目前，在让我们的移动生活方式更具可持续性的努力中，人们越来越看重公共交通的好处。公共交通可极大地减少排入大气中的温室气体和其他有毒气体，特别是铁路，可以为我们持续增长的出行需求提供资源节约和环境友好的解决方案。
利用不锈钢制造轨道车辆，进一步提升了铁路行业的可持续性水平。不锈钢的耐用性和极少的维护要求使它成为一个经济上的最佳选择。节能轻量化设计、高可回收物含量和使用寿命结束时100%的可循环利用是不锈钢环保特点的基石。加之不锈钢时尚、明亮的外观，增进了人们对轨道车辆的好感。
轨道车辆应用不锈钢的经验
不锈钢于1912年首次应用。1932年，第一辆全不锈钢轨道车辆由巴德公司在加拿大落基山脉投入使用。落基山脉的极端温度和运行条件使不锈钢得以充分展示其出众的技术特性和对铁路应用的独特适应性。其他铁路公司纷纷效仿，很快把不锈钢引进到他们自己的产品目录中。
不锈钢在美国和日本很快成为铁路应用的标准材料，不锈钢制造技术的新发展和寿命周期成本的重要性日益受到重视。今天，不锈钢广泛用于铁路领域。区域列车、市郊列车、地铁列车、轻轨列车全部依赖于不锈钢解决方案。这些应用的每一项都有其自己的特点，各种车辆终生面对的特定运行条件决定了材料选择和设计准则。不锈钢可完美地满足这些准则中的许多准则。凡是有耐腐蚀、耐用性、耐碰撞、防火、易清洗、易维护和美观等关键要求的场合，都应使用不锈钢。
尽管市场上有200多种不锈钢，但在铁路领域获得应用的并不多。有些等级的不锈钢（众所周知的奥氏体不锈钢）具有独特性能。例如，在环境温度条件下加工时（被称为冷成形），它们的强度会提高。这种提高的强度可使制造商降低用于轨道车辆车身的预制不锈钢结构的厚度，使车厢重量减轻，从而使运行更加经济。它还能提供优秀的耐碰撞性能。发生事故时，不锈钢能够吸收大量能量，因为在变形过程中，在材料强度逐渐增加的同时它能保持足够高水平的延展性，从而可防止脆性断裂。
不锈钢外观独特，经过多年的使用都不会受到腐蚀的影响，可以通过擦光、抛光或花纹装饰等方式定制。各种可能的选择使铁路运营商能够把铁路车辆的长寿命和易维护性与其独特的、鲜明的装饰性结合起来。
案例研究一：瑞士Tango轻轨
从2008年12月开始，Tango（探戈）一词出现在瑞士巴塞尔街头，它不是指跳舞的热潮，而是巴塞尔新轻轨的名字。瑞士制造商选择EN1.4589级不锈钢作为Tango的车身。这种不锈钢含15%的铬、2%的镍、1%的钼和1%的钛，对于巴塞尔要求苛刻的铁路网络而言，是一种理想的方案。“我们非常明智地选择不锈钢，因为在轨道车辆制造中，这种材料已经完全确立了自己的地位。巴塞尔的轨道环境是坡度很大、弯道很急，因此对施工和材料提出了很高的要求。在这里运行良好的市内轻轨在世界上的任何地方都会运行良好。”斯塔德勒质量管理部的于尔根·鲁斯说，该公司将在未来几年为巴塞尔市内交通管理局和巴塞尔区域运输股份公司建造总共60辆新的Tango车辆。
“每一辆Tango都要喷上漂亮的、代表各个客运公司标志的油漆。”鲁斯解释说，“重要的是，车身材料需有良好的油漆附着力。”为了满足这一要求，在喷漆之前整个车身都要喷砂。
2009年夏天，随着首批4辆轨道车辆上轨运行，项目试验阶段结束。“截至目前，一切进展顺利，不管是所用的材料，还是Tango整车。”鲁斯说，“一旦试运行结束，我们预计今后会有更多客户。”
案例研究二：德国汉堡的下一代地铁
德国汉堡地铁系统的下一代列车将全部采用不锈钢设计。铁路网络运营商汉堡高架铁路股份公司已经定购了27辆DT-5型车辆，交货期限从2009年～2013年。公司还有另外再购买40辆的计划。
汉堡高架铁路股份公司的新DT-5型列车将替代现在的DT-3型。DT-3型列车早在20世纪60年代中期就已投入使用，就像它的前辈DT-2一样，DT-3也在制造中使用了不锈钢。负责汉堡高架铁路股份公司车队维护的约尔格·彼得森说：“我们高兴地看到，选用不锈钢，一方面能利用我们长期积累的有益经验，另一方面又能达到面向未来提高客户满意度的目的。”
2008年7月向公众展示这种新型号的模型时，汉堡高架铁路股份公司就特别强调，合理的材料选择是实现可持续公共交通的一个关键要素。整车设计包括几乎95%的可回收材料，能够节约资源。
彼得森表示：“我们轨道车辆的设计使用寿命是45年。因此，耐用性和易维护性是寿命周期成本的两个关键因素。”
汉堡距离易北河入海口50公里，是德国的最大港口。空气中较高的氯化物含量和船只排放的二氧化硫以及其他腐蚀性废气，促使汉堡高架铁路股份公司选用经过检验的奥氏体铬镍不锈钢，用作大面积的表面不喷漆的轨道车辆的车身。彼得森说：“不锈钢外表面易于清洗，使昂贵的喷漆作业变得多余。”
彼得森补充道：“清除涂鸦也要占用大量车身维护成本。”用化学溶剂清除涂鸦会使涂层随着时间而退化,但在抛光和擦光的不锈钢表面上，涂鸦不易粘附，更容易清除。不用涂层还意味着裸露的金属表面不会因为紫外线辐射而发生颜色变化，因此再也不必给褪色的表面重新喷漆。
从强度方面考虑，选用了加工后变硬的不锈钢等级AISI301LN（EN1.4318l）。尽管这种不锈钢比重不是特别低（7.9kg/m3），但是其壁厚可以保持最小值（1.5mm～2mm）,从而可确保制成的部件与它们的轻金属对应部件处于相同的重量范围。出众的抗疲劳强度使不锈钢成为城市公共交通的很好选择，因为城市交通的加速和减速时间都很短，运行条件特别苛刻。
列车组前部须采用更复杂的成形作业，用铬含量和镍含量分别是18%和9%的AISI304（EN1.4301）级不锈钢制造。由于这种不锈钢有出色的成形潜力，列车前部可采用无缝设计。
不锈钢会引发顾客许多正面联想，包括卫生、安全、耐用、高雅和价值。如果列车既舒适又有吸引力，人们会更愿意乘坐公共交通。
案例研究三：在西班牙制造含不锈钢的电车
福斯罗集团西班牙公司已经设计了第一辆将在西班牙制造的列车-电车。这种新交通模式快速、高效、污染更小。这种车辆既满足了列车乘客的要求，又满足了电车乘客的要求。这种列车-电车的最初设计理念就考虑使用新材料，如现代不锈钢。
由于不锈钢适用于该项目的各种不同部件，尤其是内部和结构部件，因此它已经用在部件的生产加工中。福斯罗集团材料工程师决定选用不锈钢的主要原因之一是其强大的耐磨性和抗撕裂能力，并且不会丧失其耐用性或审美吸引力。
为实现安全和低能耗目标，重要的是确定最佳材料配合比。选材用料必须尽可能又薄又轻，并同时确保它们满足使用功能。由于内在强度较高，不锈钢可以比其他材料更薄、更轻，并同时保留其功能的完整性。
车辆的大部分外部部件都使用不锈钢，既有铁素体不锈钢（如EN1.4003），也有奥氏体不锈钢（如EN1.4301，即AISI304）。福斯罗集团西班牙公司还将不锈钢用于内部设施中的许多部件，带来了设计的现代性。
案例研究四：使用了50多年不锈钢的日本列车
东京东急车辆制造株式会社是日本第一家用不锈钢制造产品的轨道车辆制造商，并且促进了这类不锈钢的使用。1958年，日本首次用不锈钢生产轨道车辆，当时使用的是SUS304型不锈钢。最开始，不锈钢只用于制造一些早期型号的外壳，到1962年才生产了全不锈钢轨道车辆。除了SUS304型不锈钢外，还使用了高拉伸强度的SUS301型不锈钢。
在今天的东急车辆制造株式会社，不锈钢和铝是使用最多的两种材料，很少使用碳钢。东急一年大约生产300辆～400辆轨道车辆，其中90%用不锈钢，余下的10%用铝。据估计，日本每年大约生产1000辆～1200辆不锈钢轨道车辆。
20世纪80年代之前，由于较低的初始成本，碳钢一直是轨道车辆的热门选择。不过，额外的制造工序，如涂覆和形状校正，增加了初始成本和维修维护费用。自第一种不锈钢型号在20世纪50年代投入使用以来，建造不锈钢轨道车辆的成本已经大大降低。随着机器人技术和自动化流程的更广泛使用，不锈钢轨道车辆的价格通常会比其他同类碳钢产品更低。
与铝比较，不锈钢在市郊列车上的优势可以归因于以下几点：首先，不锈钢轨道车辆不需要涂层，易于维护。铝制轨道车辆通常需要涂层以提高其耐腐蚀性和耐污染性。其次，人们通常认为，铝制轨道车辆比不锈钢车辆轻。但实际上这种优势在轨道车辆上并不明显，因为为了加固侧面，铝制列车必须采用双层外壳结构。再其次，人们也越来越认识到了不锈钢出色的可回收性。不锈钢轨道车辆通常使用易于重新使用的304和301L型奥氏体不锈钢。即使在回收再利用时，它们的质量也不会降低。铝制轨道车辆通常用5000、6000和7000系列的铝来制造，这些牌号的铝含有一定数量的铁以保证其刚性，要将它们从一般的铝废料处理流程中分离出来，既费时又费力。
轨道车辆的寿命通常估计为30年～35年。只要维护得当，在大多数情况下，寿命都可以延长到50年。在20世纪90年代以前，人们一直认为，维修和翻新轨道车辆，从而使其寿命延长10年～20年是最为经济的选择。但是，多年的经验表明这种想法并不科学，原因如下：一、20年后，辅助装置，包括电气部件，会变得过时，可能无法再买到。二、制造公司已经大大缩减了维修队伍，使维修成本变得更高。三、人们曾经认为不锈钢车厢拆卸作业费用太高，但是现在人们普遍认识到，它不过是一个简单工艺，无须对废料进行分类。
考虑到这些因素，东急认为，与维修和维护旧车相比，制造新不锈钢轨道车辆更能有效降低寿命周期成本。日本最大的铁路公司———东日本旅客铁路公司对铝和不锈钢轨道车辆进行了寿命周期评估和比较，评估结果促使该公司决定市郊列车采用不锈钢车厢。 |
