轨道车辆用典型电线电缆阻燃耐久性研究

孙勇++李俊红++孔维凤

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.14.027

摘 要：选取车辆用典型电线电缆作为研究对象，以SEM电镜外观扫描、护套及绝缘的机械性能、绝缘电阻、燃烧性能为研究方法，分别对初始状态下和使用后状态下的电缆样品进行试验，分析比较电缆在使用前后的性能变化情况以及检查使用后电缆的各项性能是否满足相关标准的限值要求，从而反映出电缆使用的阻燃耐久性。

关键词：轨道车辆 电线电缆 阻燃耐久性

中图分类号：TM246 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）05（b）-0027-03

轨道交通作为世界上最广泛的交通方式之一，承载了广大旅客的生命和财产安全，安全风险受到人们的极大重视，随之对于安全性能的要求也在不断提高。据统计，轨道车辆由电气失效导致的车辆起火占实際车辆起火次数的40%以上，而电气失效分为电气设备故障和电线电缆失效。电线电缆在长期使用过程中会受到诸多因素的影响而引起材料的老化，如环境温度、湿度、机械作用、光照等条件作用下，材料会出现分解，阻燃剂会发生迁移等，都可能导致材料或者部件的使用安全性能和防火性能随着时间逐渐降低而使产品性能下降，从而导致故障的产生甚至引发火灾。正常情况下，轨道车辆总体要求至少30年寿命，安装的电缆与轨道车辆电器设施使用寿命一致，通常也需要几十年，因此，有必要确认其在经过一定周期的使用后安全性能和防火性能是否还能满足设计要求。

该文研究旨在开展电线电缆长期使用后的安全性能和防火性能变化规律研究，通过选择典型的初期（新电缆）和使用后电缆进行外观、安全性能和防火性能测试，确定其防火性能的符合性，对于建立以零部件寿命为中心的次检修规程，消除车辆火灾隐患、降低火灾风险、减少损失等都具有重要意义。

1 试验

1.1 试验对象

（1）电缆型号：EN 50382-2 3600V 240MM2 150℃-T-FF-AX。

（2）电缆使用状态：分别选取典型的动车组5级修电缆以及交货状态下的电缆，共两组样品。

1.2 试验项目及试验方法

评定电线电缆性能的参数有尺寸外观，力学机械性能、耐环境性能、耐溶剂性能、电学性能、防火性能、特殊的功能等，该项目主要选取与火灾危险有关的参数评定长期使用后的电线电缆性能，具体见表1。

对两组样品分别进行上述测试，分析比较对应项目的变化情况，以及参照相关标准要求的符合性。

2 结果与分析

2.1 方法原理

2.1.1 SEM电镜

扫描电镜（SEM）是介于透射电镜和光学显微镜之间的一种微观性貌观察手段，可直接利用样品表面材料的物质性能进行微观成像。

2.1.2 机械性能

机械性能测试基于方法GB/T 2951.11，测定护套和绝缘材料的拉伸强度和断裂伸长率。

性能要求：根据EN50382，对于电缆材料的机械性能要求见表2。

基于IEC60216，要求拉伸强度保持率<75%；断裂伸长率保持率<60%。

2.1.3 绝缘电阻

绝缘电阻是指在规定的条件下，处于两个导体之间的绝缘材料的电阻。

性能要求：绝缘电阻不小于0.3×1012 Ω·km。

2.1.4 燃烧性能

单根电缆垂直燃烧，将样品垂直安装在燃烧测试箱中，在规定条件下点燃样品，并在测试结束后测量样品炭化部分的范围以表征火焰蔓延的能力。

性能要求：样品炭化部分范围，上支架下缘和炭化部分起始点之间的距离大于50 mm，以及燃烧向下延伸至距离上支架的下缘小于540 mm。

成束电缆垂直燃烧，按照要求排列的成束电缆垂直置于成束燃烧试验箱中，在试样的底端施加点火源，通过试样炭化长度来评估电缆的火焰传播能力。

性能要求：样品炭化部分长度小于2.5 m。

2.2 结果分析

2.2.1 外观检查

采取SEM扫描电镜，拍摄电缆样品表面的形貌，结果见图1。

从图1可以看出，初期样品表面光滑，颗粒物分布均匀，而使用的后电缆，样品表面图片显示，表面坑洼处明显增多，但是均未出现裂缝或者裂纹。

2.2.2 机械性能

按照GB/T 2951.11对初期和使用后的电缆护套和绝缘材料进行拉伸强度和断裂伸长率进行测定，结果见表3和表4。

从表3和表4数据可以看出，护套和绝缘材料在经过一定时间使用后，拉伸强度和断裂伸长率都有所下降，其中护套材料拉伸强度下降了8.9%，断裂伸长率下降了7.0%，绝缘材料拉伸强度下降了12.2%，断裂伸长率下降了3.6%。但是使用后仍然满足EN 50382电缆产品标准要求。

2.2.3 绝缘电阻

按照GB/T 3048.5对初期和使用后的电缆绝缘电阻进行测定，结果见表5。

从表5的数据可以看出，经过一段时间使用后，尽管其绝缘电阻的绝对值远远超过要求值，但存在明显的下降，下降2.7%。这与SEM形貌以及机械性能的变化趋势是吻合的。绝缘电阻主要反映的是其非金属材料护套和绝缘材料的电阻性能，当使用一段时间后，材料表面由于受环境的影响出现一定程度的老化，进而使得绝缘电阻有所下降。

2.2.4 燃烧性能

按照EN 60332-1-2，EN 60332-3-24，分别对电缆初期和使用后的样品燃烧性能进行测定，结果见表6和表7。

从表6和表7的数据可以看出，使用前后燃烧性能没有显著变化，且都符合标准的限值要求。

3 结语

（1）使用后样品表面比初期颜色出现退化，SEM扫描电镜图片显示表面出现一定程度的老化。

（2）使用后电缆的绝缘和护套的拉伸强度和断裂伸长率存在轻微下降，但仍然满足EN 50382中规定的要求。

（3）电缆使用后，绝缘电阻出现一些下降，仍满足标准要求，与SEM形貌以及机械性能的变化趋势是吻合的。

（4）电缆使用后，燃烧性能变化较小，使用后仍满足相关标准的性能要求。

参考文献

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