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聯(lián)系人：韓經(jīng)理
目前，在讓我們的移動(dòng)生活方式更具可持續(xù)性的努力中，人們?cè)絹碓娇粗毓步煌ǖ暮锰帯９步煌蓸O大地減少排入大氣中的溫室氣體和其他有毒氣體，特別是鐵路，可以為我們持續(xù)增長(zhǎng)的出行需求提供資源節(jié)約和環(huán)境友好的解決方案。
利用不銹鋼制造軌道車輛，進(jìn)一步提升了鐵路行業(yè)的可持續(xù)性水平。不銹鋼的耐用性和極少的維護(hù)要求使它成為一個(gè)經(jīng)濟(jì)上的最佳選擇。節(jié)能輕量化設(shè)計(jì)、高可回收物含量和使用壽命結(jié)束時(shí)100%的可循環(huán)利用是不銹鋼環(huán)保特點(diǎn)的基石。加之不銹鋼時(shí)尚、明亮的外觀，增進(jìn)了人們對(duì)軌道車輛的好感。
軌道車輛應(yīng)用不銹鋼的經(jīng)驗(yàn)
不銹鋼于1912年首次應(yīng)用。1932年，第一輛全不銹鋼軌道車輛由巴德公司在加拿大落基山脈投入使用。落基山脈的極端溫度和運(yùn)行條件使不銹鋼得以充分展示其出眾的技術(shù)特性和對(duì)鐵路應(yīng)用的獨(dú)特適應(yīng)性。其他鐵路公司紛紛效仿，很快把不銹鋼引進(jìn)到他們自己的產(chǎn)品目錄中。
不銹鋼在美國(guó)和日本很快成為鐵路應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)材料，不銹鋼制造技術(shù)的新發(fā)展和壽命周期成本的重要性日益受到重視。今天，不銹鋼廣泛用于鐵路領(lǐng)域。區(qū)域列車、市郊列車、地鐵列車、輕軌列車全部依賴于不銹鋼解決方案。這些應(yīng)用的每一項(xiàng)都有其自己的特點(diǎn)，各種車輛終生面對(duì)的特定運(yùn)行條件決定了材料選擇和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。不銹鋼可完美地滿足這些準(zhǔn)則中的許多準(zhǔn)則。凡是有耐腐蝕、耐用性、耐碰撞、防火、易清洗、易維護(hù)和美觀等關(guān)鍵要求的場(chǎng)合，都應(yīng)使用不銹鋼。
盡管市場(chǎng)上有200多種不銹鋼，但在鐵路領(lǐng)域獲得應(yīng)用的并不多。有些等級(jí)的不銹鋼（眾所周知的奧氏體不銹鋼）具有獨(dú)特性能。例如，在環(huán)境溫度條件下加工時(shí)（被稱為冷成形），它們的強(qiáng)度會(huì)提高。這種提高的強(qiáng)度可使制造商降低用于軌道車輛車身的預(yù)制不銹鋼結(jié)構(gòu)的厚度，使車廂重量減輕，從而使運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)。它還能提供優(yōu)秀的耐碰撞性能。發(fā)生事故時(shí)，不銹鋼能夠吸收大量能量，因?yàn)樵谧冃芜^程中，在材料強(qiáng)度逐漸增加的同時(shí)它能保持足夠高水平的延展性，從而可防止脆性斷裂。
不銹鋼外觀獨(dú)特，經(jīng)過多年的使用都不會(huì)受到腐蝕的影響，可以通過擦光、拋光或花紋裝飾等方式定制。各種可能的選擇使鐵路運(yùn)營(yíng)商能夠把鐵路車輛的長(zhǎng)壽命和易維護(hù)性與其獨(dú)特的、鮮明的裝飾性結(jié)合起來。
案例研究一：瑞士Tango輕軌
從2008年12月開始，Tango（探戈）一詞出現(xiàn)在瑞士巴塞爾街頭，它不是指跳舞的熱潮，而是巴塞爾新輕軌的名字。瑞士制造商選擇EN 1.4589級(jí)不銹鋼作為Tango的車身。這種不銹鋼含15%的鉻、2%的鎳、1%的鉬和1%的鈦，對(duì)于巴塞爾要求苛刻的鐵路網(wǎng)絡(luò)而言，是一種理想的方案。“我們非常明智地選擇不銹鋼，因?yàn)樵谲壍儡囕v制造中，這種材料已經(jīng)完全確立了自己的地位。巴塞爾的軌道環(huán)境是坡度很大、彎道很急，因此對(duì)施工和材料提出了很高的要求。在這里運(yùn)行良好的市內(nèi)輕軌在世界上的任何地方都會(huì)運(yùn)行良好。”斯塔德勒質(zhì)量管理部的于爾根·魯斯說，該公司將在未來幾年為巴塞爾市內(nèi)交通管理局和巴塞爾區(qū)域運(yùn)輸股份公司建造總共60輛新的Tango車輛。
“每一輛Tango都要噴上漂亮的、代表各個(gè)客運(yùn)公司標(biāo)志的油漆。”魯斯解釋說，“重要的是，車身材料需有良好的油漆附著力。”為了滿足這一要求，在噴漆之前整個(gè)車身都要噴砂。
2009年夏天，隨著首批4輛軌道車輛上軌運(yùn)行，項(xiàng)目試驗(yàn)階段結(jié)束。“截至目前，一切進(jìn)展順利，不管是所用的材料，還是Tango整車。”魯斯說，“一旦試運(yùn)行結(jié)束，我們預(yù)計(jì)今后會(huì)有更多客戶。”
案例研究二：德國(guó)漢堡的下一代地鐵
德國(guó)漢堡地鐵系統(tǒng)的下一代列車將全部采用不銹鋼設(shè)計(jì)。鐵路網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商漢堡高架鐵路股份公司已經(jīng)定購(gòu)了27輛DT-5型車輛，交貨期限從2009年～2013年。公司還有另外再購(gòu)買40輛的計(jì)劃。
漢堡高架鐵路股份公司的新DT-5型列車將替代現(xiàn)在的DT-3型。DT-3型列車早在20世紀(jì)60年代中期就已投入使用，就像它的前輩DT-2一樣，DT-3也在制造中使用了不銹鋼。負(fù)責(zé)漢堡高架鐵路股份公司車隊(duì)維護(hù)的約爾格·彼得森說：“我們高興地看到，選用不銹鋼，一方面能利用我們長(zhǎng)期積累的有益經(jīng)驗(yàn)，另一方面又能達(dá)到面向未來提高客戶滿意度的目的。”
2008年7月向公眾展示這種新型號(hào)的模型時(shí)，漢堡高架鐵路股份公司就特別強(qiáng)調(diào)，合理的材料選擇是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)公共交通的一個(gè)關(guān)鍵要素。整車設(shè)計(jì)包括幾乎95%的可回收材料，能夠節(jié)約資源。
彼得森表示：“我們軌道車輛的設(shè)計(jì)使用壽命是45年。因此，耐用性和易維護(hù)性是壽命周期成本的兩個(gè)關(guān)鍵因素。”
漢堡距離易北河入海口50公里，是德國(guó)的最大港口。空氣中較高的氯化物含量和船只排放的二氧化硫以及其他腐蝕性廢氣，促使?jié)h堡高架鐵路股份公司選用經(jīng)過檢驗(yàn)的奧氏體鉻鎳不銹鋼，用作大面積的表面不噴漆的軌道車輛的車身。彼得森說：“不銹鋼外表面易于清洗，使昂貴的噴漆作業(yè)變得多余。”
彼得森補(bǔ)充道：“清除涂鴉也要占用大量車身維護(hù)成本。”用化學(xué)溶劑清除涂鴉會(huì)使涂層隨著時(shí)間而退化,但在拋光和擦光的不銹鋼表面上，涂鴉不易粘附，更容易清除。不用涂層還意味著裸露的金屬表面不會(huì)因?yàn)樽贤饩€輻射而發(fā)生顏色變化，因此再也不必給褪色的表面重新噴漆。
從強(qiáng)度方面考慮，選用了加工后變硬的不銹鋼等級(jí)AISI301 LN（EN 1.4318l）。盡管這種不銹鋼比重不是特別低（7.9kg/m3），但是其壁厚可以保持最小值（1.5mm～2mm）,從而可確保制成的部件與它們的輕金屬對(duì)應(yīng)部件處于相同的重量范圍。出眾的抗疲勞強(qiáng)度使不銹鋼成為城市公共交通的很好選擇，因?yàn)槌鞘薪煌ǖ募铀俸蜏p速時(shí)間都很短，運(yùn)行條件特別苛刻。
列車組前部須采用更復(fù)雜的成形作業(yè)，用鉻含量和鎳含量分別是18%和9%的AISI 304（EN 1.4301）級(jí)不銹鋼制造。由于這種不銹鋼有出色的成形潛力，列車前部可采用無縫設(shè)計(jì)。
不銹鋼會(huì)引發(fā)顧客許多正面聯(lián)想，包括衛(wèi)生、安全、耐用、高雅和價(jià)值。如果列車既舒適又有吸引力，人們會(huì)更愿意乘坐公共交通。
案例研究三：在西班牙制造含不銹鋼的電車
福斯羅集團(tuán)西班牙公司已經(jīng)設(shè)計(jì)了第一輛將在西班牙制造的列車-電車。這種新交通模式快速、高效、污染更小。這種車輛既滿足了列車乘客的要求，又滿足了電車乘客的要求。這種列車-電車的最初設(shè)計(jì)理念就考慮使用新材料，如現(xiàn)代不銹鋼。
由于不銹鋼適用于該項(xiàng)目的各種不同部件，尤其是內(nèi)部和結(jié)構(gòu)部件，因此它已經(jīng)用在部件的生產(chǎn)加工中。福斯羅集團(tuán)材料工程師決定選用不銹鋼的主要原因之一是其強(qiáng)大的耐磨性和抗撕裂能力，并且不會(huì)喪失其耐用性或?qū)徝牢Α?
為實(shí)現(xiàn)安全和低能耗目標(biāo)，重要的是確定最佳材料配合比。選材用料必須盡可能又薄又輕，并同時(shí)確保它們滿足使用功能。由于內(nèi)在強(qiáng)度較高，不銹鋼可以比其他材料更薄、更輕，并同時(shí)保留其功能的完整性。
車輛的大部分外部部件都使用不銹鋼，既有鐵素體不銹鋼（如EN 1.4003），也有奧氏體不銹鋼（如EN 1.4301，即AISI 304）。福斯羅集團(tuán)西班牙公司還將不銹鋼用于內(nèi)部設(shè)施中的許多部件，帶來了設(shè)計(jì)的現(xiàn)代性。
案例研究四：使用了50多年不銹鋼的日本列車
東京東急車輛制造株式會(huì)社是日本第一家用不銹鋼制造產(chǎn)品的軌道車輛制造商，并且促進(jìn)了這類不銹鋼的使用。1958年，日本首次用不銹鋼生產(chǎn)軌道車輛，當(dāng)時(shí)使用的是SUS304型不銹鋼。最開始，不銹鋼只用于制造一些早期型號(hào)的外殼，到1962年才生產(chǎn)了全不銹鋼軌道車輛。除了SUS304型不銹鋼外，還使用了高拉伸強(qiáng)度的SUS301型不銹鋼。
在今天的東急車輛制造株式會(huì)社，不銹鋼和鋁是使用最多的兩種材料，很少使用碳鋼。東急一年大約生產(chǎn)300輛～400輛軌道車輛，其中90%用不銹鋼，余下的10%用鋁。據(jù)估計(jì)，日本每年大約生產(chǎn)1000輛～1200輛不銹鋼軌道車輛。
20世紀(jì)80年代之前，由于較低的初始成本，碳鋼一直是軌道車輛的熱門選擇。不過，額外的制造工序，如涂覆和形狀校正，增加了初始成本和維修維護(hù)費(fèi)用。自第一種不銹鋼型號(hào)在20世紀(jì)50年代投入使用以來，建造不銹鋼軌道車輛的成本已經(jīng)大大降低。隨著機(jī)器人技術(shù)和自動(dòng)化流程的更廣泛使用，不銹鋼軌道車輛的價(jià)格通常會(huì)比其他同類碳鋼產(chǎn)品更低。
與鋁比較，不銹鋼在市郊列車上的優(yōu)勢(shì)可以歸因于以下幾點(diǎn)：首先，不銹鋼軌道車輛不需要涂層，易于維護(hù)。鋁制軌道車輛通常需要涂層以提高其耐腐蝕性和耐污染性。其次，人們通常認(rèn)為，鋁制軌道車輛比不銹鋼車輛輕。但實(shí)際上這種優(yōu)勢(shì)在軌道車輛上并不明顯，因?yàn)闉榱思庸虃?cè)面，鋁制列車必須采用雙層外殼結(jié)構(gòu)。再其次，人們也越來越認(rèn)識(shí)到了不銹鋼出色的可回收性。不銹鋼軌道車輛通常使用易于重新使用的304和301L型奧氏體不銹鋼。即使在回收再利用時(shí)，它們的質(zhì)量也不會(huì)降低。鋁制軌道車輛通常用5000、6000和7000系列的鋁來制造，這些牌號(hào)的鋁含有一定數(shù)量的鐵以保證其剛性，要將它們從一般的鋁廢料處理流程中分離出來，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。
軌道車輛的壽命通常估計(jì)為30年～35年。只要維護(hù)得當(dāng)，在大多數(shù)情況下，壽命都可以延長(zhǎng)到50年。在20世紀(jì)90年代以前，人們一直認(rèn)為，維修和翻新軌道車輛，從而使其壽命延長(zhǎng)10年～20年是最為經(jīng)濟(jì)的選擇。但是，多年的經(jīng)驗(yàn)表明這種想法并不科學(xué)，原因如下：一、20年后，輔助裝置，包括電氣部件，會(huì)變得過時(shí)，可能無法再買到。二、制造公司已經(jīng)大大縮減了維修隊(duì)伍，使維修成本變得更高。三、人們?cè)?jīng)認(rèn)為不銹鋼車廂拆卸作業(yè)費(fèi)用太高，但是現(xiàn)在人們普遍認(rèn)識(shí)到，它不過是一個(gè)簡(jiǎn)單工藝，無須對(duì)廢料進(jìn)行分類。
考慮到這些因素，東急認(rèn)為，與維修和維護(hù)舊車相比，制造新不銹鋼軌道車輛更能有效降低壽命周期成本。日本最大的鐵路公司———東日本旅客鐵路公司對(duì)鋁和不銹鋼軌道車輛進(jìn)行了壽命周期評(píng)估和比較，評(píng)估結(jié)果促使該公司決定市郊列車采用不銹鋼車廂。
