為了滿足日益增長的乘客需求，包括通用廁所、CET水箱、電源插座、空調、更多的桌子、傾斜機構、改進的碰撞結構和碰撞區，以及座位規則的改變，這些均使得列車變得更重。例如，與1970年的Mk 3機車相比，2000年的龐巴迪航行者列車重了40%。

　　
為了保證列車重量不能繼續增加。車身外殼、外門、轉向架、HVAC、耦合器、駕駛室、內襯、內門和乘客內飾（包括座椅）是使用復合材料減輕重量的關鍵區域。

　　圖 列車中主要輕量化區域

　　用于替代 Electrostar 的龐巴迪新AVENTRA平臺質量在30-35噸之間，與之前42噸的設計相比，減少了17%到28%。此外，新平臺的耗電量比319級等效平臺少50%，并有助于縮短行程時間。西門子新Desiro City平臺的重量比英國現有車隊的平均重量輕25%，并使用再生制動、節能照明等方式使能源消耗降低了50%。

　　復合材料座椅、使用纖維復合材料的復合材料門、支架靠背、天花板面板、駕駛室前部和車身末端、車身側板和具有增強功能的地板，包括地板覆蓋物、加熱、隔熱/隔音和更容易清潔的選項，是實現鐵路車輛進一步成本效益減重的其他領域。

　　未來幾年解決鐵路行業需求的替代輕質復合材料包括酚醛SMC（片狀模塑料）、符合新EN 45545防火標準的改性環氧玻璃預浸料、碳纖維/酚醛預浸料、阻燃泡沫芯，以及具有良好FST性能的新熱塑性材料。與整體復合材料相比，有幾種輕質核心材料能夠提供剛度并降低整個面板重量。Balsa、Nomex蜂窩、鋁蜂窩、泡沫和軟木復合材料是輕質核心材料的幾個典型示例（圖2）。

 

　　雖然天然纖維和生物樹脂增強材料處于新興階段，但根據初步測試，它們可以解決鐵路應用的FST要求。Cytek的XMTM30樹脂系統是符合EN 45545 HL3類規范的生物可再生可持續資源。它可以與天然纖維相結合，創造一個真正的生物可持續系統。Cytek MTM?348FR和XMTM30適用于制造用于內部和外部結構和非結構應用的輕質復合材料組件。

　　輕質鋁蜂窩材料是傳統材料（如膠合板）的輕質替代解決方案。輕質鋁蜂窩地板的主要優點是翻新成本低、使用壽命長（特別是在潮濕區域），以及在給定支撐間距下每平方米的荷載增加（圖3）。

 

　　鋁蜂窩粘結結構是傳統材料的輕質替代品，包括金屬制造、膠合板和鋁鑄件，用于外門和內門（圖4）。鋁蜂窩粘結結構的主要優點是操作過程中的慣性小，使用壽命結束時可回收，并且由于重量輕，對操作機構的要求較低。

 

　　鋁蜂窩可以取代轎車隔墻和擋風玻璃中的膠合板和金屬制品。鋁蜂窩的優點在于重量輕，易于安裝，使用壽命結束時可回收，不易改變濕度條件，并且由于厚度減小而增加了可用乘客空間。

　　在窗臺中，酚醛預浸料和酚醛SMC可替代傳統材料，如圖5所示的濕鋪層和GRP。其主要優點包括增強的重量控制、更一致的厚度控制、更好的公差控制，改善的表面光潔度，減少了噴漆/精加工時間。

 

　　可使用新的酚醛預浸料和熱塑性塑料代替金屬制品和濕鋪層玻璃鋼作為輕型備用材料（圖6）。這些輕質材料的主要優點是公差更緊、表面光潔度更高、重量更輕，從而減少返工。

 

　　鋁蜂窩復合材料可作為衛生間模塊/座艙中GRP濕鋪層的輕質替代品，如圖7所示。適用于新設計/配置或改造，無需高昂的工具費用，可選擇多種飾面，如HPL、Novagraph/貼花、油漆，重量顯著減輕，高達100 kg，這些輕質材料的主要優點是在使用壽命結束時可回收利用。

 

　　鋁蜂窩復合材料還可以為廚房和餐飲單位中的膠合板和金屬制造提供輕質替代解決方案，如圖 8 所示。使用鋁蜂窩復合材料的主要優點是使用壽命長、飾面選擇范圍廣、防火性能更好、安裝方便。

（參考來源：TRB Lightweight Structures）