接触轨系统整体绝缘支架与绝缘钢支架

闫 冲

0 引言

接触轨系统，又称第三轨系统，或简称三轨系统，是地铁牵引供电系统的重要子系统，直接关乎地铁供电系统甚至整个地铁系统的运营安全。

现阶段，国内接触轨系统供电电压等级有直流750 V和直流1500 V 2种，支撑系统均采用玻璃钢材质的整体绝缘支架。经过近几年的运行，该系统相对稳定，但在部分线路中玻璃钢材质的整体绝缘支架有偏斜的现象，成为运营安全隐患。

经调研，目前在国际上通用的接触轨下接触安装方式的安装支架有2种，一种为现在国内普遍采用的玻璃钢材质的整体绝缘支架，另一种为碳钢加绝缘子的绝缘钢支架。绝缘钢支架主体材料为碳钢Q235，整体机械性能相比于整体绝缘支架更加优良。本文将从产品材料、成型工艺、机械性能、绝缘性能、安装方式及应用情况等几方面对这2种接触轨安装支架进行对比分析。

1 整体绝缘支架与绝缘钢支架的性能

1.1 产品材料

整体绝缘支架材料采用玻璃纤维增强不饱和聚酯模塑料，该材质在制造过程中选用标准二元酸和标准二元醇为主要原料合成的不饱和聚酯树脂，再与不含卤素的WWX嵌段树脂混合，添加ATH，具有较高的反应活性，难燃、自熄。在高温和燃烧情况下，不会产生有毒烟雾气体。而且在原料配方中加入了紫外线吸收剂，产品表面采用特殊表面材料铺层，延长了产品在各种环境下的使用寿命。

绝缘钢支架本体材质采用碳钢Q235方钢管焊接而成，支撑接触轨部位的绝缘子材料采用片状模塑料（SMC）制成。该材料主要原料由专用纱（GF），不饱和树脂（UP），低收缩添加剂，填料（MD）及各种助剂组成。该材料具有优异的电绝缘性能、机械性能、热稳定性、耐化学防腐性。

绝缘钢支架主体材料为碳钢 Q235，绝缘子材质为聚酯物。该材质为绝缘塑料的一种，具有良好的绝缘性能、机械性能及耐腐蚀性能。

1.2 产品成型工艺

整体绝缘支架采用模压工艺制造。由于整体绝缘支架直接同高压带电体接触，要求有更高的绝缘性能，同时它既要和接触轨限界相适应，又要同防护罩限界相适应，要求具有较高的尺寸精度和稳定性。因此，采用模压工艺制造，在高压高温条件下，材料在模具内固化成型，可保证零件表面电阻和体积电阻分布均匀，且具有较高的尺寸精度和稳定性，表面自洁性好。

绝缘钢支架本体采用Q235方钢管焊接而成，焊缝需均匀连续封闭，为了保证本体优良的机械性能，其焊缝高度不得小于5 mm。焊后本体表面进行3级镀锌处理，使其具备良好的防腐性能。绝缘子采用一次模压成型，成型后机械处理，安装嵌件。机械处理过程中要保持绝缘子的表面质量，防止划伤表面，影响绝缘子的绝缘性能。

1.3 机械性能

权威检测机构对接触轨整体绝缘支架与绝缘钢支架的机械性能进行检验，主要检验项目为接触轨支架受力较大的3个工作方向：垂直工作荷重、顺线路水平工作荷重、顺线路垂直工作荷重。检验结果见表1。

表1 2种支架机械性能检验结果表 单位：kN

从表1数据可看出，绝缘钢支架的机械性能要优于整体绝缘支架，特别是顺线路水平工作荷重。该性能的提高，可有效避免接触轨中心锚结处支架的偏斜断裂。

1.4 绝缘性能

权威检测机构对接触轨整体绝缘支架与绝缘钢支架的绝缘性能检验，主要检验项目包括：工频湿耐受电压、人工污耐受电压、全波雷电冲击闪络电压。检测结果见表2。

表2 2种支架绝缘性能检测结果表 单位：kV

从表2数据可看出，整体绝缘支架的绝缘性能要明显高于绝缘钢支架。

1.5 安装方式

整体绝缘支架安装于支架底座上，接触轨安装在整体绝缘支架上，其限界调整利用整体绝缘支架上的螺栓及支架本体共同完成。接触轨高度限界的调整通过调节整体绝缘支架背后的2个M12的螺栓予以实现，水平限界的调整可通过整体绝缘支架上的长孔或支架底座上的长孔进行调整，调整范围大，易于设备安装及限界调整。整体绝缘支架上总共有3套螺栓，安装方便，且后期维护工作量较小。

绝缘钢支架直接安装在轨道道床上，接触轨安装于绝缘钢支架绝缘子上，其限界调整只能通过绝缘钢支架本身进行。因此，接触轨的限界调整范围较小，再加上绝缘钢支架本体采用碳钢材质生产，其重量较大，在安装调整过程中难度较大。绝缘钢支架整体有6套螺栓，2套六角头螺栓，4套内六角螺栓，安装方面比整体绝缘支架难度大，且后期维护工作程序复杂，工作量较大。

1.6 应用情况

接触轨下接触式整体绝缘支架在国内多个城市的地铁线路中使用，如：广州地铁四号线、五号线，北京机场快线、深圳地铁三号线、武汉地铁等。从多年的应用情况看，该设备运行较稳定，未出现任何大的安全事故，但在多条线路中，接触轨中心锚结处整体绝缘支架都出现过偏斜的现象。

绝缘钢支架在国内还没有正式运营的线路，但在国际上，已有多条线使用该种安装方式，如：迪拜地铁红线和兰线，新加坡城市中心线，英国、意大利等地铁线路，运行数十年来，至今从未发生过任何支架损坏的情况。

2011年12月，深圳地铁三号线试装10套接触轨绝缘钢支架，经过长时间的运行跟踪观察，设备运行良好，未出现任何故障。

2 绝缘钢支架试运行情况

10套接触轨绝缘钢支架于2011年12月11日安装于深圳地铁三号线试车线。试车线每周行车2～3天，行车速度40～50 km/h，每次行车后，供电人员对绝缘钢支架的外观、限界等技术参数进行检验，每月对绝缘钢支架的在线运行状况、电气绝缘性能、机械性能、系统配合情况、绝缘子污染情况等进行跟踪观测。经过6个月的跟踪观测，该产品性能稳定，与接触轨的配合良好。

2012年6月13日，将3个已经运行6个月的绝缘钢支架的绝缘子更换后送往权威的检验机构进行绝缘性能试验，试验结果显示，其绝缘性能无明显变化，说明该产品性能比较稳定。

2012年6月20日，深圳地铁三号线在正线的接触轨中心锚结处安装了1套接触轨绝缘钢支架，安装至今，设备运行良好，性能稳定。

3 分析

经过以上的对比可得出，接触轨整体绝缘支架材料性能稳定，经过长期的使用，其绝缘性能的变化程度低，但其机械性能的稳定性较差。

绝缘钢支架的主体结构为碳钢材料，材料本身性能比较稳定，经过长时间的使用，其机械性能不会出现大的变化，但其绝缘子的绝缘性能还有待在线路运行中进一步检验。

4 结语

接触轨整体绝缘支架与绝缘钢支架作为接触轨的2种支撑设备，以现阶段的使用情况来看，各有优缺点。整体绝缘支架在国内经过多条线路多年的使用，其不足之处并未对运营造成较大的影响。现阶段，国内绝缘钢支架还没有正式的运行线路，只在深圳地铁三号线安装试运行，在长期的运行中，其性能是否会保持稳定，还待长期的运行才能最终验证。如果该支撑方式在长时间的运行过程中，其绝缘性能未出现较大的衰减现象，该装置将会成为接触轨系统中另外一种很好的安装方式，可能会彻底解决整体绝缘支架偏斜的问题。

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