રેલ પરિવહનમાં કાર્બન ફાઇબર સંયુક્ત સામગ્રીનો ઉપયોગ

             કાર્બન ફાઇબર સંયુક્ત સામગ્રીની ઘનતા માત્ર 1.5-2g/cm3 છે, જે સ્ટીલનો 1/4 અને એલ્યુમિનિયમ એલોયનો 1/2 છે. ગ્લાસ ફાઇબર મટિરિયલ્સની સરખામણીમાં, જે સંયુક્ત સામગ્રી પણ છે, કાર્બન ફાઇબર સંયુક્ત સામગ્રીનો ઉપયોગ મૂળ સાધનોની ગુણવત્તાને 1/5 કરતા વધુ ઘટાડી શકે છે, અને મજબૂતાઈ, જડતા અને ધુમાડાની ઝેરીતામાં નોંધપાત્ર ફાયદા ધરાવે છે. ચાઇનામાં કાર્બન ફાઇબર સંયુક્ત સામગ્રી પર સંશોધન મોડું શરૂ થયું હોવા છતાં, તે ઝડપથી વિકસિત થયું છે અને લશ્કરી ઉદ્યોગ અને નાગરિક સમાજ જેવા ઘણા ક્ષેત્રોમાં એપ્લિકેશન ધરાવે છે. હાલમાં, રેલ પરિવહનના ક્ષેત્રમાં કાર્બન ફાઇબર પ્રબલિત સંયુક્ત સામગ્રીનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે કેટલાક ભાગોમાં થાય છે, જેમ કે બોડી શેલ્સ, હૂડ્સ, લાઇટ રેલ વ્હીકલ કેબ હૂડ, એર શાઉડ્સ, ડ્રાઇવર પ્લેટફોર્મ, સ્કર્ટ વગેરે.

1. બોડી શેલ

            2000 માં, ફ્રેન્ચ રાષ્ટ્રીય રેલ્વે કંપનીએ ડબલ-ડેકર હાઇ-સ્પીડ ટ્રેન (TGV) ટ્રેલર વિકસાવ્યું અને 2010 માં, કોરિયન એકેડેમી ઓફ રેલ્વે સાયન્સે 180km/h ની ઓપરેટિંગ ઝડપ સાથે ટિલ્ટિંગ અને લોલક ટ્રેન વિકસાવવાનું શરૂ કર્યું. બંને ટ્રેન બોડી કાર્બન ફાઈબર એલ્યુમિનિયમ હનીકોમ્બથી બનેલી છે. સેન્ડવિચ મટિરિયલ, એક સ્ટેનલેસ સ્ટીલ હાડપિંજરને કારના શરીરની માળખાકીય કઠોરતાને સુધારવા માટે સંયુક્ત સ્તરમાં એમ્બેડ કરવામાં આવે છે, અને અંતે કાર્બન ફાઇબર સંયુક્ત કાર બોડી મોટા ઓટોક્લેવના અભિન્ન મોલ્ડિંગ દ્વારા મેળવવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા દ્વારા, કારના શરીરના કુલ સમૂહમાં 40% ઘટાડો થયો છે, તમામ પ્રદર્શન સૂચકાંકોએ ડિઝાઇન આવશ્યકતાઓને પૂર્ણપણે પૂર્ણ કરી છે, અને તેને સત્તાવાર રીતે કાર્યરત કરવામાં આવી છે.

2. હૂડ

          2011 ના અંતમાં, CRRC Qingdao Sifang Co., Ltd. એ 500km/h હાઇ-સ્પીડ ટેસ્ટ વાહન માટે કાર્બન ફાઇબર કમ્પોઝિટ હૂડ વિકસાવ્યું. હૂડ એક-બાજુવાળા ઘાટ અને શૂન્યાવકાશ પરિચય પ્રક્રિયાથી બનેલો છે. સપાટી CFRP અને aramid ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ ઓપ્ટિકલ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કોર (KFRP) સાથે ડિઝાઇન કરવામાં આવી છે, અને મધ્યમાં ફોમ સેન્ડવિચ છે. સમગ્ર બે ઉપલા અને નીચલા કવર બોડીમાં વહેંચાયેલું છે. રબર ફિલિંગ, ઉપલા અને નીચલા કનેક્ટિંગ ભાગો હજુ પણ કાર્બન ફાઇબર સંયુક્ત સામગ્રીથી બનેલા છે.

3. બોગી

          પરંપરાગત બોગીઓ મોટે ભાગે ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા કાર્બન સ્ટીલ, લો-એલોય લો-કાર્બન હાઇ-સ્ટ્રેન્થ સ્ટીલ, વેધરિંગ સ્ટીલ અને અન્ય સામગ્રીઓથી બનેલી હોય છે, જે માત્ર ઉચ્ચ ગુણવત્તાની જ નથી, પણ ગતિશીલ લોડની અસરમાં વધારો કરે છે અને સંપર્કના વસ્ત્રોને વેગ આપે છે. સપાટીઓ કાર્બન ફાઇબર સંયુક્ત સામગ્રીની ઘનતા ઓછી છે, અને કાર્બન ફાઇબર સંયુક્ત સામગ્રીની લેમિનેટેડ રચનાને લેમિનેશન દ્વારા ઘટકોના બાજુના બીમમાં બનાવી શકાય છે, અને બીમને વાઇન્ડિંગ મોલ્ડિંગ દ્વારા કાર્બન ફાઇબર સંયુક્ત સામગ્રીમાંથી બનાવી શકાય છે, જેથી એકંદર બોગી પરંપરાગત સ્ટીલ ફ્રેમની સરખામણીમાં 30% ઘટાડી શકાય છે. %. ઉદાહરણ તરીકે, 2011માં કોરિયા રેલવે રિસર્ચ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ દ્વારા ડિઝાઇન કરાયેલ CFRP સબવે બોગી, જર્મન HLD-L અને HLD-300 બોગી વગેરે.

4. સાધન કમ્પાર્ટમેન્ટ

          1999 માં, જાપાને CFRP હાઇ-સ્પીડ ટ્રેનની છત અને E4 કેબમાં CFRP સંયુક્ત સામગ્રી લાગુ કરી હતી જે રેલવે કોમ્પ્રિહેન્સિવ ટેક્નોલોજી રિસર્ચ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ અને ઇસ્ટ જાપાન પેસેન્જર રેલવે કંપની દ્વારા સંયુક્ત રીતે વિકસાવવામાં આવી હતી. દરેક કારનો સમૂહ 300-500kg દ્વારા ઘટાડવામાં આવ્યો હતો, જે 30% જેટલો હતો. ઘોંઘાટ, શરીરના કંપન અને વિરૂપતાના સંદર્ભમાં નોંધપાત્ર સુધારા કરવામાં આવ્યા છે. બર્લિન રેલ ટ્રાન્ઝિટ એક્ઝિબિશનમાં, જાપાનના કાવાસાકી હેવી ઇન્ડસ્ટ્રીઝ દ્વારા પ્રદર્શિત કરાયેલ CFRP ફ્રેમ સાઇડ બીમ પરંપરાગત મેટલ બીમ કરતાં ગુણવત્તામાં 40% ઓછી છે, અને માળખું સરળ છે.

           બોક્સ-ગર્ડર સ્ટ્રક્ચરનો વક્ર બીમ અને I-બીમ સ્ટ્રક્ચરનો બીમ એ ઇક્વિપમેન્ટ કેબિનની મુખ્ય બેરિંગ સ્ટ્રક્ચર છે. વળાંકવાળા બીમનો ક્રોસ-સેક્શન લંબચોરસ છે, અને તે CFRP પ્રીપ્રેગ ક્રોસ-લેઇંગ સાથે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યો છે અને બેગ પ્રેસ મોલ્ડિંગ પ્રક્રિયા દ્વારા બનાવવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા દ્વારા મેળવેલ નમૂનાઓની ઉપજ ઊંચી છે, અને ઉત્પાદન ખર્ચ નિયંત્રિત છે. શૂન્યાવકાશ-માર્ગદર્શિત કાર્બન ફાઇબર સંયુક્ત સામગ્રી દ્વારા બીમની રચના કરી શકાય છે, અને અન્ય મેટલ ભાગો સાથે એસેમ્બલી પદ્ધતિ મુખ્યત્વે ગ્લુઇંગ અને રિવેટિંગ છે; સ્કર્ટ પ્લેટ અને નીચેની પ્લેટ ગૌણ લોડ-બેરિંગ માળખાકીય ભાગો છે. કાર્બન ફાઇબર સંયુક્ત સામગ્રીની મોલ્ડિંગ પદ્ધતિ ચાપ-આકારની એરામિડ હનીકોમ્બ સેન્ડવીચ સ્ટ્રક્ચરનો ઉપયોગ કરીને, મોલ્ડિંગ પ્રક્રિયા પસંદ કરી શકે છે; છેડાની પ્લેટ, પાંસળીને રિઇન્ફોર્સિંગ સાથે પ્લેન સ્ટ્રક્ચરનો ઉપયોગ કરીને, અને છેડાની પ્લેટની ત્રાંસી દિશાને સુધારવા માટે અંદર એક દિશાહીન કાપડના સ્તરનો ઉપયોગ કરીને, મોલ્ડિંગ પ્રક્રિયાને પણ પસંદ કરી શકે છે. વર્ટિકલ કામગીરી.

5. અન્ય ભાગો

           જર્મન વોઇથ કંપની દ્વારા વિકસિત કાર્બન ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કમ્પોઝિટ ટ્રાન્ઝિશન કપ્લરનું કુલ દળ માત્ર 23 કિલો છે, જે સ્ટીલ કપ્લર કરતાં 50% ઓછું છે. માળખું સરળ અને કોમ્પેક્ટ છે, અને એક વ્યક્તિ દ્વારા ઇન્સ્ટોલ કરી શકાય છે. કાર્બન ફાઇબર બ્રેક પેડ્સમાં બ્રેકિંગનો અવાજ ઓછો હોય છે; બ્રેકિંગ વળાંક સરળ છે અને બ્રેકિંગ ઘર્ષણના વધુ થર્મલ આંચકાનો સામનો કરી શકે છે; વસ્ત્રોનો પ્રતિકાર સારો છે, વસ્ત્રોનો દર સ્ટીલ ફાઇબર બ્રેક પેડ્સ કરતાં ઓછો છે, અને કાટ પ્રતિકાર મજબૂત છે. ઉદાહરણ તરીકે, જર્મન કંપની KnoorBrems ની હાઇ-સ્પીડ ટ્રેન કાર્બન ફાઇબર કમ્પોઝિટ ડિસ્ક બ્રેક્સ.

            કાર્બન ફાઇબર કમ્પોઝિટ સામગ્રીઓ રેલ ટ્રાન્ઝિટના ક્ષેત્રમાં મહાન ફાયદાઓ અને સારી એપ્લિકેશનની સંભાવનાઓ દર્શાવે છે, જેમાં સુશોભન ભાગોથી લઈને સંપૂર્ણ કાર્બન ફાઇબર સંયુક્ત સામગ્રી સાથે હાઇ-સ્પીડ ટ્રેનો છે. હાલમાં, કાર્બન ફાઇબર સંયુક્ત સામગ્રીએ માત્ર હાઇ-સ્પીડ રેલ વાહનોના સંશોધન અને વિકાસ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવું જોઈએ નહીં, શૌચાલય, દરવાજા અને અન્ય શારીરિક સાધનો અને એસેસરીઝ પ્રદાન કરવી જોઈએ, પરંતુ સામગ્રીની મૂળભૂત તકનીકોના ઊંડાણપૂર્વક સંશોધન અને વિકાસ અને ઔદ્યોગિકીકરણ પણ કરવું જોઈએ. ચીનમાં હાઈ-સ્પીડ રેલ ટ્રાન્ઝિટના વિકાસને વધુ સારી રીતે પ્રોત્સાહન આપવા માટે.