一種新型導靜電拖地帶的研究和應用

張安文 王振剛 胡廣舉 王德亮

（1.濰坊市公共交通集團有限公司，濰坊 261041；2.新鄉光明電器股份有限公司，新鄉 453000）

1 安裝汽車導靜電拖地帶的必要性

靜電無處不在，特別是在秋冬干燥季節，人經常有強烈被“擊中”的感覺。各種燃氣（CNG、LNG、氫燃料電池等）汽車、燃氣（CNG、LNG、氫氣等）運輸槽車、各種（汽油、柴油、化工原料）罐車在運行過程中都可產生很強的靜電，若靜電處置不當或未按操作規程操作，輕則造成車輛電子設備損壞，重則會引發火災、爆炸等安全事故。

根據國家標準要求（GB 7258-2017），在運行過程中易產生靜電的交通運輸車輛上，都應按標準要求安裝防靜電裝置（導靜電拖地帶），可有效消除靜電危害和安全隱患，保證車輛電氣設備安全正常工作，避免各種安全事故的發生。

2 在用導靜電拖地帶存在的問題

目前在用的導靜電拖地帶整體暴露、雨水塵土污染、陽光直曬，易造成帶體橡膠老化龜裂后內部導體暴露氧化或斷裂，降低或喪失導靜電性能；帶體長時間高頻率搖折，特別是根部固定連接位置搖折的強度最大，極易造成該部位帶體斷裂整體丟失，喪失導靜電功能；帶體多道對折金屬夾板固定后，造成導靜電帶體外形塑性變形短時不易還原，調整維護時費工費力，很難一次性精準調整到位，達到導靜電帶使用維護技術要求（圖1）。

圖1 使用中的導靜電拖地帶技術狀況

3 新型導靜電拖地帶的研發

筆者經過長期觀察研究，結合維修現場實際，發明了一種新型環保、徒手快速精準調整維護（僅需3-5s）、超長壽命導靜電拖地帶，著重解決了在用導靜電拖地帶存在的缺陷，現將其外形、內部結構及性能優點介紹如下。

3.1 新型導靜電拖地帶的外形及內部結構

新型導靜電拖地帶的外形如一個放大的“卷尺”（圖2），導靜電帶體隱藏保護在殼體內，整體由外殼（左右兩半）、收帶手輪連卷帶軸及鎖止機構（收帶手環）、放帶鎖止機構（放帶手環）、導靜電帶加延長帶及連接導線、“三角”導靜電標識牌（夜間反光可作安全警示牌）等組成（圖3）。

圖2 新型導靜電拖地帶外觀

圖3 新型導靜電拖地帶的組成

3.2 新型導靜電拖地帶的結構功能及優點

3.2.1 安裝固定方便可靠，結構簡單科學

導靜電帶整體隱藏在殼體內，免受雨水塵土污染、陽光直曬，帶體不老化不龜裂，導靜電性能好；克服了在用導靜電帶體整體暴露，多道對折金屬夾板固定后，造成導靜電帶體塑性變形不易短時間還原，很難做到一次性精準調整到位的弊病。

3.2.2 維護調節簡單方便快捷

卷帶軸端手輪和收、放帶鎖止拉環配合，可隨時隨地不受周圍環境限制徒手快速（3-5s）完成導靜電拖地帶維護調整工作，精確達到車輛導靜電技術要求。

3.2.3 帶體配重和迎風面積合理匹配

距離導靜電拖地帶末端250mm 處安裝一個“三角”導靜電標識牌，此牌固定設計獨特，調整方便快捷，沿帶上推順暢，下推鎖止（圖4），確保導靜電帶維護調整時此牌離地高度始終保持在250mm 左右；此牌面積及自重與導靜電帶體重量匹配，在車速大于10km/h 時，借助“風箏”效應使得導靜電帶整體飄起與地面剛好脫離無摩擦，可大大延長導靜電拖地帶的使用壽命；在車速小于10km/h 時，車輛準備進站停車的過程中（公交車標準要求車速大于5km/h 時，車門不能打開），飄著的導靜電拖地帶接地端落下與地面接觸放電，保證導靜電帶接地良好，靜電釋放，確保安全。為此，進行了長時間大量的拖地帶擺動仿真模擬分析和試驗測試。

圖4 導靜電標志牌固定結構

（1）根據裝車后導靜電拖地帶實際長度，確定導靜電拖地帶長700mm（導靜電帶寬55mm、厚9mm、密度1000kg/m3），垂直懸掛在車底下，正面迎風，靜態下導靜電拖地帶底端完全觸地，在不考慮風向和風速的情況下，忽略靜電帶表面光度，仿真模擬試驗開始，多輪測試在車速達到10km/h、20km/h、30km/h、40km/h 時導靜電帶底端最大位移偏離；若在離地端250mm 處，增加一個等邊三角形導靜電標識牌貼附在靜電帶上，其邊長為100mm，以增加迎風面積，再次多輪測試在車速達到10km/h、20km/h、30km/h、40km/h 時靜電帶底端最大位移偏離測試結果見表1。

（2）從表1 中未增加迎風面積的導靜電拖地帶和增加了迎風面積的導靜電拖地帶在不同車速下帶體位移試驗測試數據可以看出，若靜態下導靜電帶底端與地面完全接觸，并有一定余量置于地面，假設此余量為10mm，則根據上述估算，在拖地帶未增加迎風面積狀態下當車速大于30km/h 時，導靜電帶完全離開地面；在拖地帶增加了迎風面積狀態下當車速大于10km/h 時，導靜電帶完全離開地面。

表1 仿真模擬和試驗測試結果

3.2.4 夜間反光安全警示牌，可大大降低安全事故

“三角”導靜電標識牌表面用反光材料制成，在夜間導靜電標識牌上下飄動，閃閃發光，非常顯眼，又成為一個明顯的安全警示標志，可大大減少由于駕駛員視覺疲勞造成的交通追尾事故。

3.2.5 提高導靜電拖地帶利用率，既節約又環保

新型導靜電拖地帶增加了導靜電帶可重復利用的“連接金屬帶”（金屬帶長350mm）設計理念，以“C”型帶為例，生產時每條導電橡膠帶由原來1600mm 縮短到1100mm，節省500mm，可節省導靜電帶30%左右；使用時可使導靜電帶有效利用率由原來68%（總長1600mm 剩余500mm 左右)提高到81%（總長1100mm 剩余200mm 左右），節約就是最大的環保。

3.2.6 導靜電性能更可靠

在用導靜電拖地帶根部固定位置長時間高頻率搖折，極易造成該部位疲勞損傷，致導體折斷或帶體完全斷裂丟失，失去導靜電功能，車輛產生的靜電不能導地施放，若發現不及時，可能導致車輛電器設備損壞，嚴重者也可能引發火災、爆炸等交通安全事故。而新型導靜電帶搖擺的根部隨著帶體磨損在不斷更新，故不會造成帶體疲勞斷裂或丟失現象，可大大延長導靜電拖地帶的有效使用壽命，確保車輛運行安全。

3.3 新型導靜電帶研究進展、應用前景和預期效益

新型導靜電帶于2019 年11 月開始研究設計，2020 年5 月完成技術方案、圖紙確定并定制模具，多批次生產改進調整調試，于2020 年7 月樣品研制成功并申請上報國家發明專利和實用新型專利，申報前在國內國際范圍內未發現與此項目相近有關聯的產品。實用新型專利號：ZL202021487099.X（實用新型專利證書已于2021 年2 月2 日授權公告）；發明專利號：202010723491.8，正在審核審批中。

由于導靜電拖地帶應用范圍廣泛，隨著國家新能源戰略和鼓勵扶持政策力度的加大，新能源車輛逐年大幅度增加，導靜電帶的裝車配套量很大；在用導靜電拖地帶由于存在使用壽命短，維護調整費工費力，很難一次性精確調整到位等原因，使新型導靜電拖地帶在后維修市場的替換保有量潛能很大，經濟效益可觀。

4 導靜電拖地帶檢測考核技術指標

4.1 導電性能

檢測考核導靜電帶三批次樣品，經在低溫-40℃到高溫100℃各區間的導電性能測試，其導電性能穩定、良好。

4.2 整體抗拉強度

檢測考核包括帶體低溫-40℃、常溫及高溫100℃抗拉強度、脆性、軟化性等試驗，滿足行業標準要求。

4.3 高低溫狀態下收放帶工作情況

檢測考核帶體-20℃至常溫、高溫100℃狀態，導靜電拖地帶收放自如；-40℃時導靜電橡膠帶變硬，收放帶時阻力稍大，能夠滿足收放帶調整維護。

4.4 在同等工況條件下導靜電帶磨損量測試數據

2020 年8 月開始，在裝有導靜電拖地帶的一臺公交車上，又裝上一條新型導靜電拖地帶，測試同等工況條件下運行間隔為2000km 的磨損量，測試開始前，調整靜態下二種拖地帶底端與地面完全接觸，并有一定余量置于地面，調整此余量為10mm，磨損量測量統計結果見表2。從磨損量測量統計看，在用導靜電拖地帶在運行到8000km 至10000km 時，磨損量顯著減少，分析其原因主要是拖地帶已磨損離開地面，車輛運行過程中已經間歇觸地，需要維護調整了。

表2 磨損量測量統計表

4.5 根據試驗數據計算導靜電帶延長的使用壽命

根據試驗數據統計分析計算，不考慮在用導靜電拖地帶根部由于疲勞斷裂丟失的因素部分，新型導靜電拖地帶使用壽命是在用的三倍以上。

5 新型導靜電拖地帶的創新點

5.1 徒手快速維護調整

不用借助任何工具，操作調整省時省力，當發現導靜電拖地帶不滿足技術要求時，可隨時隨地快速精準調整維護，達到車輛設備導靜電技術要求。

5.2 調整控制精準，易折損部位不斷更新

導靜電拖地帶調整控制精準，接地磨耗少；易折損部位不斷更新，避免出現帶體疲勞折斷丟失現象，既要保證車輛設備導靜電性能技術要求，又要確保拖地帶磨損量最低，才能實現拖地帶長壽命使用。

5.3 安全警示，避免交通事故

“三角”導靜電標識牌表面用特殊夜光材料制成，在夜間標識牌上下飄動，閃閃發光，又成為一個明顯的安全警示牌，可大大減少或避免由于駕駛員視覺疲勞造成的交通追尾事故。

5.4 節能環保

導靜電拖地帶為橡膠材料附導電金屬材料制成，減少生產消耗和使用磨損量，延長了使用壽命，提高了有效利用率，既節能減排，也對環保作出貢獻。