跨座式單軌分段絕緣器方案設計研究

李貴明

（重慶市軌道交通設計研究院有限責任公司，重慶 400022）

近年來，隨著城市化進程的加快，“低碳經濟、安全可靠”成為目前世界各國經濟發展的熱點，城市軌道交通向多元化發展。跨座式單軌交通以具有投資小、環保、景觀效果好、地形地貌適應能力強、建設周期短等優點，受到各大城市的青睞，繼重慶跨座式單軌運營以來，進入迅速發展階段。據悉，目前已有蕪湖、柳州、廣安、西安等城市已經規劃了數千公里跨座式單軌線路，跨座式單軌交通模式將成為我國未來城市交通發展的重要趨勢。

分段絕緣器作為供電接觸網電氣分段處的關鍵設備，需要具備良好的耐磨性、耐候性以及電氣絕緣性能。本文對目前分段絕緣器的應用情況進行介紹，并結合其他供電模式的分段絕緣器，希望能夠提出一種合理的產品設計方案。

1 現有情況

截至目前，跨座式單軌交通已經在重慶安全運營近15年，其中接觸網供電系統均采用國產化產品，運營情況良好。分段絕緣器作為單軌接觸網供電系統的關鍵裝置，經歷了優化改進，目前基本上能夠滿足使用，但耐磨性及絕緣性隨著時間逐漸下降，導致分段絕緣器維護次數多，更換周期短。具體產品情況如下。

重慶較新線采用第一代分段絕緣器結構形式如圖1。

圖1 重慶跨坐式單軌第一代分段絕緣器示意

其中分段絕緣器本體采用環氧玻璃鋼層壓板，該產品在耐磨性能方面具有一定優勢。但在潮濕環境下，玻璃鋼材質的吸水率不能滿足要求，尤其是雨天后表面附著導電顆粒不能滿足電氣絕緣性能，導致中性區電位較高。

就此，廠家進行了分段絕緣器的優化改進，其結構形式如圖2 所示。其分段絕緣器本體則采用高強度環氧樹脂玻璃鋼為基材，外部高溫模壓改性不飽和樹脂戶外耐磨防護層，提高了材料耐漏電性能指標和使用壽命。

圖2 重慶跨坐式單軌第二代分段絕緣器示意

對于第二代單軌分段絕緣器，廠家進行了模擬磨耗試驗，50 萬弓架次磨耗量僅為0.3mm。按照試驗結果核算，理論磨耗壽命應滿足至少5年的使用（圖3）。

由于線路各種因素影響，分段絕緣器實際磨耗速度及磨耗量較試驗模擬惡劣，磨耗面表現為不均勻波浪狀磨痕，既有分段絕緣器外層為不飽和樹脂，厚度為3mm，不均勻磨損造成不飽和樹脂層破損后露出玻璃鋼芯棒，玻璃鋼易吸水，會導致絕緣性降低，產品更換期縮短，見圖4 所示。

圖3 模擬磨耗試驗

圖4 現場磨耗情況

2 類似產品情況

目前，城市軌道交通分段絕緣器根據供電模式的不同，主要分為柔性分段絕緣器、剛性分段絕緣器以及鋼鋁復合軌分段絕緣器幾種形式。滑道主要采用SMC 和聚四氟乙烯材料。對于類似安裝，主要有地鐵第三軌系統以及磁浮供電軌系統，其分段絕緣器安裝情況分別如圖5、6 所示。該形式產品自2013年在上海試用至今，磨耗均勻、磨耗量小，表面無異常燒蝕，見圖7 所示。

該形式絕緣滑板采用聚四氟乙烯材料，其耐漏電起痕性能、耐點腐蝕性能及耐弧性非常高，并具有突出的自潔性、憎水性以及高潤滑性，耐磨性能高，使用壽命長，絕緣滑板表面設置斜槽，保證車輛運行時取流滑板平滑通過，避免導電顆粒附著引起絕緣閃絡以及泄露電流。

圖5 第三軌系統分段絕緣器照片

圖6 磁浮供電軌系統分段絕緣器照片

圖7 第三軌分段絕緣器應用4 年照片

3 建議方案

結合跨座式單軌匯流排系統分段絕緣器目前存在問題，借鑒類似產品設計，本文提出了新型結構的分段絕緣器設計方案，見圖8。

分段絕緣器由夾板、滑板、墊板及緊固件構成。夾板與滑板端頭呈鏡面對稱狀，通過螺栓夾持并固定在匯流排上。滑板通過螺栓連接在電分段處的兩段匯流排上。滑板下部開有一定角度的斜槽，可滿足集電靴的平滑通過。墊板用于螺栓連接處，防止螺母、墊圈對夾板及滑板造成損傷。

該設計方案增大了對磨面寬度，改善了接觸磨耗效果；滑板整體采用聚四氟乙烯材料，并可以根據實際磨耗情況進行調整安裝，保證與接觸線的匹配性，產品使用壽命延長。

圖8 單軌分段絕緣器示意圖

4 結語

本文針對目前產品應用情況，結合類似產品及應用模式，提出適用于跨座式單軌交通用的分段絕緣器方案，希望能為我國跨座式單軌交通牽引供電產品方案優化設計提供參考。