玻璃钢材料在高速铁路中的应用概况
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1、车体结构的轻量化 早期车体材料多采用耐候性钢板，随着高速化的进展，对车辆轻量化的要求 越来越高，FRP逐渐走上舞台。目前占主导地位的结构材料仍为铝合金材料。
早期
现在
未来
轻量化
轻量化
耐候钢板
铝合金
FRP
FRP在高铁上实际应用
瑞士辛德勒公司采用丝缠绕技术成功地制造出玻璃纤维增强塑料(FRP)整体客
FRP在高铁上实际应用
FRP在高铁上实际应用
—— 吴 吴 奇 奇 —— 2016年 年7 7月 月25 25日 日 2016
延伸： 据报道，意大利ETR 500型高速列车，采用了一种新型复合材料（Kevlar芳香族
聚酰胺纤维／环氧树脂），通过模压制成了一个完全符合空气动力学结构的鼻形
车头，满足了列车300km／h运行速度的要求。而对于穿越隧道，司机室的复合材 料则要求采用阻燃性酚醛树脂制造。酚醛树脂具有高阻燃性和低可燃性，而且燃 烧时发烟量小，毒气含量低。穿越英吉利海峡隧道的38 LeShttle车的司机室重 240kg，也是迄今具有代表性的最大手糊型酚醛制品之一。
Ω 托盘式电缆桥架是石油、化工、 轻工、电视、电讯等方面应用最广 泛的一种。它具有重量轻、载荷大、 造型美观、结构简单、安装方便等 优点。它即适用于动力电缆的安装， 也适合于控制电缆的敷设。
Ω 该产品是用无捻玻纤和复合纤维配以 耐腐蚀的树脂，在一定的温度下经机械 化连续成型，不仅较手糊模压要经济而 且生产效率更高，特别是尺寸上更可以 随意选择，拉挤玻璃电缆桥架取代铁制 桥架的应用是未来民展的必然。
量可以减轻50％以外，CFRP转向架还具有减振效果。然而这种转向架除了成本和 制作方法的问题外，其可靠性及耐久性等问题也尚无定论，迄今尚未进入实用化 阶段。 新干线电动车的每个车轮质量为350kg。法国正在研制FRP车轮，轮心为FRP 材料，与钢制轮壳用胶粘剂粘接。这种车轮除能减轻弹簧质量20％以外，还有降 噪及缓和轮轨冲击等效果。
车体及车头
电器部件
转向架
其他配套
注：SMC—片状成型料；EP—环氧树脂；PA—尼龙；GF—玻璃纤维； NR—天然橡胶；PC—聚碳酸酯；PUR—聚氨酯；UHMWPE—超高分子量聚乙烯；SBR—丁苯橡胶
FRP在高铁上实际应用
车体结构的轻量化
复合材料模制机头
内装及设备轻量化
转向架的轻量化
其他应用
FRP在高铁上实际应用
车车厢。专门设计的缠绕机（Goliath）全长25米，有效缠绕长度15米，最大直
径3.驶速度达140km／h
研制中》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》
FRP在高铁上实际应用
2、复合材料模制机头
现代列车为了适应高速行驶中空气动力学的要求和人们的审美需要，使得
FRP在高铁上实际应用
3、内装及设备轻量化
3.4 客车墙板、顶板、地板 国外客车墙板一般采用玻璃钢和 泡沫塑料夹层结构。 如德国汉堡高速铁路上的客车墙 板，捷克、瑞士、荷兰、英国、日本、 法国、奥地利等国的客车墙板也都已 采用玻璃钢制造。
FRP在高铁上实际应用
Problem：
大量玻璃钢制品的应用随之产生的是阻燃性问题。大部分玻璃钢制品是采用不
Ω 丹麦铁路新型电动车的车门为双扇车门，由 玻璃钢、蜂窝夹层材料及铝框组成。
FRP在高铁上实际应用
3、内装及设备轻量化 3.2 车窗窗框 法国、英国及日本铁路客车上均 采用了玻璃钢窗框，有些还使用了阻 燃性聚酯玻璃钢。
FRP在高铁上实际应用
3、内装及设备轻量化 3.3 座椅
PAST：座椅采用钢制骨架，一个双人座
空集便器则用德国EVAC的。”一位北车供货商说。
FRP在高铁上实际应用
4、转向架的轻量化 转向架由构架、驱动装置、轮轴、弹簧、制动装置及与车体连接的装置构成。 转向架构架的主梁一般由6mm—12mm的钢板焊接而成，转向架的质量占车辆质量
的25％。现在法国、德国、日本等国家正在试制铝合金或FRP制的转向架，除质
FRP材料在高速铁路中应用概况
—— 吴 奇 2016年7月25日
前情概要
高分子材料继钢铁、石料之后已成为高速铁路的第三大材料，并且随着 高速列车向高速化、舒适化、安全化方向的发展起着越来越重要的作用。 高速列车的轻量化必须大量采用高分子材料及复合材料，下表列出了国
外高速铁路中主要部件的高分子材料及复合材料应用概况。
FRP在高铁上实际应用
3、内装及设备轻量化
3.5 厕所、洗手间、集便厢、 卧铺、行李架、空调、风道以上 都是极易腐蚀的部件，最适合用 玻璃钢制造。
FRP在高铁上实际应用
中国南北车高铁卫生间材料现状 做整体卫生间的一位供货商说，整体卫生间的一些零配件是由铁道部指定的， 台面、水龙头、真空集便器、卫生间外防火的康维特板都是如此。整体卫生间的各 个零配件价格也不同，南车CRH2车型的整体卫生间总价约30万元，其中最外面一层 玻璃钢罩的价格为2万余元（加上安装成本），玻璃钢罩的价格和利润率远远低于 放在钢罩内的卫生间零配件的价格。“因零配件的厂商很多都是直接指定的，交货 慢。”一位玻璃钢企业供货商说。 北车CRH3的整体卫生间价格更为离谱，高达120万元。“当时说要用最好的件， 外面的康维特板指定用威盛亚上海有限公司的防火板，先河的台面、水龙头等，真
饱和聚酯树脂，其阻燃性差、毒性大。 近年来，日本、法国、德国、意大利等国通过对酚醛树酯改性及选用新的固化 体系，已成功地研制了可用手糊成型和可模压成型的酚醛玻璃钢制品，不需添加阻 燃剂就有较高的阻燃性，且发烟量小、烟雾毒性小，取得了较好的应用效果。如日 本国铁客车采用手糊成型酚醛玻璃钢制造墙板及空调通道，采用模压成型制作酚醛 玻璃钢茶桌、窗框等。意大利ETR Y500型高速列车采用酚醛玻璃钢预制夹层板制作 电话间、储藏室顶棚、车门。法国部分客车也采用酚醛玻璃钢制造茶桌和座椅。
椅的总质量在50kg以上，一辆新干线电 动车全部座椅的质量达2.5吨，作为车体 的内饰设备占有较大的比例。 NOW：国外玻璃钢座椅已较为普遍，如 英国XP64型客车、MK11、MK111型客车， 法国“珊瑚号”客车，日本部分客车和 300系地铁车及前苏联二等客车等均使用 玻璃钢座椅。主要成型技术为SMC。
FRP在高铁上实际应用
3、内装及设备轻量化 3.1 车门 国外客车车门主要采用玻璃钢制作。 Ω 如英国XP64型客车、MK 111型客车均安装了 聚酯玻璃钢门； Ω 法国的Mistra客车采用玻璃钢夹层模制整体 车门； Ω 前苏联26米长的轻型客车车门为三层夹层结
构，中间填充保温泡沫塑料，内外层为玻璃钢；
车辆轻量化是一系统工程，它涉及到车体、转向架、电气部件和机械部 件的轻量化。
前情概要
位置 线路及轨道 部件 钢轨扣件 钢轨绝缘 垫板及制震材料 车体 车向装饰板 厕所 座椅 车窗 车门 车头 地板 车顶 主整流器 电线 转向架构架 复合车轮 心盘垫 车钩托板磨耗板 转向架旁承 转向架框 制动拉杆磨损套 轴承保持架 缓冲器 高铁桥架 高铁电缆槽 采用的主要材料 PE /SMC/PA/PC/PE/SBR/PUR/PET/NR PE /SMC/PA/PC/PE/SBR/PUR/PET/NR PE /SMC/PA/PC/PE/SBR/PUR/PET/NR FRP 密胺树脂塑料板 FRP/聚氨基甲酸乙酯/丁基橡胶/氯丁橡胶 SMC/发泡PU/PVC 玻璃/PC/丁基橡胶/氯丁橡胶/聚硫橡胶 酚醛FRP夹层板/氯丁橡胶 FRP+泡沫/PU+FRP/芳纶+环氧树脂复合材料 PVC/PE板材及丁腈橡胶/氯丁橡胶/丁基橡胶粘合剂 聚酯手糊FRP/酚醛FRP/丁腈橡胶/聚氨基甲酸乙酯 氟塑料 聚乙烯 钢材/FRP FRP+钢壳 UHMWPE UHMWPE UHMWPE PA PA PA66/GF 橡胶/弹性缓冲胶泥 FRP FRP/SMC
车头设计为呈流线型，三维外形结构异常复杂。用金属制造难度大、费用高， 而复合材料质量轻，耐冲击性能好的优点在车头制造上得以充分展现。
质量轻约30—35％ 层压玻璃钢板包夹聚 氨酯泡沫芯材制成
比钢制品强度大 耐冲击强度高
1977年正式投入运营的英国Inter City 125型机车
FRP在高铁上实际应用
FRP在高铁上实际应用
5、其他应用
玻璃钢电缆桥架 （槽式带隔板） Ω 一种全封闭型玻璃钢桥架，它 适用于敷设计算机、通信电缆、 热电偶电缆及其它高灵敏系统的 控制电缆，对控制电缆的屏蔽干 扰和重腐蚀环境中电缆的防护都 有较好的效果
玻璃钢电缆桥 架（托盘式）
高铁桥架 （已广泛应用）
玻璃钢电缆桥 架（梯式防火）
早期
现在
未来
轻量化
轻量化
耐候钢板
铝合金
FRP
FRP在高铁上实际应用
瑞士辛德勒公司采用丝缠绕技术成功地制造出玻璃纤维增强塑料(FRP)整体客
FRP在高铁上实际应用
FRP在高铁上实际应用
—— 吴 吴 奇 奇 —— 2016年 年7 7月 月25 25日 日 2016
延伸： 据报道，意大利ETR 500型高速列车，采用了一种新型复合材料（Kevlar芳香族
聚酰胺纤维／环氧树脂），通过模压制成了一个完全符合空气动力学结构的鼻形
车头，满足了列车300km／h运行速度的要求。而对于穿越隧道，司机室的复合材 料则要求采用阻燃性酚醛树脂制造。酚醛树脂具有高阻燃性和低可燃性，而且燃 烧时发烟量小，毒气含量低。穿越英吉利海峡隧道的38 LeShttle车的司机室重 240kg，也是迄今具有代表性的最大手糊型酚醛制品之一。
Ω 托盘式电缆桥架是石油、化工、 轻工、电视、电讯等方面应用最广 泛的一种。它具有重量轻、载荷大、 造型美观、结构简单、安装方便等 优点。它即适用于动力电缆的安装， 也适合于控制电缆的敷设。
Ω 该产品是用无捻玻纤和复合纤维配以 耐腐蚀的树脂，在一定的温度下经机械 化连续成型，不仅较手糊模压要经济而 且生产效率更高，特别是尺寸上更可以 随意选择，拉挤玻璃电缆桥架取代铁制 桥架的应用是未来民展的必然。
量可以减轻50％以外，CFRP转向架还具有减振效果。然而这种转向架除了成本和 制作方法的问题外，其可靠性及耐久性等问题也尚无定论，迄今尚未进入实用化 阶段。 新干线电动车的每个车轮质量为350kg。法国正在研制FRP车轮，轮心为FRP 材料，与钢制轮壳用胶粘剂粘接。这种车轮除能减轻弹簧质量20％以外，还有降 噪及缓和轮轨冲击等效果。
车体及车头
电器部件
转向架
其他配套
注：SMC—片状成型料；EP—环氧树脂；PA—尼龙；GF—玻璃纤维； NR—天然橡胶；PC—聚碳酸酯；PUR—聚氨酯；UHMWPE—超高分子量聚乙烯；SBR—丁苯橡胶
FRP在高铁上实际应用
车体结构的轻量化
复合材料模制机头
内装及设备轻量化
转向架的轻量化
其他应用
FRP在高铁上实际应用
车车厢。专门设计的缠绕机（Goliath）全长25米，有效缠绕长度15米，最大直
径3.驶速度达140km／h
研制中》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》
FRP在高铁上实际应用
2、复合材料模制机头
现代列车为了适应高速行驶中空气动力学的要求和人们的审美需要，使得
FRP在高铁上实际应用
3、内装及设备轻量化
3.4 客车墙板、顶板、地板 国外客车墙板一般采用玻璃钢和 泡沫塑料夹层结构。 如德国汉堡高速铁路上的客车墙 板，捷克、瑞士、荷兰、英国、日本、 法国、奥地利等国的客车墙板也都已 采用玻璃钢制造。
FRP在高铁上实际应用
Problem：
大量玻璃钢制品的应用随之产生的是阻燃性问题。大部分玻璃钢制品是采用不
Ω 丹麦铁路新型电动车的车门为双扇车门，由 玻璃钢、蜂窝夹层材料及铝框组成。
FRP在高铁上实际应用
3、内装及设备轻量化 3.2 车窗窗框 法国、英国及日本铁路客车上均 采用了玻璃钢窗框，有些还使用了阻 燃性聚酯玻璃钢。
FRP在高铁上实际应用
3、内装及设备轻量化 3.3 座椅
PAST：座椅采用钢制骨架，一个双人座
空集便器则用德国EVAC的。”一位北车供货商说。
FRP在高铁上实际应用
4、转向架的轻量化 转向架由构架、驱动装置、轮轴、弹簧、制动装置及与车体连接的装置构成。 转向架构架的主梁一般由6mm—12mm的钢板焊接而成，转向架的质量占车辆质量
的25％。现在法国、德国、日本等国家正在试制铝合金或FRP制的转向架，除质
FRP材料在高速铁路中应用概况
—— 吴 奇 2016年7月25日
前情概要
高分子材料继钢铁、石料之后已成为高速铁路的第三大材料，并且随着 高速列车向高速化、舒适化、安全化方向的发展起着越来越重要的作用。 高速列车的轻量化必须大量采用高分子材料及复合材料，下表列出了国
外高速铁路中主要部件的高分子材料及复合材料应用概况。
FRP在高铁上实际应用
3、内装及设备轻量化
3.5 厕所、洗手间、集便厢、 卧铺、行李架、空调、风道以上 都是极易腐蚀的部件，最适合用 玻璃钢制造。
FRP在高铁上实际应用
中国南北车高铁卫生间材料现状 做整体卫生间的一位供货商说，整体卫生间的一些零配件是由铁道部指定的， 台面、水龙头、真空集便器、卫生间外防火的康维特板都是如此。整体卫生间的各 个零配件价格也不同，南车CRH2车型的整体卫生间总价约30万元，其中最外面一层 玻璃钢罩的价格为2万余元（加上安装成本），玻璃钢罩的价格和利润率远远低于 放在钢罩内的卫生间零配件的价格。“因零配件的厂商很多都是直接指定的，交货 慢。”一位玻璃钢企业供货商说。 北车CRH3的整体卫生间价格更为离谱，高达120万元。“当时说要用最好的件， 外面的康维特板指定用威盛亚上海有限公司的防火板，先河的台面、水龙头等，真
饱和聚酯树脂，其阻燃性差、毒性大。 近年来，日本、法国、德国、意大利等国通过对酚醛树酯改性及选用新的固化 体系，已成功地研制了可用手糊成型和可模压成型的酚醛玻璃钢制品，不需添加阻 燃剂就有较高的阻燃性，且发烟量小、烟雾毒性小，取得了较好的应用效果。如日 本国铁客车采用手糊成型酚醛玻璃钢制造墙板及空调通道，采用模压成型制作酚醛 玻璃钢茶桌、窗框等。意大利ETR Y500型高速列车采用酚醛玻璃钢预制夹层板制作 电话间、储藏室顶棚、车门。法国部分客车也采用酚醛玻璃钢制造茶桌和座椅。
椅的总质量在50kg以上，一辆新干线电 动车全部座椅的质量达2.5吨，作为车体 的内饰设备占有较大的比例。 NOW：国外玻璃钢座椅已较为普遍，如 英国XP64型客车、MK11、MK111型客车， 法国“珊瑚号”客车，日本部分客车和 300系地铁车及前苏联二等客车等均使用 玻璃钢座椅。主要成型技术为SMC。
FRP在高铁上实际应用
3、内装及设备轻量化 3.1 车门 国外客车车门主要采用玻璃钢制作。 Ω 如英国XP64型客车、MK 111型客车均安装了 聚酯玻璃钢门； Ω 法国的Mistra客车采用玻璃钢夹层模制整体 车门； Ω 前苏联26米长的轻型客车车门为三层夹层结
构，中间填充保温泡沫塑料，内外层为玻璃钢；
车辆轻量化是一系统工程，它涉及到车体、转向架、电气部件和机械部 件的轻量化。
前情概要
位置 线路及轨道 部件 钢轨扣件 钢轨绝缘 垫板及制震材料 车体 车向装饰板 厕所 座椅 车窗 车门 车头 地板 车顶 主整流器 电线 转向架构架 复合车轮 心盘垫 车钩托板磨耗板 转向架旁承 转向架框 制动拉杆磨损套 轴承保持架 缓冲器 高铁桥架 高铁电缆槽 采用的主要材料 PE /SMC/PA/PC/PE/SBR/PUR/PET/NR PE /SMC/PA/PC/PE/SBR/PUR/PET/NR PE /SMC/PA/PC/PE/SBR/PUR/PET/NR FRP 密胺树脂塑料板 FRP/聚氨基甲酸乙酯/丁基橡胶/氯丁橡胶 SMC/发泡PU/PVC 玻璃/PC/丁基橡胶/氯丁橡胶/聚硫橡胶 酚醛FRP夹层板/氯丁橡胶 FRP+泡沫/PU+FRP/芳纶+环氧树脂复合材料 PVC/PE板材及丁腈橡胶/氯丁橡胶/丁基橡胶粘合剂 聚酯手糊FRP/酚醛FRP/丁腈橡胶/聚氨基甲酸乙酯 氟塑料 聚乙烯 钢材/FRP FRP+钢壳 UHMWPE UHMWPE UHMWPE PA PA PA66/GF 橡胶/弹性缓冲胶泥 FRP FRP/SMC
车头设计为呈流线型，三维外形结构异常复杂。用金属制造难度大、费用高， 而复合材料质量轻，耐冲击性能好的优点在车头制造上得以充分展现。
质量轻约30—35％ 层压玻璃钢板包夹聚 氨酯泡沫芯材制成
比钢制品强度大 耐冲击强度高
1977年正式投入运营的英国Inter City 125型机车
FRP在高铁上实际应用
FRP在高铁上实际应用
5、其他应用
玻璃钢电缆桥架 （槽式带隔板） Ω 一种全封闭型玻璃钢桥架，它 适用于敷设计算机、通信电缆、 热电偶电缆及其它高灵敏系统的 控制电缆，对控制电缆的屏蔽干 扰和重腐蚀环境中电缆的防护都 有较好的效果
玻璃钢电缆桥 架（托盘式）
高铁桥架 （已广泛应用）
玻璃钢电缆桥 架（梯式防火）