軌道交通牽引系統(tǒng)環(huán)保型特種線纜特點淺析

張科峰

(無錫工藝職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 宜興214206)

0 引言

隨著世界經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，軌道交通在投資、建設(shè)、運營和治理等方面不斷發(fā)展并走向成熟和完善。隨之而來，軌道交通所需線纜的種類和數(shù)量急劇增加。地鐵區(qū)間隧道、地鐵車站、設(shè)備安裝、消防等建設(shè)也需要大量的線纜。用于隧道和地鐵車站照明的線纜也會有更高的要求。

1 我國軌道交通線纜發(fā)展簡況

我國的此類線纜的開發(fā)和使用起步較晚，大概滯后發(fā)達國家10 年左右。起初這類線纜及相關(guān)材料完全依賴進口，直到2000 年以后這種情況才開始發(fā)生改變。到目前為止，在許多場合國產(chǎn)低煙無鹵阻燃線纜已經(jīng)占據(jù)主要地位。但也有不少場合，國內(nèi)產(chǎn)品在一些關(guān)鍵性能指標(biāo)和要求上達不到客戶的要求，或是未經(jīng)充分驗證而無法替代進口產(chǎn)品;另外，特殊絕緣材料的開發(fā)和使用，國內(nèi)才進入初步發(fā)展階段。

2 軌道交通線纜主要技術(shù)要求

2.1 線纜絕緣及護套材料選用

軌道交通用線纜的品種很多，按使用場合、用途、功能等的不同，可分成站內(nèi)、線路、機車用;高壓與低壓;動力、控制信號、無線通信與儀表計算機用等。由于軌道交通供電系統(tǒng)電壓一般為3 000 V、1 500 V、750 V，所以，軌道交通供電系統(tǒng)用電纜的絕緣材料通常采用交聯(lián)聚乙烯和乙丙橡膠材料;而軌道交通所用控制電纜額定電壓通常為300/500 V、450/750 V，絕緣材料通常采用聚乙烯和交聯(lián)聚乙烯材料。

為了保證線纜優(yōu)良的電氣性能和降低成本，絕緣一般采用非阻燃性材料，而護套一般采用具有適應(yīng)特殊環(huán)境和使用特性的低煙無鹵阻燃材料。

2.2 材料加工工藝要求

目前，低煙無鹵電纜料已形成了比較完整的系列，主要包括熱塑料、輻照交聯(lián)型和硅烷或干法交聯(lián)型。熱塑型低煙無鹵電纜料主要用途是作為控制信號電纜的絕緣以及大多數(shù)線纜的護套，而交聯(lián)型低煙無鹵電纜料主要用途是作為一些特定場合的絕緣:例如機車車輛電纜，額定電壓3 kV 交、直流牽引傳動電纜等絕緣，其主要采用的交聯(lián)方式有輻照交聯(lián)和過氧化物交聯(lián)法。

交聯(lián)是指使聚乙烯分子由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S網(wǎng)狀體型結(jié)構(gòu)，達到改變聚合物分子鏈結(jié)構(gòu)，從而提高材料的機械物理性能，長期耐熱特性好，制品尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)腐蝕。交聯(lián)以后的電纜在以下方面有顯著變化:耐熱等級提高，即使燃燒也不熔融滴落;耐化學(xué)腐蝕，不溶解于油和有機溶劑;抗張強度、耐磨性、抗壓性、抗沖擊、抗撕裂和抗剪切等機械性能大為提高，電氣絕緣強度基本不變;從而極大地提高了電纜的機械物理性能。

2.3 環(huán)保要求

現(xiàn)在世界和我國對環(huán)保的意義已經(jīng)認識深刻。所以，要求所有軌道交通用電纜均要采用環(huán)保型材料，并且，在生產(chǎn)過程中要嚴格控制工藝過程，以免出現(xiàn)混入有害元素。對電纜來說，歐盟的ROSH 指令以及美國的UL 實驗室的環(huán)保要求等都對電纜的環(huán)保性能提出了較高要求，我國也一直參照歐美先進標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。軌道交通電纜所用材料從銅導(dǎo)體開始一直到最外層的護套結(jié)束(其中所含絕緣層、屏蔽層、內(nèi)襯層、鎧裝層等)均為環(huán)保型材料。并且，要求從導(dǎo)體拉制開始一直到護套擠塑結(jié)束(其中包括絕緣擠塑、編織、鎧裝等)所有工序均要采用嚴格的環(huán)?？刂瞥绦驁?zhí)行;所有工序其中所用的輔助材料、設(shè)備材質(zhì)甚至是循環(huán)用水等都要符合環(huán)保要求。

2.4 安全性要求

因軌道交通電纜所處環(huán)境人多、速度快、環(huán)境溫差大，所以，對耐火和阻燃有較高的要求，而且強烈要求電纜具有無毒性。美國標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所對阻燃和非阻燃電線進行了對比燃燒試驗，說明采用阻燃電線電纜的重要意義:阻燃電線比非阻燃電線可以提供15 倍以上的逃生時間;阻燃電線燒掉的材料僅為非阻燃電線的1/2;阻燃電線的熱釋放率僅為非阻燃電線的1/4;燃燒產(chǎn)生的毒氣量僅為非阻燃產(chǎn)品的1/3。很多證據(jù)表明，火災(zāi)中由于有毒煙氣致死的人數(shù)比火焰灼傷致死的人數(shù)要多。所以，在這樣封閉而且人多的空間場合一旦發(fā)生火災(zāi)，能快速終止燃燒并僅僅釋放少量或者零釋放有毒氣體具是非常重要的。

3 結(jié)語

軌道交通電纜的發(fā)展前景廣闊。由于軌道交通運行的環(huán)境和使用的特殊性，所用線纜大都要求低煙無(低)鹵、阻燃、耐火、耐油、耐紫外光、耐潮、防水、防霉、防鼠等，南方還要求防白蟻。所以，其所需電纜具有足夠的特殊性，在其所選用材料以及制造工藝方面都有特殊要求:采用耐熱性能、機械物理性能較好的交聯(lián)材料作為電纜的絕緣和護套;要求滿足環(huán)保需要;一定要阻燃、無毒且在火災(zāi)發(fā)生時一些控制及動力電纜還要有足夠的耐火性能，以保證一定時間內(nèi)對機車的控制能力。

［1］ 郁金南.材料交聯(lián)效應(yīng)［M］.化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

［2］ 淮平，程奇松. 電線電纜［M］. 北京:機械工業(yè)出版社，2007.

［3］ GA 306.1 -2001《阻燃及耐火電纜 塑料絕緣阻燃及耐火電纜分級和要求》［S］.