鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌

　　鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌主要應(yīng)用于城市軌道交通，傳統(tǒng)的導(dǎo)電軌是采用低碳鋼材料制造的。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在上世紀(jì)初第三軌方式使用初期也采用的是低碳鋼導(dǎo)電軌。為了加大導(dǎo)電軌的一次輸電距離、改善受流條件、減小機(jī)械磨損和電腐蝕、提高經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效應(yīng)，上世紀(jì)70年代末推出鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌。

　　簡(jiǎn)介

　　傳統(tǒng)的導(dǎo)電軌是采用低碳鋼材料制造的。如北京地鐵和天津地鐵的第三軌采用的就是低碳鋼導(dǎo)電軌。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在上世紀(jì)初第三軌方式使用初期也采用的是低碳鋼導(dǎo)電軌。為了加大導(dǎo)電軌的一次輸電距離、改善受流條件、減小機(jī)械磨損和電腐蝕、提高經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效應(yīng)，上世紀(jì)70年代末出現(xiàn)了一種新型導(dǎo)電軌—鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌 。

　　鋼和鋁之間牢固的冶金結(jié)合

　　鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌之中鋼和鋁的復(fù)合，是在擠壓模內(nèi)把清洗后的鋼帶和鋁本體在規(guī)定的工藝參數(shù)下擠壓成牢固的冶金結(jié)合。這種冶金結(jié)合方式是靠擠壓過程中熱和壓力的作用而形成的。在這個(gè)過程中，鋁和鋼中鐵原子之間形成的金屬化合物Al3Fe2起著結(jié)合作用。兩種材料之間的冶金結(jié)合使層間電阻減至最小，同時(shí)由于鋼和鋁接觸面無空隙，接觸面不可能受到腐蝕侵害，這樣就能保證長(zhǎng)期低電阻的穩(wěn)定性。另外，通過剝離試驗(yàn)證明，把鋁本體內(nèi)的鋼帶剝離出來是不可能的，只有用專用的工具才能把鋼與鋁分開。鋼和鋁之間的冶金結(jié)合能夠承受較大的力并且無永久變形。

　　此外，加工過程中鋼表面出現(xiàn)變色、劃痕、劃傷等問題，只要不影響產(chǎn)品的實(shí)用性都是允許的。

　　材料的選用

　　鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌是由低碳合金鋼與鋁合金復(fù)合加工而成。鋁合金是導(dǎo)電軌的主體，選擇材質(zhì)時(shí)既要考慮其具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能，又要滿足機(jī)械性能要求。選擇鋼材質(zhì)時(shí)主要考慮其耐磨性、耐腐蝕性和導(dǎo)電性。一般選用的是鉻鋼，其耐磨性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性基本上都能很好地滿足鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌的各項(xiàng)要求 。

　　鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌的優(yōu)越性

　　鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌在長(zhǎng)期使用過程中己被證實(shí)是一種有效的、可靠的產(chǎn)品。它與低碳鋼鋼軌相比具有以下幾方面的優(yōu)勢(shì)：

　　(1)導(dǎo)電性能好、電流容量大：鋁合金電導(dǎo)率28-33MS/m，為非合金低碳鋼電導(dǎo)率(8.5MS/m)的3-4倍，鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌的導(dǎo)電性高于低碳鋼導(dǎo)電軌。在這種新的安裝形式中，電壓降及牽引能耗成比例下降，使得供電距離加大而所需變電站減少。

　　(2)比重小、易安裝：鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌的重量小于相同截面低碳鋼導(dǎo)電軌重量的一半，因此安裝簡(jiǎn)便、且費(fèi)用小、成本合理，同時(shí)無須起重設(shè)備。

　　(3)耐腐蝕、耐磨性好：為保證鋼帶良好的耐腐蝕性和耐磨性，鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌采用的是鉻不銹鋼，具有良好的耐晶間腐蝕性。導(dǎo)電軌良好的耐腐蝕性能已經(jīng)過多年包括海洋性氣候條件下的安裝運(yùn)行和試驗(yàn)室試驗(yàn)證實(shí)。同時(shí)，不銹鋼接觸面光滑，耐磨耗，可延長(zhǎng)導(dǎo)電軌與受流器的壽命。

　　(4)韌性好：鋁和不銹鋼擠壓復(fù)合時(shí)可以形成各種幾種剖面。

　　(5)經(jīng)濟(jì)效益好：相同的運(yùn)輸量情況下，采用鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌比低碳鋼軌費(fèi)用要低。這是因?yàn)?①電壓降低了，需要的變電站減少;②鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌重量輕，安裝費(fèi)用減少;③年度的費(fèi)用消耗方面，鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌也比低碳鋼導(dǎo)電軌要低(包括折舊、利息、維護(hù)和運(yùn)行費(fèi)用等)。因此，整體來說，鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌的投資要比低碳鋼導(dǎo)電軌低。

　　(6)壽命長(zhǎng)：低碳鋼導(dǎo)電軌平均壽命為25年，鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌的平均壽命為30年。

　　總結(jié)

　　第三軌供電用于我國(guó)城市軌道交通已有多年并已具有了成熟技術(shù)，但鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌還沒有在正式線路中使用。如果采用進(jìn)口鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌，其成本為低碳鋼導(dǎo)電軌的4倍。盡管如此，由于鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌較低碳鋼導(dǎo)電軌具有更多的優(yōu)越性，而少建牽引變電站節(jié)省下來的投資與鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌增加的費(fèi)用基本抵消，且這種高投資在幾年內(nèi)就可基本償還，因此，鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌被國(guó)內(nèi)的許多城軌專家看好。

　　在我國(guó)開發(fā)和研制鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌，以適應(yīng)快速發(fā)展的城市軌道交通建設(shè)對(duì)各種供電方式選擇的需要，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值 。