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铝材在铁路及城市轨道交通中的应用

 近年来,随着我国经济的发展,城市及城市间的轨道交通也进入了高速发展时期,也带来了对轨道交通车辆需求的猛增。但同时能源紧张、环境恶化等问题的存在也对轨道交通车辆的发展提出了更高的要求。而铝及铝合金材由于其质量轻、成型性优、强度高、耐腐蚀、再生利用率高等特性在众多材料中脱颖而出,在一系列轨道交通装备制造上,铝化率不断提升。尤其在欧美日等发达工业国家,铝及铝材在交通运输装备制造业的应用持续增加,并取得了很好的经济效益和社会效益。尽管近年来我国铝及铝材在交通运输装备制造业的应用上也获得了长足的发展,但与欧美日等发达工业国家相比,还存在着一定的差距,但这也意味着我国轨道交通用铝材还有一定的发展空间。

一、中国C80运煤敞车铝材应用有潜力近年来,中国经济的发展对煤炭、有色金属等大宗商品的需求猛增。由于我国资源分布和工业布局不平衡,大宗原材料的运输主要依靠铁路,造成了铁路物资运力的紧张。
  
  专家预计,未来15年,我国GDP仍将保持较快速度增长,各种物资的需求会大幅度增加,对运输的需求将持续上升。据初步测算,到2020年,全国铁路货物运输需求将达40亿吨,年均增长速度为4%。铁路作为交通运输的主要方式,必须提供与市场需求相适应的运输能力。
  
  高速化、重载化是今后铁路运输的发展方向。而铁道车辆轻量化则是实现高速重载的重要途径。铝无疑是轻量化蕞好的材料。早在20世纪50年代,世界上较发达的一些国家就开始采用铝合金材料来制造铁路车辆,包括美国、加拿大、日本、俄罗斯、德国、法国等,其中美国是铝合金运煤敞车技术应用蕞早、蕞成熟的国家。而中国直到2004年3月,才完成了首批210辆C80型铝合金运煤敞车的制造。
    研究数据表明,铝煤车相比钢车具有十分明显的优势。我国C80铝合金运煤敞车较C76型钢浴盆敞车车体减轻了5吨,较C63A型敞车减轻了19吨,在车辆总重不变的情况下,大大提高了车辆有效载重。此外,铝合金运煤敞车还有节省燃料、减少温室气体排放、寿命长、腐蚀轻、运营维护费用低等优势。根据测算,尽管相比碳钢制运煤敞车,C80铝合金运煤敞车造价稍贵,前期投入较高,但由于其具有无可比拟的优势,在使用至第5年以后,C80铝合金运煤敞车的综合效益就超过了碳钢运煤敞车。再加上铝制运煤车有30年的使用寿命,相比钢制车可多使用10年,其带来的经济效益十分明显。而与目前发展势头迅猛的C80B不锈钢运煤敞车相比,C80铝合金运煤敞车也有其优势。具某应用企业测算,铝合金比不锈钢每辆车自重轻700公斤,在总长600多公里的线路上,每跑一辆车每年多增加收入37000元,假设车辆使用25-30年,一共能多收入70-80万元。由于铝合金运煤敞车相较钢制车辆具有较大的经济效益,美国已大量采用铝合金煤车。据《美国金属市场报》报道:2009年运煤车的交货量为6万辆,比2005年增加50%,其中27%为铝制车辆。到目前为止,美国已经生产了十几万辆铝合金运煤车辆。
  
  目前中国C80铝合金运煤敞车的总拥有量仅1万辆左右,仅为美国2009年一年交货量的62%。铝合金运煤敞车在美国的大量使用已经验证了其优越性,相信随着铝合金运煤敞车在使用中优势的不断体现,业界对其认识的不断深入,铝合金运煤敞车在国内将有很大的发展空间。
  
 二、中国步入高铁时代,动车组铝材需求增加随着城市经济快速运转,人员流动日益频繁,城际高速铁路将成为未来区域发展的重要推动力,我国已经进入了高铁建设的高峰期。根据铁道部发布的数据,到2010年10月底,中国已投入营运的高速铁路网络总长7431公里,长度居全球之首,且于2012年之前将再增加至13000公里。这包括新建的高速连线以及为时速200-250公里的列车而进行升级的现有轨道。到2020年,我国将建设规划建成“四纵四横”的城际快速客运系统,客运专线1.6万公里以上。蓄势待发的中国高铁前途光明,中国步入了高铁时代。
  
  除了国内,中国的高速铁路也在向国外延伸。北京交通大学教授、中国工程院院士王梦恕曾表示:中国计划将在国内高铁网延伸到俄罗斯、中亚以及东亚17个国家,以期能在2025年内完工。高速铁路的建设带来了对动车组的需求。目前中国铁路客运专线动车组采用的CRHI、CRH2、CRH3、CRH5四种类型中,除CRHI型车体采用的是不锈钢材外,其余3种动车组车体均为铝合金材质。而由于材料的特性与焊接方式的现代化,时速250公里以上的高速列车必须采用铝合金材质。随着城际客运系统的建设及高铁网络向国外的不断延伸,动车组铝材的需求也将不断增加。随着中国高铁、动车技术的发展,中国高铁已经走出了国门,承接世界高铁工程。中国铁道部已经与俄罗斯、美国GE公司等签署了合作备忘录。中国动车也出口到了澳大利亚、菲律宾、***、加纳等国。相信未来随着中国高铁及动车技术向国外的输出,动车组铝材的需求也将不断上升。
  
三、中国城轨交通发展带动铝材需求增长随着中国经济的飞速发展和城市化进程的加快,我国的城市轨道交通行业步入一个跨越式发展的新阶段。
  
     预计中国城轨交通里程在2010年将达到1500公里,2015年将达到2100公里,2020年有望达到3000-3500公里。目前,国内轨道交通车辆铝材已基本实现国产化,麦达斯铝业、忠旺控股、丛林铝业、南山铝业等均能生产此类高性能铝材。
  
    住房和城乡建设部地铁与轻轨中心主任、中国城市规划设计院院长李晓江表示:截至2009年底,国家批准了25个城市的轨道交通近期建设规划。目前内地正在建设轨道交通的线路总长是1400公里,将要开工的新轨道交通线路达2610公里。“十二五”期间,轨道交通建设投入可能超过7000亿元,总资金投入仅次于铁路和高速公路。
  
    未来10年将是我国大中城市轨道交通建设发展的10年,随着轨道交通建设的突飞猛进,轨道交通用铝材也将迎来发展的机遇。铝材的优异特性及国内铝材生产应用技术的提高使得工业铝型材车辆轻量化领域的发展前景十分乐观,可以预见,工业铝型材将在中国蓬勃发展的轨道交通市场大有所为。

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