Tàu điện ngầm sợi carbon đầu tiên trên thế giới ra mắt ở Thanh Đảo

Tàu điện ngầm bằng sợi carbon đầu tiên trên thế giới được ra mắt tại Qingdao

       Vào ngày 10 tháng 1 năm 2025, Tập đoàn tàu điện ngầm Qingdao và CRRC Qingdao Sifang Co., Ltd. (CRRC SIFANG) đã cùng ra mắt tàu điện ngầm sợi carbon đầu tiên trên thế giới, "Cetrovo 1.0 Carbon Star Rapid Transit," trên tàu điện ngầm Qingdao. Thành tựu sáng tạo này không chỉ lấp đầy khoảng cách quốc tế trong ứng dụng thương mại các vật liệu tổng hợp sợi carbon trong các cấu trúc chịu tải chính của xe điện ngầm mà còn dẫn đến việc nâng cấp các chuyến tàu điện ngầm của Trung Quốc theo hướng nhẹ và xanh.

Thiết kế của "Ngôi sao carbon nhanh chóng quá cảnh" toát ra một thẩm mỹ công nghệ, với một bảng màu bị chi phối bởi màu đen, tím, vàng và xanh. Nội thất của các xe ngựa được trang bị ghế sợi carbon màu đen, tay vịn và bảng điều khiển taxi của tài xế. Liu Jinzhu, nhà thiết kế trưởng tại CRRC Sifang, giải thích rằng các cấu trúc chịu tải chính của tàu, như khung carbody và bogie, được làm bằng vật liệu tổng hợp bằng sợi carbon, đánh dấu ứng dụng hành khách thương mại đầu tiên của các vật liệu như vậy trong các cấu trúc chịu tải trọng của xe điện ngầm trên toàn cầu.

So với tàu điện ngầm truyền thống, tàu điện ngầm sợi carbon mang lại những lợi thế đáng kể. Đầu tiên, việc sử dụng vật liệu sợi carbon làm cho tàu nhẹ hơn, giảm mức tiêu thụ năng lượng hoạt động. Cụ thể, thân xe nhẹ hơn 25%, khung Bogie nhẹ hơn 50% và toàn bộ tàu nhẹ hơn khoảng 11%, dẫn đến giảm 7% mức tiêu thụ năng lượng hoạt động. Người ta ước tính rằng mỗi chuyến tàu có thể làm giảm lượng khí thải carbon dioxide khoảng 130 tấn hàng năm, tương đương với việc trồng 101 mẫu cây.

Ngoài các lợi ích tiết kiệm năng lượng, các tàu điện ngầm bằng sợi carbon thể hiện khả năng chống va đập tăng cường, khả năng chống mỏi lớn hơn và tuổi thọ cấu trúc dài hơn. Hơn nữa, tàu kết hợp công nghệ bogie xuyên tâm hoạt động, làm giảm đáng kể "tiếng rít" khi đàm phán các đường cong, giảm 15 dB trong nhiễu đường cong và giảm 2 dB trong tiếng ồn bên trong cho hoạt động yên tĩnh hơn. Do trọng lượng nhẹ hơn của nó, tàu cung cấp giảm xóc và cách ly rung được cải thiện, dẫn đến hao mòn bánh xe ít hơn và giảm 15% hoặc nhiều hơn lực lượng đường sắt bánh xe, làm giảm đáng kể các yêu cầu bảo trì cho bánh xe và đường ray.

Đáng chú ý, "Carbon Star Rapid Transit" cũng sử dụng công nghệ sinh đôi kỹ thuật số để thiết lập một nền tảng bảo trì thông minh thông minh cho các chuyến tàu bằng sợi carbon, cho phép phát hiện thông minh các lỗi, đánh giá thông minh về tình trạng sức khỏe và tối ưu hóa lịch bảo trì. Bằng cách áp dụng các vật liệu và công nghệ mới, chi phí bảo trì vòng đời của tàu giảm 22%.

Sự phát triển của "Ngôi sao carbon nhanh chóng quá cảnh" đã kéo dài vài năm. Dự án đã được chính thức ra mắt vào năm 2021 và hoàn thành các thử nghiệm loại dựa trên nhà máy và 4.000 km thử nghiệm ổn định vào tháng 6 năm 2024, sau đó là công bố. Từ tháng 7 đến tháng 12 năm 2024, một thử nghiệm thực địa sáu tháng đã được thực hiện trên dòng tàu điện ngầm Qingdao 1, liên quan đến 20 bài kiểm tra định kỳ và 36 bài kiểm tra loại, xác nhận đầy đủ hiệu suất của tàu. Vào ngày 21 tháng 12 năm 2024, tàu đã thông qua các đánh giá chuyên gia cho các thử nghiệm hành khách thương mại và vào ngày 5 tháng 1 năm 2025, nó đã thông qua đánh giá an toàn của bên thứ ba độc lập (ISA).

Hiện tại, "carbon Star Rapid Transit" đang hoạt động với hành khách trên dòng tàu điện ngầm Qingdao 1. Dòng 1 là một đường trục chính trong kế hoạch mạng lưới đường sắt đô thị của Qingdao, kéo dài 60 km với 41 trạm và cung cấp hai đường dây khác. Ban đầu, "Ngôi sao carbon Rapid Transit" sẽ khởi hành từ Trạm Shanli và hoạt động ở chế độ đưa đón giữa các phần đường Shanli và Xingguo. Các hoạt động tiếp theo sẽ được mở rộng để bao quát toàn bộ dòng dựa trên hiệu suất trong khu vực đường Shanli đến Xingguo.

Sự ra mắt thành công của tàu điện ngầm sợi carbon không chỉ bị phá vỡ thông qua việc giảm trọng lượng bằng cách sử dụng các vật liệu kim loại truyền thống, đạt được sự nâng cấp lặp đi lặp lại trong công nghệ nhẹ xe lửa của Trung Quốc, nhưng nó cũng sẽ kích thích hiệu quả sự phát triển của toàn bộ chuỗi ngành công nghiệp công nghiệp sợi carbon. Thành tích sáng tạo này chắc chắn đặt ra một chuẩn mực mới cho Qingdao và ngành vận tải tàu điện ngầm toàn cầu.