轨道交通牵引系统环保型特种线缆特点浅析

张科峰

(无锡工艺职业技术学院，江苏 宜兴214206)

0 引言

随着世界经济和科学技术的不断发展，轨道交通在投资、建设、运营和治理等方面不断发展并走向成熟和完善。随之而来，轨道交通所需线缆的种类和数量急剧增加。地铁区间隧道、地铁车站、设备安装、消防等建设也需要大量的线缆。用于隧道和地铁车站照明的线缆也会有更高的要求。

1 我国轨道交通线缆发展简况

我国的此类线缆的开发和使用起步较晚，大概滞后发达国家10 年左右。起初这类线缆及相关材料完全依赖进口，直到2000 年以后这种情况才开始发生改变。到目前为止，在许多场合国产低烟无卤阻燃线缆已经占据主要地位。但也有不少场合，国内产品在一些关键性能指标和要求上达不到客户的要求，或是未经充分验证而无法替代进口产品;另外，特殊绝缘材料的开发和使用，国内才进入初步发展阶段。

2 轨道交通线缆主要技术要求

2.1 线缆绝缘及护套材料选用

轨道交通用线缆的品种很多，按使用场合、用途、功能等的不同，可分成站内、线路、机车用;高压与低压;动力、控制信号、无线通信与仪表计算机用等。由于轨道交通供电系统电压一般为3 000 V、1 500 V、750 V，所以，轨道交通供电系统用电缆的绝缘材料通常采用交联聚乙烯和乙丙橡胶材料;而轨道交通所用控制电缆额定电压通常为300/500 V、450/750 V，绝缘材料通常采用聚乙烯和交联聚乙烯材料。

为了保证线缆优良的电气性能和降低成本，绝缘一般采用非阻燃性材料，而护套一般采用具有适应特殊环境和使用特性的低烟无卤阻燃材料。

2.2 材料加工工艺要求

目前，低烟无卤电缆料已形成了比较完整的系列，主要包括热塑料、辐照交联型和硅烷或干法交联型。热塑型低烟无卤电缆料主要用途是作为控制信号电缆的绝缘以及大多数线缆的护套，而交联型低烟无卤电缆料主要用途是作为一些特定场合的绝缘:例如机车车辆电缆，额定电压3 kV 交、直流牵引传动电缆等绝缘，其主要采用的交联方式有辐照交联和过氧化物交联法。

交联是指使聚乙烯分子由线型结构转变为三维网状体型结构，达到改变聚合物分子链结构，从而提高材料的机械物理性能，长期耐热特性好，制品尺寸稳定，耐化学腐蚀。交联以后的电缆在以下方面有显著变化:耐热等级提高，即使燃烧也不熔融滴落;耐化学腐蚀，不溶解于油和有机溶剂;抗张强度、耐磨性、抗压性、抗冲击、抗撕裂和抗剪切等机械性能大为提高，电气绝缘强度基本不变;从而极大地提高了电缆的机械物理性能。

2.3 环保要求

现在世界和我国对环保的意义已经认识深刻。所以，要求所有轨道交通用电缆均要采用环保型材料，并且，在生产过程中要严格控制工艺过程，以免出现混入有害元素。对电缆来说，欧盟的ROSH 指令以及美国的UL 实验室的环保要求等都对电缆的环保性能提出了较高要求，我国也一直参照欧美先进标准执行。轨道交通电缆所用材料从铜导体开始一直到最外层的护套结束(其中所含绝缘层、屏蔽层、内衬层、铠装层等)均为环保型材料。并且，要求从导体拉制开始一直到护套挤塑结束(其中包括绝缘挤塑、编织、铠装等)所有工序均要采用严格的环保控制程序执行;所有工序其中所用的辅助材料、设备材质甚至是循环用水等都要符合环保要求。

2.4 安全性要求

因轨道交通电缆所处环境人多、速度快、环境温差大，所以，对耐火和阻燃有较高的要求，而且强烈要求电缆具有无毒性。美国标准和技术研究所对阻燃和非阻燃电线进行了对比燃烧试验，说明采用阻燃电线电缆的重要意义:阻燃电线比非阻燃电线可以提供15 倍以上的逃生时间;阻燃电线烧掉的材料仅为非阻燃电线的1/2;阻燃电线的热释放率仅为非阻燃电线的1/4;燃烧产生的毒气量仅为非阻燃产品的1/3。很多证据表明，火灾中由于有毒烟气致死的人数比火焰灼伤致死的人数要多。所以，在这样封闭而且人多的空间场合一旦发生火灾，能快速终止燃烧并仅仅释放少量或者零释放有毒气体具是非常重要的。

3 结语

轨道交通电缆的发展前景广阔。由于轨道交通运行的环境和使用的特殊性，所用线缆大都要求低烟无(低)卤、阻燃、耐火、耐油、耐紫外光、耐潮、防水、防霉、防鼠等，南方还要求防白蚁。所以，其所需电缆具有足够的特殊性，在其所选用材料以及制造工艺方面都有特殊要求:采用耐热性能、机械物理性能较好的交联材料作为电缆的绝缘和护套;要求满足环保需要;一定要阻燃、无毒且在火灾发生时一些控制及动力电缆还要有足够的耐火性能，以保证一定时间内对机车的控制能力。

［1］ 郁金南.材料交联效应［M］.化学工业出版社，2007.

［2］ 淮平，程奇松. 电线电缆［M］. 北京:机械工业出版社，2007.

［3］ GA 306.1 -2001《阻燃及耐火电缆 塑料绝缘阻燃及耐火电缆分级和要求》［S］.