关键词：轻量化 酚醛地板 磁悬浮车辆
1、项目简介
中车唐山公司为广州清远研发的清远旅游专线磁浮列车，运营速度为120km/h，是目前世界上运营速度最高的中速磁悬浮列车。清远旅游专线磁浮列车可以实现ATO自动驾驶；列车运行噪声低、最高运行速度下噪声值不超过70分贝；列车采用碳纤维、纸蜂窝、预浸料等轻量化、绿色环保的材料，重量可减轻5%，进而增大列车的载客量，实现列车运行的节能高效。
2、铝蜂窝地板的缺陷
1）铝蜂窝地板结构介绍
铝蜂窝地板结构包括铝板、型材、补强、蜂窝芯、胶膜等。铝蜂窝地板总厚度为18mm，上、下面板与蜂窝芯采用胶膜粘接。
2）铝蜂窝地板材料介绍
铝蜂窝面板及背板为5083-H111硬质铝板，面板厚度为2mm，背板厚度为1mm。
铝蜂窝芯材为3003-H18或者5052-H32铝箔制成，铝箔格子边长为3-4mm，铝箔厚度不小于0.06mm。
边框铝型材采用6063-T5，边框型材连接牢固，确保所有型腔封闭。
铝蜂窝地板上表面拉丝80目（机械加工），拉丝方向沿车长方向，拉丝表面均匀。
内置补强板需进行防腐绝缘处理，补强板位置应在地板表面用记号笔画出，并且可以通过打磨去除。
3）铝蜂窝地板的缺陷总结
铝蜂窝地板的主要性能特点有：极高的平整度、受力均匀、抗弯挠、抗压、无可燃物质、防火等级高、尺寸稳定、热膨胀系数低等，但是其同时存在隔热效果不佳、易塌陷和脱落、可修复性差、重量较重等缺点，尤其是在如今对于轨道车辆节能、减排等安全环保及轻量化要求越来越严苛的背景下，铝蜂窝地板就显得捉襟见肘了。
3、酚醛地板
3.1、酚醛地板的优势
1）酚醛地板结构介绍
酚醛地板的结构为“三明治”复合材料，总厚度18mm，酚醛地板由面层+低密度/高密度+面层组成，内置补强，四周高密度封边处理。
2）酚醛地板材料介绍
酚醛地板是复合材料地板，主要的材质是由酚醛树脂【1】组成。
a、酚醛地板面层：上面板厚度1.3mm，下面板厚度1mm，面层使用玻璃纤维布预浸在酚醛池中，经过高温压制而成，玻璃纤维布占比达到90%以上，面层的密度为2100kg/m3。
b、酚醛地板芯层：酚醛地板芯层是指酚醛地板两个面层之间的材料。芯层又叫轻芯钢，包括高密度酚醛板（高密度）和低密度酚醛板（低密度）。高密度酚醛板只是酚醛预浸料配方不一样，发泡物质少于芯层，所以密度比芯层要高，故叫高密度酚醛板，密度为850kg/m3。低密度酚醛板密度比高密度块要低，故叫低密度酚醛板，密度180kg/m3。
3）酚醛地板维修介绍
a、对于外部冲击造成的面板损伤一般根据受损面积以及部位，通过安全性评审选择相应的处理方式，一般分为两种：
第一种：一般该区域受损面积较小，对车辆安全运行没有影响，采用胶水/环氧腻子修复抹平的方式进行修复；
第二种：由于受到钝器冲击或者其他因素造成板材鼓泡、分层，通过评审，可以采用注胶的方式对分层位置进行修复；
b、地板表面开孔：地板表面如果要进行开孔处理，需要对开孔四周芯材进行封边处理。
开孔步骤：根据要求在地板上进行开孔，开孔采用雕刻机开孔，使用镗刀对芯材进行去除。 对开孔断面芯材进行清理，一般需要去除5-10mm，并使用压缩空气对断面进行清洁，在断面涂胶，使用玻璃钢型材对断面进行封边处理，或者使用高粘度环氧树脂/环氧腻子对断面进行封边处理。胶水固化以后，使用砂纸对断面进行打磨处理。
4）酚醛地板轻量化介绍
酚醛地板由于自身材料的选用决定了酚醛地板轻量化的特点，以下为酚醛地板所用轻量化材料详细介绍：芯层采用低密度轻芯钢，密度180kg/m3；封边采用高密度与面层复合搭接结构，其中高密度酚醛板850kg/m3，面层密度2100kg/m3；开孔、打钉位置预埋30X30X5.8mm铝块；根据其他部位需要内部预埋的碳钢板50X250X6mm；上面板1.3mm酚醛预浸料层压板，下面板1mm酚醛预浸料层压板，密度2100kg/m3；四周采用环氧胶水封边；按照以上方式设计的酚醛地板密度可以达到469kg/m3，面重8.44kg/m3；
3.2、酚醛地板VS铝蜂窝地板
1）轻量化对比
铝蜂窝地板的面重为10-12kg/m2（厚度为18mm）。酚醛地板的面重为8-9kg/m2（厚度为18mm）。以B型地铁为例，客室地板面积约为50m2，这样算来如果选用铝蜂窝地板，一辆车地板重量约为550kg，若选用酚醛地板重量约为425kg，减重效果为22.7%。
2）其他方面对比
两个地板性能的比较，酚醛地板在抗压、抗拉和隔声等方面要优于铝蜂窝地板，其他性能均无较大差异，从另一方面说明酚醛地板在降低质量的基础上其他性能并没有明显下降，可见酚醛地板的材料的优越性。
3）维修成本对比
通过酚醛地板维修的介绍无论在酚醛地板的安装中和安装后地板有缺陷均可以局部进行维修更换。铝蜂窝地板由于自身蜂窝芯的结构决定，如果地板塌陷，地板没有办法进行局部返修，只能拆除整块地板更换新的地板，由于内装各部位安装结构所决定，拆除整块地板可能需要对内装件进行拆除，可见在维修成本方面酚醛地板远远优于铝蜂窝地板。
3.3、酚醛地板实际装车效果
酚醛地板装车大致分为三个部分：
第一步：地板支撑安装及调平工作，安装后的地板支撑如图1所示：
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图2两个地板连接示意图
第三步：整车地板进行调平处理，酚醛地板安装可以达到节拍化生产能力，能够高效的完成批量车地板安装。
6、总结
在当今城轨车辆领域都在倡导“轻量化”“环保化”“节能化”三个理念，酚醛地板正是本着这三个原则进行设计及生产，相比以往的铝蜂窝地板，酚醛地板减重22.7%，达到轻量化效果；酚醛地板在使用的原材料方面选用无有毒有害物质，并出具相关报告说明使用材料均为国家提倡使用的材料，达到环保化效果；由于酚醛地板降低了整车的重量，因此减轻了车辆牵引载荷，使得我们的城轨车辆真正达到“轻装上阵”效果，实现了节能化效果。
参考文献
[1] 殷荣忠，山永年，毛乾聪，方燮奎。酚醛树脂及其应用，北京：化学工业出版社，1990
论文作者:刘鸿宇,王俊立,熊立,梁秀萍,王超群
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第18期
论文发表时间:2020/3/16
标签：酚醛论文; 地板论文; 蜂窝论文; 面层论文; 轻量化论文; 密度论文; 厚度论文; 《科学与技术》2019年第18期论文;