CN111560801A - 一种防治杂散电流腐蚀影响的轨道交通组件及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防治杂散电流腐蚀影响的轨道交通组件，包括钢轨、扣件、扣件轨下垫板及轨枕等部件，在所述钢轨的两侧轨腰和轨底表面上连续包裹有绝缘保护层，所述扣件、扣件弹条、螺旋道钉及扣件轨下垫板上均喷涂有绝缘防污层。通过绝缘保护层和绝缘防污层双层保护，解决了杂散电流泄露腐蚀周边埋地金属管道、通讯电缆外皮以及钢筋的情况，其中扣件上表面进行了绝缘、防污喷涂处理，有效提升了现有扣件自身电阻性能及抗污能力，扣件弹条表面喷涂纳米改性低表面能涂层表面后，有效的增大了现有扣件与钢轨的最小表面绝缘距离，减少杂散电流的泄露。

Description

一种防治杂散电流腐蚀影响的轨道交通组件及其施工方法

技术领域

本发明涉及城市轨道交通领域，尤其涉及一种防治杂散电流腐蚀影响的轨道交通组件及其施工方法。

背景技术

我国城市轨道交通工程牵引供电系统主要采用DC1500V(或DC750V)牵引网授流、走行轨回流的牵引供电制式。变电所通过接触网或导电轨向列车供电，接触网、机车、钢轨形成回路使牵引电流流回牵引变电所。由于钢轨与道床结构或隧道之间的绝缘电阻不是无穷大，这样牵引电流流经钢轨时不能全部经由钢轨流回到牵引变电所的负极，其中有一部分牵引电流会泄露到道床结构和隧道上，并流入大地，尤其是在钢轨扣件支撑点处，该处通过扣件中的橡胶垫板和绝缘轨距块进行钢轨的绝缘处理，但实际工程中牵引电流很容易从该处泄露。从钢轨上面泄露出来的牵引电流即为杂散电流。因此，现有技术中存在以下缺点：

1、扣件节点处钢轨绝缘性能较差，仅依靠轨下垫板、规矩块绝缘，易发生杂散电流泄露腐蚀周边埋地金属管道、通讯电缆外皮以及钢筋的情况。

2、在环境潮湿状态下，钢轨和道床面之间的70mm悬空空间的空气绝缘值会下降，易产生杂散电流泄露。

3、扣件节点表面易被油污、灰尘、铁屑等物理性污染，扣件节点沿面泄漏电阻远小于扣件本体的绝缘电阻，使得钢轨与大地之间的绝缘性能失效。

4、扣件弹条处为扣件与钢轨的最小爬电距离，易被灰尘、铁屑等杂物污染，从而导致钢轨与扣件之间的绝缘失效。

鉴于上述技术背景，市场上出现多个以包裹钢轨为技术突破口的专利设计，但诸多包裹材料均选用单一型号材料，无法兼顾电阻性能、强度性能、防污染、防污闪性能等，使用效果不佳。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种防治杂散电流腐蚀影响的轨道交通组件，包括钢轨等部件，在钢轨的轨腰及轨底表面上连续包裹有绝缘保护层，在扣件、扣件弹条、螺旋道钉及扣件轨下垫板上均喷涂有绝缘防污层，通过绝缘保护层和绝缘防污层双层保护，主要解决了杂散电流泄露腐蚀周边埋地金属管道、通讯电缆外皮以及钢筋的情况。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种防治杂散电流腐蚀影响的轨道交通组件，包括钢轨、扣件、扣件轨下垫板及轨枕，所述扣件与扣件轨下垫板、扣件轨下垫板与所述轨枕均通过螺旋道钉固定，所述扣件通过扣件弹条和轨距块在所述钢轨两侧将其压覆在所述扣件轨下垫板上，其特征在于：在所述钢轨的两侧轨腰和轨底表面上连续包裹有绝缘保护层，所述扣件、扣件弹条、螺旋道钉及扣件轨下垫板上均喷涂有绝缘防污层。

优选的，所述绝缘保护层为硅基复合绝缘套或纳米改性低表面能涂层，所述硅基复合绝缘套采用单层或若干层结构设计，其本体为绝缘层。

优选的，所述若干层结构依次包括增强层和防污层，或为增强层与防污层其中一种。

优选的，所述硅基复合绝缘套上开设有配合所述轨距块安装的开口。

优选的，所述开口边缘设置有挡肩。

优选的，所述硅基复合绝缘套上设有配合轨距块安装的耐磨层。

优选的，所述绝缘防污层为纳米改性低表面能涂层。

一种防治杂散电流腐蚀影响的轨道交通组件的施工方法，其特征在于：所述绝缘保护层的设置方式为沿钢轨纵向长度分段设置或通长设置。

本发明的有益效果是：

1、在钢轨的轨腰及轨底表面上连续包裹有硅基复合绝缘套或喷涂纳米改性低表面能涂层，在扣件、扣件弹条、螺旋道钉及扣件轨下垫板上均喷涂有纳米改性低表面能涂层，解决了杂散电流泄露腐蚀周边埋地金属管道、通讯电缆外皮以及钢筋的情况，其中扣件上表面进行了绝缘、防污喷涂处理，有效提升了现有扣件自身电阻性能及抗污能力，扣件弹条表面喷涂纳米改性低表面能涂层表面后，有效的增大了现有扣件与钢轨的最小表面绝缘距离，减少杂散电流的泄露。

2、硅基复合绝缘套采用单层或多层结构设计，其本体为绝缘层,提供绝缘功能，能确保安装系统后使钢轨对地电阻达到15Ω·kM的绝缘效果；第一附加层为增强层,提供强度,使硅基复合绝缘套强≥15Mpa；第二附加层为防污层，采用纳米涂层或低表面能设计，防污染、防污闪。

3、硅基复合绝缘套在轨距块底部位置选用两种设计方法,一种为镂空设计,在该位置硅基复合绝缘套设置开口，完全避让开轨距块，且在避开位置处设置档肩，防止水、油污进入镂空处；第二种设计为在该位置通过采用复合高强度、高耐磨性材料局部增强，避免硅基复合绝缘套在使用过程中的磨损，确保了系统的稳定性、持久性。

4、纳米改性低表面能涂层本身设计有纳米涂层或低表面能防污染设计，能够防止表面被油污、灰尘、铁屑等杂物粘黏、覆盖，杜绝了电流从高分子绝缘层表面导通的可能，并且纳米改性低表面能涂层具有室温快速固化功能，施工简便，能够直接利用在现有的铁轨道路线上，可实施性强。

附图说明

图1为本发明轨道交通组件整体结构示意图。

图2为本发明图1俯视图。

图3为本发明硅基复合绝缘套上依次设置增强层和防污层结构图。

图4为本发明硅基复合绝缘套设置开口结构图。

图5为本发明硅基复合绝缘套设置耐磨层结构图。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。

实施例一

参照附图1～4所示的一种防治杂散电流腐蚀影响的轨道交通组件，包括钢轨1、扣件2、扣件轨下垫板3及轨枕8，所述扣件2与扣件轨下垫板3、扣件轨下垫板3与所述轨枕8均通过螺旋道钉4固定，所述扣件2通过扣件弹条6和轨距块9在所述钢轨1两侧将其压覆在所述扣件轨下垫板3上，在所述钢轨1的两侧轨腰101和轨底表面102上连续包裹有绝缘保护层5，由于钢轨1被包裹，能够减少钢轨1与土壤形成的回路中电流的流通面积，从而降低了杂散电流的影响效果。

所述扣件2、扣件弹条6、螺旋道钉4及扣件轨下垫板3上均喷涂有绝缘防污层7，其优选为纳米改性低表面能涂层，该涂层利用自身的自粘性或增强剂，与上述部件外表面粘接贴合。纳米改性低表面能涂层绝缘性能强、耐污闪耐污染性能好、可塑性强、使用寿命长且并具有一定强度，能够适应性的对扣件2等表面进行喷涂式包裹，起到绝缘的效果，以减少杂散电流的泄露，有效提升了现有扣件2自身电阻性能及抗污能力，扣件弹条6表面喷涂纳米改性低表面能涂层表面后，有效的增大了现有扣件2与钢轨1的最小表面绝缘距离，减少杂散电流的泄露。

进一步为了提高钢轨1的绝缘性，所述绝缘保护层5为硅基复合绝缘套，其利用自身的自粘性或粘接剂与所述钢轨1的两侧轨腰101和轨底表面102的外表面粘接贴合，硅基复合绝缘套通过绝缘性能强、耐高低温性能好、可塑性强、耐磨性强、使用寿命长且防火性能好，并具有一定强度的材料复合而成，如硅胶、聚四氟乙烯等材料，能够适应性的对钢轨1进行粘贴包裹，利用硅基复合绝缘套本身的绝缘性，隔绝钢轨1与大地之间形成的回路，从本质上杜绝了杂散电流泄露问题，起到绝缘的效果，以减少杂散电流的泄露，并且，硅基复合绝缘套施工简便，能够直接利用在现有的铁轨道路线上，可实施性强；实际施工时，该硅基复合绝缘套沿钢轨1纵向长度分段包裹或通长包裹在所述钢轨1上。

进一步为了提高硅基复合绝缘套的防护性能及使用寿命，硅基复合绝缘套采用单层或若干层结构设计，其本体为绝缘层51，所述若干层结构依次包括增强层52和防污层53，或为增强层52与防污层53其中一种。其硅基复合绝缘套本体给钢轨1提供绝缘功能，确保安装系统后使钢轨1对地电阻达到15Ω·kM的绝缘效果；增强层51为绝缘保护层5整体提供强度，使硅基复合绝缘套强≥15Mpa；防污层52为钢轨1表面提供防污染及防污闪保护，根据钢轨1所处的自然环境，可在硅基复合绝缘套上增加增强层51和防污层52，或两者其中一种，并且可以根据实际情况，对增强层51或防污层52均可以设置多层结构。

进一步为了防止轨距块9对硅基复合绝缘套的磨损，所述硅基复合绝缘套上开设有配合所述轨距块9安装的开口501，减少轨距块9与硅基复合绝缘套直接接触而造成的磨损，优选的，该开口501边缘设置有挡肩502，有效防止水、油污通过开口501进入到绝缘保护层5内部造成的腐蚀。

参阅图5，硅基复合绝缘套另一种优选方式为：所述硅基复合绝缘套上设有配合轨距块9安装的耐磨层10，该耐磨层10有效的预防了轨距块9对绝缘保护层5表面的磨损，耐磨层10采用复合高强度、高耐磨性材料，确保了系统的稳定性、持久性。

实施例二

与实施例一不同的是绝缘保护层5为纳米改性低表面能涂层，该涂层利用自身的自粘性或增强剂喷涂在所述钢轨1外表面，其喷涂方式为沿钢轨1纵向长度分段喷涂或通长喷涂，由于钢轨1被喷涂包裹，能够减少钢轨1与土壤形成的回路中电流的流通面积，从而降低了杂散电流的影响效果。其绝缘性能强、耐污闪耐污染性能好、可塑性强、使用寿命长且并具有一定强度。采用纳米涂层设计技术或低表面能设计技术，能够防止表面被油污、污水、灰尘、铁屑等杂物粘黏、覆盖，杜绝了电流从高分子绝缘层涂料表面导通的可能。该高分子绝缘层涂层采用室温自固化技术，在室温下利用空气中的水分自行固化，固化时间快，施工方便，能够直接利用在现有的铁轨道路线上，可实施性强，当需要去除时，也可以利用溶解溶剂直接去除，易于更换。

本发明的工作原理：

1、在钢轨的轨腰及轨底表面上连续包裹有硅基复合绝缘套或喷涂纳米改性低表面能涂层，在扣件、扣件弹条、螺旋道钉及扣件轨下垫板上均喷涂有纳米改性低表面能涂层，解决了杂散电流泄露腐蚀周边埋地金属管道、通讯电缆外皮以及钢筋的情况，其中扣件上表面进行了绝缘、防污喷涂处理，有效提升了现有扣件自身电阻性能及抗污能力，扣件弹条表面喷涂纳米改性低表面能涂层表面后，有效的增大了现有扣件与钢轨的最小表面绝缘距离，减少杂散电流的泄露。

2、硅基复合绝缘套采用单层或多层结构设计，其本体为绝缘层,提供绝缘功能，能确保安装系统后使钢轨对地电阻达到15Ω·kM的绝缘效果；第一附加层为增强层,提供强度,使硅基复合绝缘套强≥15Mpa；第二附加层为防污层，采用纳米涂层或低表面能设计，防污染、防污闪。

3、硅基复合绝缘套在轨距块底部位置选用两种设计方法,一种为镂空设计,在该位置硅基复合绝缘套设置开口，完全避让开轨距块，且在避开位置处设置档肩，防止水、油污进入镂空处；第二种设计为在该位置通过采用复合高强度、高耐磨性材料局部增强，避免硅基复合绝缘套在使用过程中的磨损，确保了系统的稳定性、持久性。

4、在扣件上喷涂的纳米改性低表面能涂层，其本身设计有纳米涂层或低表面能防污染设计，能够防止表面被油污、灰尘、铁屑等杂物粘黏、覆盖，杜绝了电流从高分子绝缘层表面导通的可能，并且纳米改性低表面能涂层具有室温快速固化功能，施工简便，能够直接利用在现有的铁轨道路线上，可实施性强。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种防治杂散电流腐蚀影响的轨道交通组件，包括钢轨(1)、扣件(2)、扣件轨下垫板(3)及轨枕(8)，所述扣件(2)与扣件轨下垫板(3)、扣件轨下垫板(3)与所述轨枕(8)均通过螺旋道钉(4)固定，所述扣件(2)通过扣件弹条(6)和轨距块(9)在所述钢轨(1)两侧将其压覆在所述扣件轨下垫板(3)上，其特征在于：在所述钢轨(1)的两侧轨腰(101)和轨底表面(102)上连续包裹有绝缘保护层(5)，所述扣件(2)、扣件弹条(6)、螺旋道钉(4)及扣件轨下垫板(3)上均喷涂有绝缘防污层(7)。

2.根据权利要求1所述的一种防治杂散电流腐蚀影响的轨道交通组件，其特征在于：所述绝缘保护层(5)为硅基复合绝缘套或纳米改性低表面能涂层，所述硅基复合绝缘套采用单层或若干层结构设计，其本体为绝缘层(51)。

3.根据权利要求2所述的一种防治杂散电流腐蚀影响的轨道交通组件，其特征在于：所述若干层结构依次包括增强层(52)和防污层(53)，或为增强层(52)与防污层(53)其中一种。

4.根据权利要求3所述的一种防治杂散电流腐蚀影响的轨道交通组件，其特征在于：所述硅基复合绝缘套上开设有配合所述轨距块(9)安装的开口(501)。

5.根据权利要求4所述的一种防治杂散电流腐蚀影响的轨道交通组件，其特征在于：所述开口(501)边缘设置有挡肩(502)。

6.根据权利要求3所述的一种防治杂散电流腐蚀影响的轨道交通组件，其特征在于：所述硅基复合绝缘套上设有配合轨距块(9)安装的耐磨层(10)。

7.根据权利要求1所述的一种防治杂散电流腐蚀影响的轨道交通组件，其特征在于：所述绝缘防污层(7)为纳米改性低表面能涂层。

8.根据权利要求1-7任意一项权利要求所述的一种防治杂散电流腐蚀影响的轨道交通组件的施工方法，其特征在于：所述绝缘保护层(5)的设置方式为沿钢轨(1)纵向长度分段设置或通长设置。

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