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碳纤维材料在航空航天、桥梁建筑、汽车工业等行业已有广泛的应用，但是在对轨道交通产业来说，碳纤维的应用一直存在着大量的盲区。行业内将碳纤维在轨道交通产业的发展障碍归咎于成本、研发水平及关键技术这三方面。但随着应用的深入，碳纤维产业也在发生着巨大的变化，当碳纤维材料和金属材料拥有同等的成本竞争力时，当越来越多的设计人员向复合材料进军时，碳纤维复合材料必将在轨道交通领域中发挥出越来越重要的作用。简单地说，轻量化是碳纤维复合材料在轨道交通制造中的直接作用，但绝不是唯一的作用。 减轻自重与减少能耗成正比 轨道列车的能量消耗主要是用来克服运行的阻力，包括列车滚动的阻力、重力、加速阻力和空气阻力等。如C20FICAS不锈钢地铁列车，一列车每公里能量消耗约为10KWh，运行150000km，大约消耗540000GJ能量，其中有25％的能量是用于克服车体重量，20％的能量用于克服车内装载的货物重量，剩余的5％（270000GJ）用于克服车体的承载结构重量。碳纤维材料的密度只有1.7g/cm3，相比于不锈钢和铝合金材料减重效果显著。韩国铁道科学研究院KRRI研制的TTX摆式列车，车体采用不锈钢增强骨架，侧墙体和顶盖采用铝蜂窝夹芯，蒙皮采用碳纤维增强复合材料构成三明治结构，这样的车体外壳总质量可比铝合金结构降低30％以上。实验证明，在地铁列车中，如果能减重30％，每公里能量消耗可以减少8100GJ，较少的能耗反过来又会提升轨道交通在市场上的竞争力。 材料的性能必须符合轨道产业的要求 轨道车辆的制造过程中要考虑到车体的使用寿命、静强度、刚度等技术要求。车辆设计使用寿命至少在30年以上，车体材料必须保证在30年的工作载荷中不得产生疲劳失效，并具有一定的拉伸载荷力以及极小的变形性。例如，地铁列车车体在承受各种最大垂直载荷的同时，沿车钩安装纵向水平方向施加1200KN的静压载荷，拉伸载荷800KN，车体应力不超过设计许用应力；地铁列车车体需满足在AWO载荷工况（整备重量）时上挠度小于两转向架距离的1/1000mm，并保证在所有载荷下车门能正常工作。除此之外，轨道车辆的制造材料还必须满足隔声、隔热、防火安全、振动等要求。面对这些要求，碳纤维复合材料的应用表现优异，例如，国产的某城际动车组使用的碳纤维复合材料车头罩，能耐住1kg铝弹660km/h的高速撞击和350KN的静载荷，阻燃性能达到S4级（DIN5510-2）。
碳纤维材料在轨道交通中的应用 国外有不少将碳纤维材料应用于轨道交通的成功案例：日本铁道综合技术研究所与东日本客运铁道公司联合研制的CFRP高速列车车顶，使每节车厢减重300-500kg；德国福伊特公司推出的碳纤维增强复合材料过渡车钩，总质量仅23kg，比钢铁过渡车钩减重一半；法国TGV双层车体采用蜂窝夹层复合材料，较铝制车体减重达到25％以上。在国内，2011年底中车青岛四方股份在500km/h的高速试验车上采用了碳纤维复合材料车头罩，并在2013年底开始使用碳纤维设备舱裙板。总的来说，碳纤维不仅可以用来制造高强度的流线型车头前端头盖、座椅骨架、转向架构件等承受一定载荷的部件或构件，还能够用来取代传统轨道车辆上由玻璃钢、铝板、铝蜂窝等材料做成的墙板、顶板、间壁、座椅骨架、司机台等内饰部件。 目前，碳纤维复合材料在轨道车辆中的应用还多以与金属材料混合的形式为主，单纯性的应用多集中在在非承载、小型、局部性构件上，整体的材料用量比例还很小。对此，拥有多年轨道车辆碳纤维轻量化结构件制造经验的无锡威盛新材料科技有限公司表示：“要想取得CFRP构件的更广泛的应用，除了尽可能地降低成本外，模块化成型问题也很重要。因为，复合材料结构上的性能很大程度上依赖于连接的方式，如果模块过多，需要装配连接的零件数量也越多，这会影响到车体对抗振动的能力。”可见，碳纤维复合材料应用于轨道交通的实际障碍还是技术，关键性的技术，不仅是设计技术、成型技术，还有整体装配技术。
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