注：SMC—片狀成型料；EP—環(huán)氧樹脂；PA—尼龍；GF—玻璃纖維；
NR—天然橡膠；PC—聚碳酸酯；PUR—聚氨酯；UHMWPE—超高分子量聚乙烯；SBR—丁苯橡膠
 

1　車體結(jié)構(gòu)的輕量化
　　早期車體材料多采用耐候性鋼板，近年來(lái)，隨著高速化的進(jìn)展，對(duì)車輛輕量化的要求越來(lái)越高，但目前占主導(dǎo)地位的結(jié)構(gòu)材料仍為鋁合金材料。
　　瑞士辛德勒公司采用絲纏繞技術(shù)成功地制造出玻璃纖維增強(qiáng)塑料(FRP)整體客車車廂，使客車總質(zhì)量降低10％。專門設(shè)計(jì)的纏繞機(jī)（Goliath）全長(zhǎng)25米，有效纏繞長(zhǎng)度15米，最大直徑3.8米，第一個(gè)車廂殼體的制造僅用了8天時(shí)間，這種全FRP車廂被編在兩節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電車廂之間運(yùn)行，在蘇黎世、巴塞爾和赫爾辛基成功地進(jìn)行了各種運(yùn)行試驗(yàn)，運(yùn)行速度達(dá)70km／h，行駛總里程超過(guò)4萬(wàn)公里。繼之辛德勒公司又與SIG公司合作，進(jìn)行了行駛速度達(dá)140km／h的運(yùn)行試驗(yàn)，取得了令人滿意的試驗(yàn)結(jié)果。

2　復(fù)合材料模制機(jī)頭
　　現(xiàn)代列車為了適應(yīng)高速行駛中空氣動(dòng)力學(xué)的要求和人們的審美需要，使得車頭設(shè)計(jì)為呈流線型，三維外形結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜。用金屬制造難度大、費(fèi)用高，而復(fù)合材料質(zhì)量輕，耐沖擊性能好的優(yōu)點(diǎn)在車頭制造上得以充分展現(xiàn)。
　　1977年正式投入運(yùn)營(yíng)的英國(guó)Inter City 125型機(jī)車前部外殼是最早采用復(fù)合材料制造的，它是由層壓玻璃鋼板包夾聚氨酯泡沫芯材制成的。預(yù)先采取措施將供空調(diào)及電氣線路輸送管道的安裝空間留下，使整體布置十分合理。這種復(fù)合材料機(jī)頭外殼比鋼制品強(qiáng)度大，質(zhì)量輕約30～35％，耐沖擊強(qiáng)度很高，用一個(gè)0.9kg的方形鋼塊以350km／h的速度撞擊也不會(huì)穿透。
　　最近報(bào)道的意大利ETR 500型高速列車，采用了一種新型復(fù)合材料（Kevlar芳香族聚酰胺纖維／環(huán)氧樹脂），通過(guò)模壓制成了一個(gè)完全符合空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)的鼻形車頭，滿足了列車300km／h運(yùn)行速度的要求。而對(duì)于穿越隧道，大部分時(shí)間在地下運(yùn)行的機(jī)車，司機(jī)室的復(fù)合材料則要求采用阻燃性酚醛樹脂制造。酚醛樹脂具有高阻燃性和低可燃性，而且燃燒時(shí)發(fā)煙量小，毒氣含量低。穿越英吉利海峽隧道的38 LeShttle車的司機(jī)室重240kg，也是迄今具有代表性的最大手糊型酚醛制品之一。

3　主要車體內(nèi)裝及設(shè)備的輕量化

3．1車門
　　國(guó)外客車車門主要采用玻璃鋼制作。如英國(guó)XP64型客車、MK 111型客車均安裝了聚酯玻璃鋼門；法國(guó)的Mistra客車采用玻璃鋼夾層模制整體車門；前蘇聯(lián)26米長(zhǎng)的輕型客車車門為三層夾層結(jié)構(gòu)，中間填充保溫泡沫塑料，內(nèi)外層為玻璃鋼；丹麥鐵路新型電動(dòng)車的車門為雙扇車門，由玻璃鋼、蜂窩夾層材料及鋁框組成。

3．2　車窗及窗玻璃
　　法國(guó)、英國(guó)及日本鐵路客車上均采用了玻璃鋼窗框，有些還使用了阻燃性聚酯玻璃鋼。
　　玻璃是車輛車窗的傳統(tǒng)材料，隨著車速的不斷提高，列車穿越隧道時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大壓差，行駛過(guò)程中帶起的小石塊易造成玻璃的損壞，國(guó)外已開始使用聚碳酸酯（PC）板材作為車窗材料。它不僅有良好的透光性，易加工，還有突出的沖擊強(qiáng)度和抗蠕變性能。瑞士聯(lián)邦鐵路曾在460型電力機(jī)車上用2塊厚15mm的PC板作為車窗玻璃，撞擊試驗(yàn)表明，一個(gè)質(zhì)量為1kg的球狀物體以540km／h速度撞擊車窗也不會(huì)擊碎。
　　PC板材質(zhì)量?jī)H相當(dāng)于同等厚度玻璃質(zhì)量的1／12～1／15。此外PC板材還具有良好的隔聲性能、阻燃性能，其受熱熔化時(shí)不會(huì)引燃其它物質(zhì)，不會(huì)產(chǎn)生毒氣，耐候性能優(yōu)越，短期載荷熱變形溫度達(dá)140℃，脆裂溫度低于－110℃，可在－40℃～100℃下長(zhǎng)期使用。
　　PC板材也存在一些較明顯的缺點(diǎn)，如膨脹系數(shù)大，耐劃痕性能差，成本較高等。盡管如此，PC車窗玻璃在發(fā)達(dá)國(guó)家作為機(jī)車車窗玻璃已進(jìn)入實(shí)用化階段，如荷蘭、日本、瑞士等國(guó)家均已采用經(jīng)硅酮涂層處理的PC窗玻璃。

3．3　座椅
　　過(guò)去的座椅采用鋼制骨架，一個(gè)雙人座椅的總質(zhì)量在50kg以上，一輛新干線電動(dòng)車全部座椅的質(zhì)量達(dá)2.5噸，作為車體的內(nèi)飾設(shè)備占有較大的比例?，F(xiàn)在國(guó)外玻璃鋼座椅已較為普遍，如英國(guó)XP64型客車、MK11、MK111型客車，法國(guó)“珊瑚號(hào)”客車，日本部分客車和300系地鐵車及前蘇聯(lián)二等客車等均使用玻璃鋼座椅。

3．4　客車墻板、頂板、地板
　　國(guó)外客車墻板一般采用玻璃鋼和泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)，如德國(guó)漢堡高速鐵路上的客車墻板，捷克、瑞士、荷蘭、英國(guó)、日本、法國(guó)、奧地利等國(guó)的客車墻板也都已采用玻璃鋼制造。
　　大量玻璃鋼制品的應(yīng)用隨之產(chǎn)生的是阻燃性問(wèn)題。大部分玻璃鋼制品是采用不飽和聚酯樹脂，其阻燃性差、毒性大。近年來(lái)，日本、法國(guó)、德國(guó)、意大利等國(guó)通過(guò)對(duì)酚醛樹酯改性及選用新的固化體系，已成功地研制了可用手糊成型和可模壓成型的酚醛玻璃鋼制品，不需添加阻燃劑就有較高的阻燃性，且發(fā)煙量小、煙霧毒性小，取得了較好的應(yīng)用效果。如日本國(guó)鐵客車采用手糊成型酚醛玻璃鋼制造墻板及空調(diào)通道，采用模壓成型制作酚醛玻璃鋼茶桌、窗框等。意大利ETR Y500型高速列車采用酚醛玻璃鋼預(yù)制夾層板制作電話間、儲(chǔ)藏室頂棚、車門。法國(guó)部分客車也采用酚醛玻璃鋼制造茶桌和座椅。

3．5　廁所、洗手間、集便廂、臥鋪、行李架、空調(diào)、風(fēng)道
　　以上都是極易腐蝕的部件，最適合用玻璃鋼制造。

4　轉(zhuǎn)向架的輕量化
　　轉(zhuǎn)向架由構(gòu)架、驅(qū)動(dòng)裝置、輪軸、彈簧、制動(dòng)裝置及與車體連接的裝置構(gòu)成。轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的主梁一般由6mm～12mm的鋼板焊接而成，轉(zhuǎn)向架的質(zhì)量占車輛質(zhì)量的25％?，F(xiàn)在法國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)家正在試制鋁合金或FRP制的轉(zhuǎn)向架，除質(zhì)量可以減輕50％以外，CFRP轉(zhuǎn)向架還具有減振效果。然而這種轉(zhuǎn)向架除了成本和制作方法的問(wèn)題外，其可靠性及耐久性等問(wèn)題也尚無(wú)定論，迄今尚未進(jìn)入實(shí)用化階段。

　　新干線電動(dòng)車的每個(gè)車輪質(zhì)量為350kg。法國(guó)正在研制FRP車輪，輪心為FRP材料，與鋼制輪殼用膠粘劑粘接。這種車輪除能減輕彈簧質(zhì)量20％以外，還有降噪及緩和輪軌沖擊等效果。

　　美國(guó)采用超高分子量聚乙烯（UHMWPE）制造心盤墊，車鉤托板磨耗板、緩沖器與鉤尾框間磨耗板。此材料耐磨性比其它塑料高15倍，比鋼制品高4倍。應(yīng)用UHMWPE制造的心盤墊、磨耗板已運(yùn)行了80萬(wàn)公里未發(fā)生損壞，也不需潤(rùn)滑、維護(hù)。此外美國(guó)轉(zhuǎn)向架軸承也采用UHMWPE材料制作，完全能滿足轉(zhuǎn)向架旁承承受高負(fù)荷的要求。美國(guó)鐵路還采用尼龍制造轉(zhuǎn)向架框、制動(dòng)拉桿磨耗套等。軸承保持架采用塑料制造的趨勢(shì)已很明顯，法國(guó)使用纖維增強(qiáng)尼龍制造軸承保持架，比黃銅保持架耐磨、壽命更長(zhǎng)。這種玻纖增強(qiáng)尼龍保持架1986年起就進(jìn)行運(yùn)行試驗(yàn)，車輛軸負(fù)荷為270kW，運(yùn)行速度為80km／h。

　　這種新型軸承保持架含有玻璃纖維填充劑和石墨潤(rùn)滑劑，且密度小、質(zhì)量輕，可將軸承中滾子由原來(lái)的14個(gè)增加到15個(gè)，僅此一點(diǎn)就可提高軸承使用壽命20％，在徑向和軸向負(fù)荷強(qiáng)度方面提高9％～10％。前蘇聯(lián)1994年已有50萬(wàn)副這種新型塑料保持架在貨車上投入了使用。

　　國(guó)外鐵路車輛普遍采用合成閘瓦。合成閘瓦的主要成分為鐵、氧化鐵、二氧化硅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、硫酸鋇等無(wú)機(jī)填料，用丁醛（丁二烯）／苯乙烯彈性粘合劑壓制而成，這種閘瓦可用于160km／h的列車。日本新干線列車速度達(dá)270km／h，電動(dòng)車制動(dòng)盤則采用碳纖維增強(qiáng)塑料。正在研制開發(fā)的復(fù)合材料制動(dòng)盤還有鋁合金／陶瓷顆粒及碳／碳纖維復(fù)合材料。合成閘瓦與傳統(tǒng)鐵制閘瓦相比具有質(zhì)量輕、行走里程長(zhǎng)、噪聲低的優(yōu)點(diǎn)。

5　橡膠減振、密封材料

　　目前國(guó)外鐵道車輛中大量應(yīng)用橡膠制作各種減振、密封部件，如各種閥中的密封圈、膠墊，車門、車窗中固定玻璃的密封條，活動(dòng)小桌及門窗的定位減振墊等。美國(guó)鐵路早在1948年就開始使用橡膠緩沖器，目前客運(yùn)車輛應(yīng)用的橡膠緩沖器已有20多個(gè)品種。

　　彈性膠泥緩沖器是近20年來(lái)歐洲鐵路聯(lián)合系統(tǒng)(UIC)國(guó)家首先使用的一種高技術(shù)緩沖器產(chǎn)品。用于彈性膠泥緩沖器的緩沖介質(zhì)是彈性膠泥材料。這是一種未經(jīng)硫化的有機(jī)硅化合物，有彈性、可壓縮性和流動(dòng)性，其物理性能在－80℃～250℃范圍內(nèi)具有較高的穩(wěn)定性、抗老化性、無(wú)臭、無(wú)毒，對(duì)環(huán)境和人員無(wú)污染，集固、液兩種屬性于一體，是緩沖器理想的彈性膠泥材料。利用其彈性功能可在無(wú)復(fù)原彈簧條件下，實(shí)現(xiàn)緩沖器的復(fù)原回程；利用其可壓縮性實(shí)現(xiàn)緩沖器的壓縮行程；利用其流動(dòng)性可以實(shí)現(xiàn)液壓緩沖器密封難的大容量，低阻抗能力。這種材料的流動(dòng)粘度可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，可使液壓緩沖器密封難的問(wèn)題輕而易舉地解決。這種材料的成本約25／kg，一個(gè)緩沖器在50kJ的條件下，彈性膠泥用量不會(huì)超過(guò)4kg，其價(jià)格已完全能滿足彈性膠泥緩沖器大量推廣應(yīng)用的市場(chǎng)要求。彈性膠泥緩沖器已于1993年納入U(xiǎn)IC標(biāo)準(zhǔn)。這種緩沖器還大量推廣到貨車、軍工、航運(yùn)等各大領(lǐng)域。國(guó)際上彈性膠泥緩沖器研制、生產(chǎn)處于領(lǐng)先地位的國(guó)家有法國(guó)、波蘭等歐洲國(guó)家，在貨車上已廣泛應(yīng)用。在波蘭有兩種膠泥緩沖器用于客車上，德國(guó)的ICE列車上也裝有這種緩沖器。

　　彈性膠泥緩沖器的優(yōu)點(diǎn)是：容量大、阻抗力小、體積小、質(zhì)量輕、檢修周期長(zhǎng)（波蘭產(chǎn)品稱可10年免檢驗(yàn)），兼有液壓和橡膠緩沖器兩者的優(yōu)點(diǎn)，克服了液壓緩沖器制造復(fù)雜、密封難和橡膠緩沖器吸收率低的缺點(diǎn)。

6　粘接劑和涂料

　　車輛向高速、重載方向發(fā)展，對(duì)車輛的質(zhì)量有了更高的要求。粘接技術(shù)與傳統(tǒng)的鉚、焊技術(shù)相比有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，如鉚、焊的點(diǎn)線連接，在溫度變化和長(zhǎng)期疲勞時(shí)，易發(fā)生應(yīng)力集中導(dǎo)致瞬時(shí)脆斷，而造成零部件的破壞。粘接技術(shù)會(huì)形成良好的密封、耐水、防腐蝕性從而提高了車輛的連接密封質(zhì)量、降低成本、提高了使用壽命，且粘接技術(shù)工藝簡(jiǎn)單，不受連接件幾何形狀和場(chǎng)地的限制。粘接劑在車輛制造和維修中應(yīng)用十分普遍，典型應(yīng)用實(shí)例如下：
　　(1)采用膠粘劑（Y340厭氧劑）組裝輪對(duì)
　　(2)車輛外板和內(nèi)部設(shè)備的粘接
　　客車的壁板、地板、門板等采用蜂窩結(jié)構(gòu)的塑料作為中間層與內(nèi)外兩層板的膠粘劑。用瀝青膠將PVC地板面粘合在地板上，拼縫對(duì)接處采用粘接膠來(lái)替代釘子固定方法。
　　(3)車門采用的蜂窩結(jié)構(gòu)與鋁板粘合
　　(4)車底防腐橡膠底板的粘接
　　(5)車輛行走部件的應(yīng)用
　　軸廂堵漏，滾動(dòng)軸承廂部件裝配過(guò)盈的快速修復(fù)，金屬螺牙密封，油罐車罐體內(nèi)部防腐層、防寒罐車外部防寒材料粘合、罐車堵漏等。
　　(6)制動(dòng)軟管端頭粘合密封
　　(7)管路螺紋連接件的密封防漏
　　涂料在車輛上的應(yīng)用主要起防腐和裝飾作用。鐵路車輛涂料品種較多，按用途分為面漆、防銹底漆、膩?zhàn)?、預(yù)涂底漆、防腐厚漿涂料等五個(gè)類別。
　　此外貨車用涂料依用途而有所不同。保溫車用涂料類似客車，防腐要求甚至高于客車。敞車要求涂料附著力強(qiáng)，耐磨性及耐沖擊性好。