一种新型导静电拖地带的研究和应用

2022-01-06张安文王振刚胡广举王德亮

城市公共交通 2021年11期

张安文王振刚胡广举王德亮

（1.潍坊市公共交通集团有限公司，潍坊 261041；2.新乡光明电器股份有限公司，新乡 453000）

1 安装汽车导静电拖地带的必要性

静电无处不在，特别是在秋冬干燥季节，人经常有强烈被“击中”的感觉。各种燃气（CNG、LNG、氢燃料电池等）汽车、燃气（CNG、LNG、氢气等）运输槽车、各种（汽油、柴油、化工原料）罐车在运行过程中都可产生很强的静电，若静电处置不当或未按操作规程操作，轻则造成车辆电子设备损坏，重则会引发火灾、爆炸等安全事故。

根据国家标准要求（GB 7258-2017），在运行过程中易产生静电的交通运输车辆上，都应按标准要求安装防静电装置（导静电拖地带），可有效消除静电危害和安全隐患，保证车辆电气设备安全正常工作，避免各种安全事故的发生。

2 在用导静电拖地带存在的问题

目前在用的导静电拖地带整体暴露、雨水尘土污染、阳光直晒，易造成带体橡胶老化龟裂后内部导体暴露氧化或断裂，降低或丧失导静电性能；带体长时间高频率摇折，特别是根部固定连接位置摇折的强度最大，极易造成该部位带体断裂整体丢失，丧失导静电功能；带体多道对折金属夹板固定后，造成导静电带体外形塑性变形短时不易还原，调整维护时费工费力，很难一次性精准调整到位，达到导静电带使用维护技术要求（图1）。

图1 使用中的导静电拖地带技术状况

3 新型导静电拖地带的研发

笔者经过长期观察研究，结合维修现场实际，发明了一种新型环保、徒手快速精准调整维护（仅需3-5s）、超长寿命导静电拖地带，着重解决了在用导静电拖地带存在的缺陷，现将其外形、内部结构及性能优点介绍如下。

3.1 新型导静电拖地带的外形及内部结构

新型导静电拖地带的外形如一个放大的“卷尺”（图2），导静电带体隐藏保护在壳体内，整体由外壳（左右两半）、收带手轮连卷带轴及锁止机构（收带手环）、放带锁止机构（放带手环）、导静电带加延长带及连接导线、“三角”导静电标识牌（夜间反光可作安全警示牌）等组成（图3）。

图2 新型导静电拖地带外观

图3 新型导静电拖地带的组成

3.2 新型导静电拖地带的结构功能及优点

3.2.1 安装固定方便可靠，结构简单科学

导静电带整体隐藏在壳体内，免受雨水尘土污染、阳光直晒，带体不老化不龟裂，导静电性能好；克服了在用导静电带体整体暴露，多道对折金属夹板固定后，造成导静电带体塑性变形不易短时间还原，很难做到一次性精准调整到位的弊病。

3.2.2 维护调节简单方便快捷

卷带轴端手轮和收、放带锁止拉环配合，可随时随地不受周围环境限制徒手快速（3-5s）完成导静电拖地带维护调整工作，精确达到车辆导静电技术要求。

3.2.3 带体配重和迎风面积合理匹配

距离导静电拖地带末端250mm 处安装一个“三角”导静电标识牌，此牌固定设计独特，调整方便快捷，沿带上推顺畅，下推锁止（图4），确保导静电带维护调整时此牌离地高度始终保持在250mm 左右；此牌面积及自重与导静电带体重量匹配，在车速大于10km/h 时，借助“风筝”效应使得导静电带整体飘起与地面刚好脱离无摩擦，可大大延长导静电拖地带的使用寿命；在车速小于10km/h 时，车辆准备进站停车的过程中（公交车标准要求车速大于5km/h 时，车门不能打开），飘着的导静电拖地带接地端落下与地面接触放电，保证导静电带接地良好，静电释放，确保安全。为此，进行了长时间大量的拖地带摆动仿真模拟分析和试验测试。

图4 导静电标志牌固定结构

（1）根据装车后导静电拖地带实际长度，确定导静电拖地带长700mm（导静电带宽55mm、厚9mm、密度1000kg/m3），垂直悬挂在车底下，正面迎风，静态下导静电拖地带底端完全触地，在不考虑风向和风速的情况下，忽略静电带表面光度，仿真模拟试验开始，多轮测试在车速达到10km/h、20km/h、30km/h、40km/h 时导静电带底端最大位移偏离；若在离地端250mm 处，增加一个等边三角形导静电标识牌贴附在静电带上，其边长为100mm，以增加迎风面积，再次多轮测试在车速达到10km/h、20km/h、30km/h、40km/h 时静电带底端最大位移偏离测试结果见表1。

（2）从表1 中未增加迎风面积的导静电拖地带和增加了迎风面积的导静电拖地带在不同车速下带体位移试验测试数据可以看出，若静态下导静电带底端与地面完全接触，并有一定余量置于地面，假设此余量为10mm，则根据上述估算，在拖地带未增加迎风面积状态下当车速大于30km/h 时，导静电带完全离开地面；在拖地带增加了迎风面积状态下当车速大于10km/h 时，导静电带完全离开地面。

表1 仿真模拟和试验测试结果

3.2.4 夜间反光安全警示牌，可大大降低安全事故

“三角”导静电标识牌表面用反光材料制成，在夜间导静电标识牌上下飘动，闪闪发光，非常显眼，又成为一个明显的安全警示标志，可大大减少由于驾驶员视觉疲劳造成的交通追尾事故。

3.2.5 提高导静电拖地带利用率，既节约又环保

新型导静电拖地带增加了导静电带可重复利用的“连接金属带”（金属带长350mm）设计理念，以“C”型带为例，生产时每条导电橡胶带由原来1600mm 缩短到1100mm，节省500mm，可节省导静电带30%左右；使用时可使导静电带有效利用率由原来68%（总长1600mm 剩余500mm 左右)提高到81%（总长1100mm 剩余200mm 左右），节约就是最大的环保。

3.2.6 导静电性能更可靠

在用导静电拖地带根部固定位置长时间高频率摇折，极易造成该部位疲劳损伤，致导体折断或带体完全断裂丢失，失去导静电功能，车辆产生的静电不能导地施放，若发现不及时，可能导致车辆电器设备损坏，严重者也可能引发火灾、爆炸等交通安全事故。而新型导静电带摇摆的根部随着带体磨损在不断更新，故不会造成带体疲劳断裂或丢失现象，可大大延长导静电拖地带的有效使用寿命，确保车辆运行安全。

3.3 新型导静电带研究进展、应用前景和预期效益

新型导静电带于2019 年11 月开始研究设计，2020 年5 月完成技术方案、图纸确定并定制模具，多批次生产改进调整调试，于2020 年7 月样品研制成功并申请上报国家发明专利和实用新型专利，申报前在国内国际范围内未发现与此项目相近有关联的产品。实用新型专利号：ZL202021487099.X（实用新型专利证书已于2021 年2 月2 日授权公告）；发明专利号：202010723491.8，正在审核审批中。

由于导静电拖地带应用范围广泛，随着国家新能源战略和鼓励扶持政策力度的加大，新能源车辆逐年大幅度增加，导静电带的装车配套量很大；在用导静电拖地带由于存在使用寿命短，维护调整费工费力，很难一次性精确调整到位等原因，使新型导静电拖地带在后维修市场的替换保有量潜能很大，经济效益可观。

4 导静电拖地带检测考核技术指标

4.1 导电性能

检测考核导静电带三批次样品，经在低温-40℃到高温100℃各区间的导电性能测试，其导电性能稳定、良好。

4.2 整体抗拉强度

检测考核包括带体低温-40℃、常温及高温100℃抗拉强度、脆性、软化性等试验，满足行业标准要求。

4.3 高低温状态下收放带工作情况

检测考核带体-20℃至常温、高温100℃状态，导静电拖地带收放自如；-40℃时导静电橡胶带变硬，收放带时阻力稍大，能够满足收放带调整维护。

4.4 在同等工况条件下导静电带磨损量测试数据

2020 年8 月开始，在装有导静电拖地带的一台公交车上，又装上一条新型导静电拖地带，测试同等工况条件下运行间隔为2000km 的磨损量，测试开始前，调整静态下二种拖地带底端与地面完全接触，并有一定余量置于地面，调整此余量为10mm，磨损量测量统计结果见表2。从磨损量测量统计看，在用导静电拖地带在运行到8000km 至10000km 时，磨损量显著减少，分析其原因主要是拖地带已磨损离开地面，车辆运行过程中已经间歇触地，需要维护调整了。