Analiza przykładów wykorzystania kompozytów typu CFRP w budowie pojazdów szynowych

• Autorzy: Słowiński Marcin

Identyfikatory

DOI

10.36137/1935P

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem niniejszego artykułu jest przedstawienie najważniejszych informacji dotyczących kompozytów typu CFRP i przykładów ich zastosowania w budowie pojazdów szynowych. W pierwszej części artykułu przedstawiono podstawowe cechy charakterystyczne kompozytów typu CFRP, a także zaprezentowano porównanie ich właściwości z właściwościami konwencjonalnych materiałów konstrukcyjnych. Następnie omówiono przykłady wykorzystania kompozytów z tej grupy w budowie elementów konstrukcyjnych pojazdów szynowych. Ostatnią część artykułu stanowi analiza motywacji, które przemawiają za wprowadzeniem tego rodzaju kompozytów do inżynierskiej praktyki kolejowej.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt CFRP; włókna węglowe; nadwozie pojazdu szynowego; redukcja masy

EN

CFRP composite; carbon fiber; rail vehicle body; mass reduction

• Wydawca: Instytut Kolejnictwa
• Czasopismo: Problemy Kolejnictwa
• Rocznik: 2021
• Tom: Z. 193
• Strony: 43--51
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., rys.

Twórcy

autor

Słowiński Marcin

• Politechnika Poznańska, Instytut Transportu

Bibliografia

• 1. Dobrzański L.A.: Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, 2002.
• 2. Fejdyś M., Łandwijt M.: Włókna techniczne wzmacniające materiały kompozytowe, Techniczne Wyroby Włókiennicze, 2010, nr 18, s. 12–22, http://yadda.icm.edu.pl/yadda/element/bwmeta1.element.baztech-article-LOD7-0030-0001/c/httpwww_moratex_euplikitww201012tww20101-2art1.pdf.
• 3. Chung D.D.L.: Carbon composites: Composites with carbon fibers, nanofibers, and nanotubes: Second edition, Butterworth-Heinemann, 2016.
• 4. Sorci R.: Innovative Running Gear Solutions for New Dependable, Sustainable, Intelligent and Comfortable Rail Vehicles. D2.3 Report on novel materials and manufacturing concept solutions, 2019.
• 5. Ghosh A.K.,. Dwivedi M: Processability of Polymeric Composites, Springer, 2020. https://doi.org/10.1007/978-81-322-3933-8.
• 6. Oczoś K.E.: Kompozyty włókniste – właściwości, zastosowanie, obróbka ubytkowa, Mechanik, 2008, z. 81 s. 579–592.
• 7. Imad Shakir Abbood et.al.: Jasim, Properties evaluation of fiber reinforced polymers and their constituent materials used in structures, Materials Today: Proceedings. 43 (2021) 1003–1008. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.07.636.
• 8. Material Properties of S355 Steel − An Overview, Meadinfo, 2015. https://www.meadinfo.org/2015/08/s355-steel-properties.html, [accessed February 22, 2021].
• 9. Aluminum 6082-T6, Matweb, http://www.matweb.com/search/datasheet.aspx?matguid=fad29be6e64d4e95a241690f1f6e1eb7&ckck=1 [accessed February 20, 2021].
• 10. J.-M. Im, K.-B. Shin: Technology of Light Weight Railway Vehicle using Composite Materials, International Journal of Railway, 12 (2019) 23–27, https://doi.org/10.7782/IJR.2019.12.2.023.
• 11. Mistry P., Johnson M., Galappaththi U.: Selection and ranking of rail vehicle components for optimal lightweighting using composite materials, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 2021, No. 235 pp. 390–402. https://doi.org/10.1177/0954409720925685.
• 12. Suzuki Y.: Railway Industry, in: Handbook of Adhesion Technology, Springer, Berlin, 2011, https://doi.org/10.1007/978-3-642-01169-6.
• 13. Kim S. et.al: Analysis of the Composite Structure of Tilting Train Express (TTX ), Proceedings of the KSR Conference, 2005, s. 657–662.
• 14. S.I. Seo, J.S. Kim, S.H. Cho: Development of a hybrid composite bodyshell for tilting trains, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit. 222 (2008) 1–13. https://doi.org/10.1243/09544097JRRT96.
• 15. Wennberg D.: Light-weighting Methodology in Rail Vehicle Design through Introduction of Load Carrying Sandwich Panels, 2011, www.kth.se/en/sci/institutioner/ave/avd/rail%5Cnwww.kth.se/en/sci/institutioner/ave/avd/rail.
• 16. A train made of carbon-fiber-reinforced plastic components, JEC Composites. (2018). http://www.jeccomposites.com/knowledge/international-composites-news/train-made-carbon-fiber-reinforcedplastic-components, [accessed February 14, 2021].
• 17. CG Rail, https://cgrail.de/, [accessed February 22, 2021].
• 18. Siebel T.: Th e World’s First CFRP Rail Vehicle, Springer Professional, 2018, https://www.springerprofessional.de/en/production---production-technology/engineering---development/the-world-sfirst-cfrp-rail-vehicle/16135270, [accessed February 14, 2021].
• 19. Wuhan Optics Valley Tram, FORDYNO. https:// www.fordyno.com/wuhan-optics-valley, [accessed February 14, 2021].
• 20. New generation of carbon-fiber tramcar meets public in NE China, CGTN. (2018). https://news.cgtn.com/news/3d3d674d3251444d7a457a6333566d54/share_p.html, [accessed February 14, 2021)].
• 21. Nishimura T., Taga Y., Ono T.: efWING ® - NewGeneration Railway Bogie, Kawasaki Technical Review, 2016, pp. 27–32.
• 22. Nishimura T.: efWING − New-Generation Railway Bogie, Japanese Railway Enigneering, 2016, No. 194, pp. 13–14.
• 23. Kawasaki Delivers CFRP efWING® Bogies to JR Shikoku, 2016, https://global.kawasaki.com/en/corp/newsroom/news/detail/?f=20160519_5864, [accessed February 20, 2021].
• 24. Crosbee D., Rothwell E., Iwnicki S.: Developing a carbon fibre railway bogie for passenger trains, Global Railway Review, 2020, https://www.globalrailwayreview.com/article/102360/carbon-fibre-bogie-passenger-trains-irr/ [accessed February 10, 2021].
• 25. Mason K.: Recycled carbon fiber on the rails, Composite World, 2019, https://www.compositesworld.com/articles/recycled-carbon-on-the-rails.
• 26. Mistry P., Johnson M.: Innovative Running Gear Solutions for New Dependable, Sustainable, Intelligent and Comfortable Rail Vehicles D3.1 – Analysis of the state of the art for composite materials suitable for rail wheelsets and related manufacturing processes, 2020, pp. 1–59.
• 27. Rungskunroch P., Kaewunruen S., Shen Z.J.: An improvement on the end-of-life of high-speed rail rolling stocks considering CFRP composite material replacement, Frontiers in Built Environment, 2019, No. 5 pp. 1–9, https://doi.org/10.3389/fbuil.2019.00089.
• 28. Ulianov C., Önder A., Peng Q.: Analysis and selection of materials for the design of lightweight railway vehicles, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2018, No. 292, pp. 1–7, https://doi.org/10.1088/1757-899X/292/1/012072.
• 29. Arifurrahman F., Budiman B.A., Aziz M.: On the Lightweight Structural Design for Electric Road and Railway Vehicles using Fiber Reinforced Polymer Composites – A Review, International Journal of Sustainable Transportation Technology, 2018, No. 1, pp. 21–29, https://doi.org/10.31427/IJSTT.2018.1.1.4.
• 30. Finke S., Kominowski J., Motyl M.: The effect of the bogie frame stiffness on running properties of railve hicles [Wpływ sztywności ramy wózka na własności biegowe pojazdów szynowych], Pojazdy Szynowe, 2019, No. 2, s. 49–57.
• 31. Romaniszyn Z.: Podwozia wózkowe pojazdów szynowych, Wydawnictwo Instytutu Pojazdów Szynowych Politechniki Krakowskiej, Kraków, 2010.
• 32. Shama N. et.al.: Carbon Composites Are Becoming Competitive and Cost Eff ective, Infosys Limited, 2018, pp. 1–12, https://www.infosys.com/engineering-services/white-papers/Documents/carbon-composites-cost-eff ective.pdf.
• 33. Garside M.: Global demand for carbon fiber from 2010 to 2022, Statista, 2018, https://www.statista.com/statistics/380538/projection-demand-forcarbon-fiber-globally/.