聚酰胺復合材料在軌道交通中的應用
2018-11-01聚酰胺，俗稱尼龍，具有良好的力學性能、電性能、耐熱性和韌性，優良的耐油性、耐磨性、自潤滑性、耐化學品性和成型加工性等。聚酰胺復合材料用于軌道交通系統可以有效解決機車抖動、噪音大等問題，確保軌距穩定，減少維修次數，并具有優良的抗振性，對保障高速鐵路機車的平穩運行至關重要。聚酰胺復合材料在軌道交通中得到廣泛的應用。
1、聚酰胺復合材料在鐵路工務工程中的應用
高速鐵路要求其軌道結構具有較高剛性、穩定性和適宜的彈性，實現高質量、少維修。因而對軌道結構中的高分子材料部件提出了更高的要求。塑料工業的發展及改性技術的進步使工程塑料的品種、數量及改性材料的性能得到進一步提高，特別是增強增韌改性聚酰胺復合材料在鐵路工務工程中的應用也越來越廣泛。
1.1在軌道扣件系統中的應用
扣件是連接鋼軌和軌枕的中間連結零件。其作用是將鋼軌固定在軌枕上，保持軌距和阻止鋼軌相對于軌枕的縱橫向移動。在混凝土軌枕的軌道上，由于混凝土軌枕的彈性較差，扣件還需提供足夠的彈性。因此，扣件必須具有足夠的強度、耐久性和一定的彈性，并有效地保持鋼軌與軌枕之間的可靠連結。此外，還要求扣件系統零件少、安裝簡單、便于拆卸。聚酰胺復合材料耐磨、耐老化、彈性好、強度高、柔韌性好，可以滿足上述要求。
1.2在鐵路道岔中的應用
道岔是一種使機車車輛從一股道轉入另一股道的線路連接設備；是鐵路線路上的重要部件。它的正常運轉是行車安全的基本保證。隨著我國鐵路建設的發展，鐵路路基也不斷應用新技術、新材料、新工藝。減小道岔的轉換力，提高道岔的運行可靠性一直是國內外鐵路部門努力的目標。聚酰胺復合材料優良的耐油性、耐磨性、自潤滑性和良好的力學性能，使其應用在道岔中取得了良好的效果。
2、聚酰胺復合材料在鐵路車輛中的應用
隨著我國高鐵列車向著高速化、安全化、輕量化的方向發展，為了滿足高速列車運行的要求，列車必須自重小、性能好、結構簡單、耐腐蝕性能好等。高分子復合材料被大量應用于鐵路車輛中，列車用材料和制造工藝有很大改進。
2.1滾動軸承保持架
客車車輛的車輪對軸承要求很高，需確保列車在高速運行時可靠性和安全性的同時，還要維修方便，因此，滾動軸承保持架起著十分關鍵的作用。聚酰胺復合材料具有高彈性、自潤滑性、耐磨性、耐沖擊性、耐腐蝕性、易加工、質輕等特點，能達到軸承所要求的性能，對鐵路運輸安全、高速、重載起到了關鍵作用。這種軸承保持架采用玻纖增強和石墨或二硫化鉬作潤滑劑，密度小，質量輕。此種保持架在國外已廣泛應用，如瑞典SKF公司在客車車輛軸承和機車牽引電機軸承上均采用25%的玻纖增強PA66復合材料制作軸承保持架。德國市郊運輸車輛和干線車輛的圓柱軸承保持架已通過數百萬次運用考核。俄羅斯自1986年在貨車軸承上開始裝用尼龍保持架。這種尼龍保持架在溫升、磨損和油脂親和等方面具有優良特性，對提高軸承負荷能力和壽命，特別是潤滑作用對延緩軸承事故、保證行車安全有顯著特點。我國的大連內燃機車研究所和大連塑料研究所進行了玻纖增強尼龍塑料保持架的研究，并在軸承試驗臺上順利通過了20余萬千米的模擬高速試驗。
2.2轉向架心盤磨耗盤
轉向架是列車結構中Z為重要的部件之一，起著支撐車體、保證車輛安全運行的重要作用。心盤磨耗盤是轉向架的關鍵配件之一，安裝在貨車轉向架搖枕的中間，和旁承一起支撐整個車體。美國鐵路早在上世紀60年代就在轉向架上使用尼龍導框襯，并擴大應用到搖枕磨耗板。轉向架旁承承受超載負荷，要求所用材料具有較高強度、柔性和耐久性。美國MBT公司采用UHM-WPE材料制作轉向架旁承，滿足了這些要求，并在輕軌鐵路上采用尼龍做旁承磨耗板。在重軌鐵路GSI型轉向架上使用尼龍旁承和導框襯。芝加哥和西北鐵路公司用尼龍制作導框模板和拉桿裝置上的磨耗墊，GPSO機車轉向架也使用尼龍磨耗板。為解決上下心盤間的磨耗，緩沖車輛行走動能，延長相關部件使用壽命，通常采用自潤滑材料作為減磨的磨損件，應用在機車車輛上。機車車輛上采用玻璃纖維增強增韌尼龍、含油鑄型尼龍和超高相對分子質量的聚乙烯等高分子材料，取代金屬磨耗件制作車輛心盤襯墊。聚酰胺材料及其它改性材料具有良好耐磨性和自潤滑性，能夠在少油或無油的條件下安全運行。德國貨車一般采用PA6制作心盤襯墊，美國多用超高相對分子質量的聚乙烯，我國則選用增韌PA66做心盤襯墊。
3、聚酰胺復合材料在鐵路電務系統中的應用
鐵路通訊信號是整個鐵路運輸系統的神經中樞。軌道電路是鐵路信號設備自動控制的遠程操作的重要組成部分。聚酰胺復合材料可適用于傳輸較高頻率信息的軌道電路，保障通訊信號的暢通，減少行車故障和提高行車安全。
3.1軌道絕緣器材
鋼軌絕緣是軌道電路的基本組成部分之一。軌道絕緣除應保證軌道電路正常工作外，還應不降低鋼軌接頭處的機械強度。這就要求軌道絕緣材料具有良好的絕緣性能和高的壓縮強度。由于受氣候、環境的不良影響及列車運行交變載荷的連續作用，鋼軌絕緣較易損壞。它是鋼軌Z薄弱的環節。軌道絕緣的材料采用PA6、PA66、PA1010、MC尼龍等，主要產品為槽型絕緣、絕緣管墊、絕緣墊圈、軌端絕緣等。軌道絕緣技術與絕緣材料成為軌道電路設備技術發展的關鍵。
3.2絕緣軌距桿
鐵路鋼軌絕緣軌距桿是用于鐵路軌道電路區段保持鋼軌距離和加固線路的設備。采用玻纖增強PA66做絕緣體，與金屬拉桿及其它部件組成絕緣軌距桿，既能滿足拉桿機械強度的要求，又具良好的絕緣性，保證了軌道電路的正常工作。
4、聚酰胺復合材料在軌道交通中的其它應用
目前我國正處在軌道交通發展的繁榮時期。隨著我國迅速發展的城市輕軌、地鐵、城際鐵路系統，以及鐵路系統制件的更換和更新改造同樣需要大量的聚酰胺復合材料。
5、結語
隨著鐵路向高速化、安全化、輕量化的方向發展，高分子材料起的作用越來越重要，已成為繼鋼鐵、石料之后的第三大材料。軌道交通系統將成為未來改性塑料發展的重要領域，高性能聚酰胺復合材料已成為其中Z具發展前途的應用產品。我們應抓住這一契機，加快步伐，深入研究具有自主知識產權的復合材料制造技術，并使之產業化。努力提高復合材料在軌道交通中的應用水平，以促進我國軌道交通事業的發展。
