تم إطلاق أول قطار أنفاق تجاري مصنوع من ألياف الكربون في العالم رسميًا ومن المتوقع أن يتم تشغيله خلال العام.
في 26 يونيو، أطلقت شركة CRRC Sifang Co., Ltd. ومجموعة مترو تشينغداو رسميًا قطار "CETROVO 1.0 Carbon Star Express"، وهو قطار مترو أنفاق من ألياف الكربون تم تطويره لخط مترو تشينغداو 1. هذا القطار هو الأول من نوعه في العالم. قطار مترو أنفاق من ألياف الكربون مصمم للتشغيل التجاري. ويزن أقل بنسبة 11% من مركبات مترو الأنفاق التقليدية، مما يوفر مزايا كبيرة من حيث كونه أخف وزنًا وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة، مما يؤدي إلى ترقية خضراء جديدة لقطارات الأنفاق.
في مجال تكنولوجيا النقل بالسكك الحديدية، يعد تخفيف وزن المركبات - أي تقليل وزن الجسم قدر الإمكان مع ضمان أداء المركبة لتقليل استهلاك الطاقة التشغيلية - تقنية رئيسية لتحقيق مركبات سكك حديدية صديقة للبيئة ومنخفضة الكربون.
تستخدم مركبات مترو الأنفاق التقليدية في المقام الأول معادن مثل الفولاذ وسبائك الألومنيوم، والتي تواجه قيودًا على تقليل الوزن بسبب خصائص المواد. تتميز ألياف الكربون، المعروفة باسم "ملك المواد الجديدة"، بمزايا مثل الوزن الخفيف، والقوة العالية، ومقاومة التعب، ومقاومة التآكل. قوتها تزيد عن خمسة أضعاف قوة الفولاذ، في حين أن وزنها أقل من ربع وزن الفولاذ، مما يجعلها مادة ممتازة لمركبات السكك الحديدية خفيفة الوزن.
تعاونت شركة CRRC Sifang Co., Ltd. مع مجموعة Qingdao Metro Group وغيرها من المؤسسات لمعالجة التقنيات الرئيسية، بما في ذلك التصميم المتكامل للهياكل الحاملة الأساسية الكبيرة والمعقدة المصنوعة من ألياف الكربون، وتصنيع القوالب بكفاءة ومنخفضة التكلفة، والكشف والصيانة الذكية الشاملة. . وقد عالج هذا النهج المنهجي تحديات التطبيقات الهندسية وحقق، لأول مرة على مستوى العالم، استخدام المواد المركبة من ألياف الكربون في الهيكل الحامل الأساسي لمركبات مترو الأنفاق التجارية.
تم تصنيع جسم القطار وإطار العربة والهياكل الأساسية الأخرى الحاملة للحمولة من مواد مركبة من ألياف الكربون، مما أدى إلى ترقية كبيرة في أداء السيارة. القطار أخف وزنا وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة، ويتمتع بقوة أعلى، وقدرة أكبر على التكيف البيئي، وتكاليف تشغيل وصيانة أقل، مما يوفر مزايا تقنية متنوعة.
هيكل أخف وزنًا، عملية أكثر كفاءة في استخدام الطاقة
ومن خلال استخدام المواد المركبة من ألياف الكربون، تحقق السيارة انخفاضًا كبيرًا في الوزن. بالمقارنة مع مركبات مترو الأنفاق المعدنية التقليدية، فإن جسم قطار مترو الأنفاق المصنوع من ألياف الكربون أخف بنسبة 25%، وإطار العربة أخف بنسبة 50%، ويتم تقليل الوزن الإجمالي للمركبة بنسبة 11% تقريبًا. وينتج عن ذلك انخفاض في استهلاك الطاقة التشغيلية بنسبة 7%، مما يتيح لكل قطار تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنحو 130 طنًا سنويًا، وهو ما يعادل إعادة تشجير 101 فدانًا.
قوة أعلى، عمر هيكلي أطول
يستخدم القطار مواد مركبة جديدة من ألياف الكربون عالية الأداء، والتي لا تحقق الوزن الخفيف فحسب، بل تعزز أيضًا قوة الجسم. بالإضافة إلى ذلك، بالمقارنة مع المكونات المصنوعة من المواد المعدنية التقليدية، يُظهر إطار العربة المصنوع من ألياف الكربون مقاومة أكبر للصدمات وأداء فائق للتعب، مما يزيد من عمر الهيكل.
قدرة أكبر على التكيف البيئي
يوفر الجسم الأخف وزنًا للقطار أداءً فائقًا في القيادة، ولا يلبي متطلبات حمل المحور الأكثر صرامة للمسارات فحسب، بل يقلل أيضًا من تآكل العجلات والقضبان. تم تجهيز القطار بتقنية شعاعية نشطة متقدمة، والتي تتحكم بشكل فعال في مجموعات العجلات أثناء تنقلها في المنحنيات، مما يقلل بشكل كبير من تآكل قضبان العجلات والضوضاء. بالإضافة إلى ذلك، فهو يستخدم أقراص مكابح مصنوعة من الكربون والسيراميك أكثر مقاومة للاهتراء والحرارة، مما يؤدي إلى تقليل الوزن مع تلبية احتياجات أداء المكابح الصارمة.
انخفاض تكاليف التشغيل والصيانة لدورة الحياة
بفضل استخدام مواد ألياف الكربون خفيفة الوزن والتقنيات الجديدة، تم تقليل تآكل قضبان العجلات لقطار مترو الأنفاق المصنوع من ألياف الكربون بشكل كبير، مما أدى إلى انخفاض كبير في متطلبات الصيانة لكل من المركبات والمسارات. علاوة على ذلك، ومن خلال استخدام تقنية التوأم الرقمي، تم إنشاء منصة SmartCare للتشغيل والصيانة الذكية لقطار ألياف الكربون، مما يتيح الكشف الذاتي والتشخيص الذاتي للسلامة العامة للمركبة والصحة الهيكلية والأداء التشغيلي. يؤدي ذلك إلى تحسين كفاءة الصيانة وتقليل التكاليف، مما يؤدي إلى انخفاض بنسبة 22% في تكاليف صيانة دورة حياة القطار.
في مجال تكنولوجيا ألياف الكربون لمركبات السكك الحديدية، تستفيد شركة CRRC Sifang Co., Ltd. من مزاياها الصناعية وقد قامت ببناء منصة شاملة للبحث والتطوير والتصنيع والتحقق من خلال أكثر من عقد من الأبحاث المتراكمة والابتكار التعاوني بين الصناعة والأوساط الأكاديمية. ، والتطبيق. وقد أدى ذلك إلى قدرات هندسية كاملة تتراوح من التصميم والتطوير الهيكلي لألياف الكربون إلى تصنيع القوالب والمحاكاة والاختبار وضمان الجودة، مما يوفر حلاً شاملاً طوال دورة الحياة بأكملها.
حاليًا، أكمل قطار مترو الأنفاق المصنوع من ألياف الكربون اختبارات نوع المصنع. ووفقا للخطة، سيتم تشغيله في عملية تجريبية للركاب على خط مترو تشينغداو رقم 1 خلال العام.
في الوقت الحاضر، في قطاع النقل بالسكك الحديدية الحضرية في الصين، يعد تقليل استهلاك الطاقة وتقليل انبعاثات الكربون مع إنشاء نظام سكك حديدية حضرية فعال ومنخفض الكربون الأخضر أولوية قصوى لتطوير الصناعة. وهذا يضع متطلبات أعلى على تقنيات الوزن الخفيف لمركبات السكك الحديدية.
أدى ظهور قطارات مترو الأنفاق التجارية المصنوعة من ألياف الكربون إلى دفع تطور الهياكل الحاملة الأولية في مركبات مترو الأنفاق من المواد المعدنية التقليدية مثل الفولاذ وسبائك الألومنيوم إلى مركبات ألياف الكربون المبتكرة. يكسر هذا التطور القيود المفروضة على هياكل المواد المعدنية التقليدية في تقليل الوزن، مما يحقق ترقية كبيرة في تكنولوجيا الوزن الخفيف لقطارات الأنفاق في الصين. وسيلعب دورًا مهمًا في تعزيز التحول الأخضر ومنخفض الكربون للنقل بالسكك الحديدية في المناطق الحضرية في البلاد ومساعدة صناعة السكك الحديدية في تحقيق أهدافها ذات الكربون المزدوج.
