接觸軌系統整體絕緣支架與絕緣鋼支架

閆 沖

0 引言

接觸軌系統，又稱第三軌系統，或簡稱三軌系統，是地鐵牽引供電系統的重要子系統，直接關乎地鐵供電系統甚至整個地鐵系統的運營安全。

現階段，國內接觸軌系統供電電壓等級有直流750 V和直流1500 V 2種，支撐系統均采用玻璃鋼材質的整體絕緣支架。經過近幾年的運行，該系統相對穩定，但在部分線路中玻璃鋼材質的整體絕緣支架有偏斜的現象，成為運營安全隱患。

經調研，目前在國際上通用的接觸軌下接觸安裝方式的安裝支架有2種，一種為現在國內普遍采用的玻璃鋼材質的整體絕緣支架，另一種為碳鋼加絕緣子的絕緣鋼支架。絕緣鋼支架主體材料為碳鋼Q235，整體機械性能相比于整體絕緣支架更加優良。本文將從產品材料、成型工藝、機械性能、絕緣性能、安裝方式及應用情況等幾方面對這2種接觸軌安裝支架進行對比分析。

1 整體絕緣支架與絕緣鋼支架的性能

1.1 產品材料

整體絕緣支架材料采用玻璃纖維增強不飽和聚酯模塑料，該材質在制造過程中選用標準二元酸和標準二元醇為主要原料合成的不飽和聚酯樹脂，再與不含鹵素的WWX嵌段樹脂混合，添加ATH，具有較高的反應活性，難燃、自熄。在高溫和燃燒情況下，不會產生有毒煙霧氣體。而且在原料配方中加入了紫外線吸收劑，產品表面采用特殊表面材料鋪層，延長了產品在各種環境下的使用壽命。

絕緣鋼支架本體材質采用碳鋼Q235方鋼管焊接而成，支撐接觸軌部位的絕緣子材料采用片狀模塑料（SMC）制成。該材料主要原料由專用紗（GF），不飽和樹脂（UP），低收縮添加劑，填料（MD）及各種助劑組成。該材料具有優異的電絕緣性能、機械性能、熱穩定性、耐化學防腐性。

絕緣鋼支架主體材料為碳鋼 Q235，絕緣子材質為聚酯物。該材質為絕緣塑料的一種，具有良好的絕緣性能、機械性能及耐腐蝕性能。

1.2 產品成型工藝

整體絕緣支架采用模壓工藝制造。由于整體絕緣支架直接同高壓帶電體接觸，要求有更高的絕緣性能，同時它既要和接觸軌限界相適應，又要同防護罩限界相適應，要求具有較高的尺寸精度和穩定性。因此，采用模壓工藝制造，在高壓高溫條件下，材料在模具內固化成型，可保證零件表面電阻和體積電阻分布均勻，且具有較高的尺寸精度和穩定性，表面自潔性好。

絕緣鋼支架本體采用Q235方鋼管焊接而成，焊縫需均勻連續封閉，為了保證本體優良的機械性能，其焊縫高度不得小于5 mm。焊后本體表面進行3級鍍鋅處理，使其具備良好的防腐性能。絕緣子采用一次模壓成型，成型后機械處理，安裝嵌件。機械處理過程中要保持絕緣子的表面質量，防止劃傷表面，影響絕緣子的絕緣性能。

1.3 機械性能

權威檢測機構對接觸軌整體絕緣支架與絕緣鋼支架的機械性能進行檢驗，主要檢驗項目為接觸軌支架受力較大的3個工作方向：垂直工作荷重、順線路水平工作荷重、順線路垂直工作荷重。檢驗結果見表1。

表1 2種支架機械性能檢驗結果表 單位：kN

從表1數據可看出，絕緣鋼支架的機械性能要優于整體絕緣支架，特別是順線路水平工作荷重。該性能的提高，可有效避免接觸軌中心錨結處支架的偏斜斷裂。

1.4 絕緣性能

權威檢測機構對接觸軌整體絕緣支架與絕緣鋼支架的絕緣性能檢驗，主要檢驗項目包括：工頻濕耐受電壓、人工污耐受電壓、全波雷電沖擊閃絡電壓。檢測結果見表2。

表2 2種支架絕緣性能檢測結果表 單位：kV

從表2數據可看出，整體絕緣支架的絕緣性能要明顯高于絕緣鋼支架。

1.5 安裝方式

整體絕緣支架安裝于支架底座上，接觸軌安裝在整體絕緣支架上，其限界調整利用整體絕緣支架上的螺栓及支架本體共同完成。接觸軌高度限界的調整通過調節整體絕緣支架背后的2個M12的螺栓予以實現，水平限界的調整可通過整體絕緣支架上的長孔或支架底座上的長孔進行調整，調整范圍大，易于設備安裝及限界調整。整體絕緣支架上總共有3套螺栓，安裝方便，且后期維護工作量較小。

絕緣鋼支架直接安裝在軌道道床上，接觸軌安裝于絕緣鋼支架絕緣子上，其限界調整只能通過絕緣鋼支架本身進行。因此，接觸軌的限界調整范圍較小，再加上絕緣鋼支架本體采用碳鋼材質生產，其重量較大，在安裝調整過程中難度較大。絕緣鋼支架整體有6套螺栓，2套六角頭螺栓，4套內六角螺栓，安裝方面比整體絕緣支架難度大，且后期維護工作程序復雜，工作量較大。

1.6 應用情況

接觸軌下接觸式整體絕緣支架在國內多個城市的地鐵線路中使用，如：廣州地鐵四號線、五號線，北京機場快線、深圳地鐵三號線、武漢地鐵等。從多年的應用情況看，該設備運行較穩定，未出現任何大的安全事故，但在多條線路中，接觸軌中心錨結處整體絕緣支架都出現過偏斜的現象。

絕緣鋼支架在國內還沒有正式運營的線路，但在國際上，已有多條線使用該種安裝方式，如：迪拜地鐵紅線和蘭線，新加坡城市中心線，英國、意大利等地鐵線路，運行數十年來，至今從未發生過任何支架損壞的情況。

2011年12月，深圳地鐵三號線試裝10套接觸軌絕緣鋼支架，經過長時間的運行跟蹤觀察，設備運行良好，未出現任何故障。

2 絕緣鋼支架試運行情況

10套接觸軌絕緣鋼支架于2011年12月11日安裝于深圳地鐵三號線試車線。試車線每周行車2～3天，行車速度40～50 km/h，每次行車后，供電人員對絕緣鋼支架的外觀、限界等技術參數進行檢驗，每月對絕緣鋼支架的在線運行狀況、電氣絕緣性能、機械性能、系統配合情況、絕緣子污染情況等進行跟蹤觀測。經過6個月的跟蹤觀測，該產品性能穩定，與接觸軌的配合良好。

2012年6月13日，將3個已經運行6個月的絕緣鋼支架的絕緣子更換后送往權威的檢驗機構進行絕緣性能試驗，試驗結果顯示，其絕緣性能無明顯變化，說明該產品性能比較穩定。

2012年6月20日，深圳地鐵三號線在正線的接觸軌中心錨結處安裝了1套接觸軌絕緣鋼支架，安裝至今，設備運行良好，性能穩定。

3 分析

經過以上的對比可得出，接觸軌整體絕緣支架材料性能穩定，經過長期的使用，其絕緣性能的變化程度低，但其機械性能的穩定性較差。

絕緣鋼支架的主體結構為碳鋼材料，材料本身性能比較穩定，經過長時間的使用，其機械性能不會出現大的變化，但其絕緣子的絕緣性能還有待在線路運行中進一步檢驗。

4 結語

接觸軌整體絕緣支架與絕緣鋼支架作為接觸軌的2種支撐設備，以現階段的使用情況來看，各有優缺點。整體絕緣支架在國內經過多條線路多年的使用，其不足之處并未對運營造成較大的影響。現階段，國內絕緣鋼支架還沒有正式的運行線路，只在深圳地鐵三號線安裝試運行，在長期的運行中，其性能是否會保持穩定，還待長期的運行才能最終驗證。如果該支撐方式在長時間的運行過程中，其絕緣性能未出現較大的衰減現象，該裝置將會成為接觸軌系統中另外一種很好的安裝方式，可能會徹底解決整體絕緣支架偏斜的問題。

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