聚酰胺复合材料在轨道交通中的应用

　　轨道交通是指利用轨道列车进行人员运输的方式，包括客运专线、高速铁路、城市轨道交通等，具有运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源和节省用地等特点，被认为是未来解决城市内、城市间交通问题的根本出路。

　　聚酰胺，俗称尼龙，具有良好的力学性能、电性能、耐热性和韧性，优良的耐油性、耐磨性、自润滑性、耐化学品性和成型加工性等。聚酰胺复合材料用于轨道交通系统可以有效解决机车抖动、噪音大等问题，确保轨距稳定，减少维修次数，并具有优良的抗振性，对保障高速铁路机车的平稳运行至关重要。聚酰胺复合材料在轨道交通中得到广泛的应用。

　　1、聚酰胺复合材料在铁路工务工程中的应用

　　高速铁路要求其轨道结构具有较高刚性、稳定性和适宜的弹性，实现高质量、少维修。因而对轨道结构中的高分子材料部件提出了更高的要求。塑料工业的发展及改性技术的进步使工程塑料的品种、数量及改性材料的性能得到进一步提高，特别是增强增韧改性聚酰胺复合材料在铁路工务工程中的应用也越来越广泛。

　　1.1在轨道扣件系统中的应用

　　扣件是连接钢轨和轨枕的中间连结零件。其作用是将钢轨固定在轨枕上，保持轨距和阻止钢轨相对于轨枕的纵横向移动。在混凝土轨枕的轨道上，由于混凝土轨枕的弹性较差，扣件还需提供足够的弹性。因此，扣件必须具有足够的强度、耐久性和一定的弹性，并有效地保持钢轨与轨枕之间的可靠连结。此外，还要求扣件系统零件少、安装简单、便于拆卸。聚酰胺复合材料耐磨、耐老化、弹性好、强度高、柔韧性好，可以满足上述要求。

　　1.2在铁路道岔中的应用

　　道岔是一种使机车车辆从一股道转入另一股道的线路连接设备；是铁路线路上的重要部件。它的正常运转是行车安全的基本保证。随着我国铁路建设的发展，铁路路基也不断应用新技术、新材料、新工艺。减小道岔的转换力，提高道岔的运行可靠性一直是国内外铁路部门努力的目标。聚酰胺复合材料优良的耐油性、耐磨性、自润滑性和良好的力学性能，使其应用在道岔中取得了良好的效果。

　　2、聚酰胺复合材料在铁路车辆中的应用

　　随着我国高铁列车向着高速化、安全化、轻量化的方向发展，为了满足高速列车运行的要求，列车必须自重小、性能好、结构简单、耐腐蚀性能好等。高分子复合材料被大量应用于铁路车辆中，列车用材料和制造工艺有很大改进。

　　2.1滚动轴承保持架

　　客车车辆的车轮对轴承要求很高，需确保列车在高速运行时可靠性和安全性的同时，还要维修方便，因此，滚动轴承保持架起着十分关键的作用。聚酰胺复合材料具有高弹性、自润滑性、耐磨性、耐冲击性、耐腐蚀性、易加工、质轻等特点，能达到轴承所要求的性能，对铁路运输安全、高速、重载起到了关键作用。这种轴承保持架采用玻纤增强和石墨或二硫化钼作润滑剂，密度小，质量轻。此种保持架在国外已广泛应用，如瑞典SKF公司在客车车辆轴承和机车牵引电机轴承上均采用25%的玻纤增强PA66复合材料制作轴承保持架。德国市郊运输车辆和干线车辆的圆柱轴承保持架已通过数百万次运用考核。俄罗斯自1986年在货车轴承上开始装用尼龙保持架。这种尼龙保持架在温升、磨损和油脂亲和等方面具有优良特性，对提高轴承负荷能力和寿命，特别是润滑作用对延缓轴承事故、保证行车安全有显著特点。我国的大连内燃机车研究所和大连塑料研究所进行了玻纤增强尼龙塑料保持架的研究，并在轴承试验台上顺利通过了20余万千米的模拟高速试验。

　　2.2转向架心盘磨耗盘

　　转向架是列车结构中最为重要的部件之一，起着支撑车体、保证车辆安全运行的重要作用。心盘磨耗盘是转向架的关键配件之一，安装在货车转向架摇枕的中间，和旁承一起支撑整个车体。美国铁路早在上世纪60年代就在转向架上使用尼龙导框衬，并扩大应用到摇枕磨耗板。转向架旁承承受超载负荷，要求所用材料具有较高强度、柔性和耐久性。美国MBT公司采用UHM-WPE材料制作转向架旁承，满足了这些要求，并在轻轨铁路上采用尼龙做旁承磨耗板。在重轨铁路GSI型转向架上使用尼龙旁承和导框衬。芝加哥和西北铁路公司用尼龙制作导框模板和拉杆装置上的磨耗垫，GPSO机车转向架也使用尼龙磨耗板。为解决上下心盘间的磨耗，缓冲车辆行走动能，延长相关部件使用寿命，通常采用自润滑材料作为减磨的磨损件，应用在机车车辆上。机车车辆上采用玻璃纤维增强增韧尼龙、含油铸型尼龙和超高相对分子质量的聚乙烯等高分子材料，取代金属磨耗件制作车辆心盘衬垫。聚酰胺材料及其它改性材料具有良好耐磨性和自润滑性，能够在少油或无油的条件下安全运行。德国货车一般采用PA6制作心盘衬垫，美国多用超高相对分子质量的聚乙烯，我国则选用增韧PA66做心盘衬垫。

　　3、聚酰胺复合材料在铁路电务系统中的应用

　　铁路通讯信号是整个铁路运输系统的神经中枢。轨道电路是铁路信号设备自动控制的远程操作的重要组成部分。聚酰胺复合材料可适用于传输较高频率信息的轨道电路，保障通讯信号的畅通，减少行车故障和提高行车安全。

　　3.1轨道绝缘器材

　　钢轨绝缘是轨道电路的基本组成部分之一。轨道绝缘除应保证轨道电路正常工作外，还应不降低钢轨接头处的机械强度。这就要求轨道绝缘材料具有良好的绝缘性能和高的压缩强度。由于受气候、环境的不良影响及列车运行交变载荷的连续作用，钢轨绝缘较易损坏。它是钢轨最薄弱的环节。轨道绝缘的材料采用PA6、PA66、PA1010、MC尼龙等，主要产品为槽型绝缘、绝缘管垫、绝缘垫圈、轨端绝缘等。轨道绝缘技术与绝缘材料成为轨道电路设备技术发展的关键。

　　3.2绝缘轨距杆

　　铁路钢轨绝缘轨距杆是用于铁路轨道电路区段保持钢轨距离和加固线路的设备。采用玻纤增强PA66做绝缘体，与金属拉杆及其它部件组成绝缘轨距杆，既能满足拉杆机械强度的要求，又具良好的绝缘性，保证了轨道电路的正常工作。

　　4、聚酰胺复合材料在轨道交通中的其它应用

　　目前我国正处在轨道交通发展的繁荣时期。随着我国迅速发展的城市轻轨、地铁、城际铁路系统，以及铁路系统制件的更换和更新改造同样需要大量的聚酰胺复合材料。

　　5、结语

　　随着铁路向高速化、安全化、轻量化的方向发展，高分子材料起的作用越来越重要，已成为继钢铁、石料之后的第三大材料。轨道交通系统将成为未来改性塑料发展的重要领域，高性能聚酰胺复合材料已成为其中最具发展前途的应用产品。我们应抓住这一契机，加快步伐，深入研究具有自主知识产权的复合材料制造技术，并使之产业化。努力提高复合材料在轨道交通中的应用水平，以促进我国轨道交通事业的发展。