車減重目的，提升了動車組的動力性能並減少了能耗。

結束語

隨著鎂合金開發和應用研究的發展，鎂合金的性能上會得到不斷提升，未來趨勢是進一步拓展應用領域，從高速列車上的非承載零部件逐漸發展應用到承載零部件，使鎂合金成為高速列車輕量化關鍵材料。

車窗內框架、小桌板及支臂；

·行李架邊框、座椅骨架、臥鋪框架、內部儀錶盤框架；

·撤下裙板、車內間壁面板、車下設備艙底板。

國外軌道客車關於鎂合金的應用

◆法國TGV高速列車已經在TGV Duplex 雙層高速列車座椅上應用了鎂合金鑄件，採用鎂合金鑄件的座椅總數量超過了45000個，應用鎂合金的部件包括座椅小桌面板、座椅扶手、腳踏板、座椅側面面板。採用鎂合金的座椅重量明顯減輕，和原先的鋁合金座椅相比每個雙人座椅由36kg減輕到30kg。鎂合金所需成本不高，減重之後節約了列車運行成本。

◆韓國KTX特快列車在座椅基座上使用了鎂合金板材零件，鎂合金比之前採用鋁合金和玻璃鋼每個座椅減重5kg，並且節省8-10%的成本。

◆日本新幹線列車在輕量化減重技術方面一直處於領先地位。目前日本新幹線N700系列高速列車座椅骨架已經採用鎂合金，包括座椅扶手、中央支撐架、底墊、底座、扶手座、背靠等。使用效果良好，實現了整車減重目的，提升了動車組的動力性能並減少了能耗。

結束語

隨著鎂合金開發和應用研究的發展，鎂合金的性能上會得到不斷提升，未來趨勢是進一步拓展應用領域，從高速列車上的非承載零部件逐漸發展應用到承載零部件，使鎂合金成為高速列車輕量化關鍵材料。