軌道車輛復(fù)合材料電搭接及接地技術(shù)要求-征求意見稿

1T/SDASXXXX—XXXX軌道車輛復(fù)合材料電搭接及接地技術(shù)要求本文件規(guī)定了軌道車輛上車體、轉(zhuǎn)向架等復(fù)合材料件之間，復(fù)合材料件與金屬結(jié)構(gòu)部件、金屬接地網(wǎng)、電氣/電子設(shè)備、線束，附件等之間以及金屬件與金屬件之間電搭接接地的方法、阻值和檢測要求。本文件適用于軌道車輛復(fù)合材料件電搭接及接地。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T21714.1—2015雷電防護第1部分：總則GB/T21714.3—2015雷電保護第3部分建筑物的物理損壞和生命危險GJB5193—2003飛機復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計通用要求TB/T2977—2016鐵道車輛金屬部件的接地保護HB7695—2001軍用飛機復(fù)合材料電搭接技術(shù)要求HB8412—2014民用飛機系統(tǒng)電搭接通用要求EN50122-1：2011鐵路應(yīng)用-固定裝置-電氣安全.接地與回路-第1部分觸電保護規(guī)定（Railwayapplications-Fixedinstallations-Electricalsafety,earthingandthereturencircuit-Part1:Protectiveprovisionsagainstelectricshock）3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1復(fù)合材料compositematerials高性能纖維增強體與聚合物基體材料構(gòu)成的材料。高性能纖維增強體包括：玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、玄武巖纖維、超高分子量聚乙烯纖維、芳綸、植物纖維等。注：如無特別說明，本標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合材料增強體默認(rèn)為連續(xù)碳纖維。3.2復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件compositeselement指由復(fù)合材料制造的軌道車輛結(jié)構(gòu)骨架（含預(yù)埋金屬件）及鉚接在結(jié)構(gòu)骨架上的復(fù)合材料蒙皮、泡沫芯、支架和型材等。[來源:HB7695—2001,3.2]3.3屏蔽增強材料enhancedshieldingmaterials用于增強復(fù)合材料電磁屏蔽、靜電釋放和大電流泄放功能的金屬絲網(wǎng)或箔片、涂層或鍍層，以及鍍鎳碳纖維布等金屬化復(fù)合材料功能層。3.4電搭接electricalbonding是使復(fù)合材料軌道車輛結(jié)構(gòu)件之間，以及結(jié)構(gòu)件、設(shè)備、附件與接地網(wǎng)或結(jié)構(gòu)金屬件之間形成低阻抗通路電氣接頭的操作，通常借助于焊接、螺栓連接、鉚接或膠接實現(xiàn)。[來源:SAEARP1870A-2012,定義4.1]3.5絕緣火花間隙isolatingsparkgap帶有隔離裝置的放電間隙部件。[來源：GB/T21714.3—2015,3.32]2T/SDASXXXX—XXXX3.6接地grounding在指定地平面或位置建立低阻抗電路或路徑，包括工作接地、保護接地和電磁兼容接地等幾種。[來源:HB8412—2014,3.6]3.73.8共固化co-curing指不同的復(fù)合材料制件在一次固化中同時完成固化和膠接過程中的工藝方法。[來源：GJB5193—2003,3.13]3.9共膠接co-bonding復(fù)合材料件鋪貼成型后與金屬件或已固化的復(fù)合材料件，經(jīng)模具定型后再固化。3.10二次膠接secondarybonding指已固化了的不同復(fù)合材料制件通過膠粘劑再次進行膠接固化的過程。[來源：GJB5193—2003,3.14]4材料與零件選用需要電搭接的零部件及材料，主要包括復(fù)合材料件、結(jié)構(gòu)金屬件、接地網(wǎng)、搭接線、緊固件及增強屏蔽材料等，按照設(shè)計要求選用。5電搭接的目的、分類5.1目的為軌道車輛復(fù)合材料車體和轉(zhuǎn)向架及其包含的復(fù)合材料件之間，復(fù)合材料件與金屬結(jié)構(gòu)部件、接地網(wǎng)、電氣/電子設(shè)備、線束，附件等之間以及金屬件與金屬件之間提供穩(wěn)定的低阻抗通路，從而防止它們之間產(chǎn)生電磁干擾，也是軌道車輛保護接地、電磁兼容接地、靜電防護、雷電防護，維持車體等電位，以及保證天線性能的必要措施。5.2功能分類按搭接功能分類如下：a)等電位搭接；b)天線安裝搭接；c)防射頻干擾搭接；d)保護地搭接；e)電磁兼容地搭接；f)靜電防護搭接；g)雷電防護搭接。6一般要求符合HB8412—2014中5.1.3規(guī)定的搭接原則，不同搭接材料之間的搭接電阻限值可參照表1給出的推薦值確定。表1各類搭接電阻推薦值a、b、c、d、e、f、ga、b、c、d、e、f、g3T/SDASXXXX—XXXXa、b、c、d、e、f、ga、d、f、ga、d、e、f、ga、c、e、f、ga、f、gfff7詳細要求7.1等電位搭接7.1.1概述為提升復(fù)合材料軌道車輛屏蔽、接地、防靜電、雷擊大電流破壞等綜合性能，應(yīng)保持車體近端和遠端電位基本一致，可在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)上預(yù)埋或嵌入足夠數(shù)量的金屬件，金屬件表面應(yīng)與復(fù)合材料斷面緊密接觸，接觸面允許涂覆導(dǎo)電膏或?qū)щ娔z粘接，降低搭接電阻。預(yù)埋金屬件通過搭接線與接地網(wǎng)或與接地網(wǎng)連接的結(jié)構(gòu)金屬件連接，實現(xiàn)等電位搭接。7.1.2車體7.1.2.1復(fù)合材料車體采用金屬底架，金屬底架與車體通過膠鉚結(jié)構(gòu)連接，將金屬底架搭接到接地網(wǎng)上。復(fù)合材料件含金屬絲網(wǎng)或?qū)щ娡繉拥?，金屬絲網(wǎng)或涂層也應(yīng)與接地網(wǎng)或結(jié)構(gòu)金屬件通過搭接線、緊固件或金屬過渡件搭接，搭接電阻不大于10mΩ。固定在復(fù)合材料車體上的金屬滑槽、吊掛件、線纜支架等結(jié)構(gòu)金屬件，如需接地，優(yōu)選單點接地方式搭接到接地網(wǎng)上，降低接地網(wǎng)雜散電流腐蝕緊固件的風(fēng)險。7.1.2.2結(jié)構(gòu)金屬件與接地網(wǎng)之間進行的等電位搭接，搭接電阻不大于2.5mΩ。7.1.3轉(zhuǎn)向架對于復(fù)合材料轉(zhuǎn)向架構(gòu)架，也可以設(shè)置預(yù)埋或嵌入金屬件進行等電位搭接，并根據(jù)設(shè)計要求，與車體接地網(wǎng)或轉(zhuǎn)向架接地裝置通過搭接線連接，具體搭接方法按照7.1.1要求執(zhí)行。7.2天線安裝搭接7.2.1概述為了確保天線輻射方向圖及性能符合要求，安裝天線時均應(yīng)配置均勻的地，該地平面在電子設(shè)備工作頻率范圍內(nèi)的阻抗應(yīng)盡量低。所配置的金屬接地面應(yīng)與天線的形狀、大小及安裝部位相適應(yīng)，天線周圍復(fù)合材料或金屬件的遮擋不應(yīng)對其性能產(chǎn)生影響。7.2.2天線對于安裝天線的復(fù)合材料蒙皮，可在成型過程中預(yù)埋一塊金屬板或鋪層金屬絲網(wǎng)或噴涂導(dǎo)電涂層作為地，使天線通過金屬或金屬絲網(wǎng)或?qū)щ娡繉优c復(fù)合材料保持直接接觸。如天線基座自帶金屬反射板，可不額外設(shè)置地平面，天線直接落裝在復(fù)合材料車頂上，需天線供應(yīng)商事先進行性能評估。7.2.2.1當(dāng)天線的有效工作性能取決于其與地網(wǎng)之間的低阻抗時，其安裝搭接應(yīng)使射頻電流從蒙皮外表面到天線的金屬底座部分有最短的低阻抗通路，天線底座金屬板搭接到接地網(wǎng)時，搭接電阻值應(yīng)不大于2.5mΩ,金屬絲網(wǎng)或?qū)щ娡繉哟罱拥浇拥鼐W(wǎng)時，搭接電阻值應(yīng)不大于10mΩ。7.3防射頻干擾搭接7.3.1概述4T/SDASXXXX—XXXX為保證車載電氣、電子設(shè)備正常運行，實施良好的射頻搭接，有利于減少電磁耦合途徑，提高屏蔽效能，降低外部電磁干擾對設(shè)備性能的影響。7.3.2電子、電氣設(shè)備在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件上，安裝所有產(chǎn)生電磁能或?qū)﹄姶艌雒舾械碾娮印㈦姎庠O(shè)備或部件時，各設(shè)備應(yīng)有單獨的低阻抗回路，其設(shè)備金屬外殼應(yīng)通過低阻抗搭接線就近搭接到接地網(wǎng)或與接地網(wǎng)連接的結(jié)構(gòu)金屬件上，搭接電阻應(yīng)不大于2.5mΩ。7.3.3復(fù)合材料蒙皮復(fù)合材料蒙皮如果有電磁屏蔽和防雷擊強制要求，應(yīng)使蒙皮成為均勻低阻抗通路，從而具有防射頻干擾功能。復(fù)合材料蒙皮與相鄰蒙皮之間均應(yīng)實現(xiàn)射頻搭接，每個搭接測點搭接電阻應(yīng)不大于10mΩ,蒙皮與相鄰結(jié)構(gòu)金屬件搭接電阻不大于10mΩ,必要時，蒙皮縫隙需填充導(dǎo)電泡棉、膠條或?qū)щ娔z，當(dāng)蒙皮內(nèi)部存在金屬絲網(wǎng)相互搭接時，搭接電阻小于2.5mΩ。7.4保護地搭接7.4.1概述不具有低阻抗導(dǎo)電性的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件不可作為電流流通路徑的組成部分，對于復(fù)合材料車體，應(yīng)專門搭建一套金屬接地網(wǎng)絡(luò)，用作乘客、檢修人員和車體設(shè)備保護接地。在人員可能接觸到的任意兩點之間（包括復(fù)合材料不可產(chǎn)生大于EN50122-1：2011中規(guī)定的人體最大電壓，以免發(fā)生電擊使人員觸電。7.4.2接地網(wǎng)7.4.2.1接地網(wǎng)絡(luò)是由金屬匯流排搭建而成的籠式結(jié)構(gòu)，匯流排之間可以通過軟搭接線過渡，接地網(wǎng)在復(fù)合材料車體或箱體內(nèi)隨形布置，在接地網(wǎng)機械連接結(jié)構(gòu)的壽命周期內(nèi)，整體電阻不大于20mΩ。7.4.2.2接地網(wǎng)構(gòu)件連接處的搭接電阻值不應(yīng)大于0.5mΩ,構(gòu)件之間可以通過焊接或壓接方式電搭接，其中，通過壓接的電搭接接觸面允許涂覆導(dǎo)電膏進行防腐隔潮，連接緊固件如需涂螺紋鎖固劑，應(yīng)防止鎖固劑進入搭接面。接地匯流排與復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件接觸面應(yīng)通過支架、絕緣片或涂層隔離。7.4.2.3接地網(wǎng)與車下電阻器間允許并聯(lián)GB/T21714.3—2015中3.32規(guī)定的絕緣火花間隙，降低車體接地網(wǎng)絡(luò)短路電流電壓抬升幅度，限制車體過電壓，火花間隙脈沖導(dǎo)通電壓滿足EN50122-1：2011中人體最大接觸電壓的規(guī)定。7.4.2.4復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件與金屬結(jié)構(gòu)件存在膠鉚機械連接結(jié)構(gòu)，當(dāng)金屬結(jié)構(gòu)件多點搭接到接地網(wǎng)時，應(yīng)充分利用接地網(wǎng)短路金屬結(jié)構(gòu)件，降低金屬件和復(fù)材結(jié)構(gòu)件連接處流過的雜散電流。7.4.3電子、電氣設(shè)備7.4.3.1電子、電氣設(shè)備裸露的金屬機架或部件，均應(yīng)搭接到接地網(wǎng)或與接地網(wǎng)連接的結(jié)構(gòu)金屬件上進行接地。如果設(shè)備的接地端或連接器插針已在內(nèi)部與上述裸露件連接，則裸露件可通過設(shè)備接地線搭接到接地網(wǎng)或結(jié)構(gòu)金屬件上，不必再采用專門的搭接線。7.4.3.2電氣、電子設(shè)備及線束通過搭接線就近搭接到接地網(wǎng)或與接地網(wǎng)連接的結(jié)構(gòu)金屬件上時，搭接線長度和截面按照TB/T2977—2016中5的規(guī)定執(zhí)行。7.4.3.3對于牽引逆變器、變壓器等大功率設(shè)備金屬外殼應(yīng)至少有兩處斜對稱搭接到接地網(wǎng)或與接地網(wǎng)連接的結(jié)構(gòu)金屬件上，其搭接電阻不應(yīng)大于2.5mΩ。7.5電磁兼容地搭接7.5.1概述各類車載電氣、電子裝置通過復(fù)材箱/柜、線束及線管/槽等零部件與接地網(wǎng)連接，接地網(wǎng)作為公共5T/SDASXXXX—XXXX地，為車載電氣、電子設(shè)備相互之間提供了潛在電磁干擾路徑，尤其是當(dāng)軌道回流、大功率干擾源的傳導(dǎo)或輻射干擾耦合到接地網(wǎng)時，會影響整車的電磁兼容性，因此，復(fù)材箱/柜、線束及線管/槽等零部件以及它們內(nèi)部需進行電磁兼容地的搭接。7.5.2復(fù)合材料蓋、門復(fù)合材料制成的蒙皮、設(shè)備艙門、蓋、機柜門蓋等活動部件安裝在車輛上時，與其接觸的框架至少有一邊是金屬或含有增強屏蔽層。用于安裝的緊固件與接地網(wǎng)或結(jié)構(gòu)金屬件連接時，搭接電阻不大于2.5mΩ。7.5.3線纜屏蔽層線纜屏蔽層接地應(yīng)通過連接器金屬外殼連接到金屬機柜、箱體或復(fù)合材料機柜、箱體的增強屏蔽層上，但不能搭接到低阻抗導(dǎo)電性的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件上，連接器外殼與金屬結(jié)構(gòu)的搭接電阻應(yīng)不大于2.5mΩ,與增強屏蔽層搭接電阻不大于10mΩ。7.5.4機柜、箱體復(fù)合材料機柜或箱體等不可拆卸部位采用屏蔽增強材料時，相鄰區(qū)域的屏蔽增強材料應(yīng)相互可靠電搭接，并通過搭接線、緊固件或金屬過渡件搭接到結(jié)構(gòu)金屬件上或接地網(wǎng)，搭接電阻應(yīng)不大于10mΩ,復(fù)合材料制造的箱體至少兩處搭接到接地網(wǎng)或與接地網(wǎng)連接的結(jié)構(gòu)金屬件上。7.5.5線槽、線管用于屏蔽大功率動力電纜的線管、線槽應(yīng)通過金屬卡箍，多點就近搭接到接地網(wǎng)或結(jié)構(gòu)金屬件上，搭接電阻不大于2.5mΩ,但不能搭接到低阻抗導(dǎo)電性的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件上。7.6靜電防護搭接7.6.1概述車輛高速運行與空氣摩擦以及流體在氣液管路摩擦產(chǎn)生的靜電不及時泄放，會對傳感器等敏感類弱電設(shè)備造成干擾，此外，在干燥環(huán)境下，大流量乘客在絕緣地板布面行走時，與復(fù)合材料車廂內(nèi)扶手桿等裸露金屬部件接觸，會發(fā)生靜電放電，引起不適，因此，需要通過靜電防護搭接有效泄放累積的電荷。7.6.2復(fù)合材料外殼不同固化工藝的碳纖維復(fù)合材料件表面殘留樹脂狀態(tài)不同，不推薦直接用表面進行靜電泄放，可選用導(dǎo)電涂層在復(fù)材件表面涂覆來防止靜電累積，并應(yīng)使用盡可能多的導(dǎo)體在導(dǎo)電涂層邊緣進行接地處理，不可單點接地。碳纖維復(fù)合材料本體可滿足靜電釋放要求，當(dāng)復(fù)合材料件之間存在機械連接時，允許連接相鄰復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件上的鉚釘、螺栓等緊固件，作為復(fù)合材料件之間的靜電釋放路徑。復(fù)合材料件之間的共固化、共膠接或二次膠接界面，可作為靜電釋放路徑，但必須通過電搭接試驗驗證。7.6.3轉(zhuǎn)向架碳纖維轉(zhuǎn)向架構(gòu)架可單獨嵌入金屬件用于靜電釋放電搭接，嵌入的金屬件與碳纖維構(gòu)架界面允許涂覆導(dǎo)電膏防腐，兩者之間搭接電阻值不大于100mΩ,金屬件通過搭接線與接地裝置或車體接地網(wǎng)連接，設(shè)置合理途徑實時釋放靜電。7.6.4氣體和液體管路所有金屬管路與接地網(wǎng)或結(jié)構(gòu)金屬件的搭接電阻值不大于10mΩ,如果搭接到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件上，搭接電阻不大于1Ω。7.7雷電防護搭接7.7.1概述6T/SDASXXXX—XXXX軌道車輛車體、接地網(wǎng)或結(jié)構(gòu)金屬件以及接地網(wǎng)或結(jié)構(gòu)金屬件與各系統(tǒng)、部件之間進行可靠搭接，形成低阻抗導(dǎo)電通路，以保證雷擊電流通過時，不會危害乘客人身安全、損壞車輛和關(guān)鍵系統(tǒng)、部件和設(shè)備，避免產(chǎn)生火花。復(fù)合材料車輛雷電防護涉及的搭接對象，主要包括：a)接地網(wǎng)、結(jié)構(gòu)復(fù)合材料件、金屬件；b)車頂部件，如天線座、空調(diào)等；c)控制、通信系統(tǒng)；d)線纜。7.7.2復(fù)合材料車體外殼車體外殼鋪覆金屬絲網(wǎng)或涂覆導(dǎo)電層用作雷擊防護層時，防護層需滿足業(yè)主或主管部門規(guī)定的雷擊波形破壞試驗要求，分塊蒙皮之間、金屬絲網(wǎng)或?qū)щ娡繉优c接地網(wǎng)或與接地網(wǎng)連接的結(jié)構(gòu)金屬件之間的搭接電阻應(yīng)滿足7.1.1的要求。7.7.3車頂部件凸出車頂表面的部件，如天線座、受電弓平臺，以及車頂空調(diào)外殼或金屬安裝座等應(yīng)就近搭接到接地網(wǎng)、金屬絲網(wǎng)或?qū)щ娡繉由希鼈冎g的搭接電阻值應(yīng)不大于10mΩ。當(dāng)車體大部件局部無雷擊防護層時，復(fù)合材料部件之間的膠鉚連接結(jié)構(gòu)，以及復(fù)合材料部件與結(jié)構(gòu)金屬件的膠鉚連接結(jié)構(gòu)具有承擔(dān)部分泄放雷擊大電流的功能，此時，需同步發(fā)揮接地網(wǎng)的防雷接地功能，車頂易遭受雷擊的凸出部件，如天線座、空調(diào)外殼等，必須與接地網(wǎng)可靠電搭接。8典型搭接方式8.1概述根據(jù)復(fù)合材料車輛結(jié)構(gòu)特點及功能要求，給出典型的車輛級復(fù)合材料電搭接方式和六種電搭接安裝事例。對于緊固件、搭接線、管路、導(dǎo)電粘接等搭接，按照HB8412—2014中6.2～6.5的規(guī)定原則執(zhí)行。8.2車輛級電搭接根據(jù)整車運營的接地要求，可以按照圖1所示，進行復(fù)合材料車體及轉(zhuǎn)向架電搭接。圖1圖1車輛級復(fù)合材料車體及轉(zhuǎn)向架搭接關(guān)系8.3復(fù)合材料蒙皮同一塊復(fù)合材料蒙皮內(nèi)部，存在不連續(xù)銅網(wǎng)電搭接時，可以采用圖2所示的疊層搭接方式。相鄰蒙皮拼縫處電搭接，可以采用圖3所示的涂覆導(dǎo)電膠的搭接方式。7T/SDASXXXX—XXXX圖2圖2復(fù)合材料蒙皮內(nèi)銅網(wǎng)電搭接圖3圖3復(fù)合材料蒙皮拼縫電搭接8.4復(fù)合材料車體-金屬車體如圖4所示，相鄰復(fù)合材料車體與金屬車體之間電搭接點，可以在間隙處用金屬網(wǎng)（箔）過渡搭接。圖4圖4復(fù)合材料蒙皮-金屬件電搭接8.5接地網(wǎng)如圖5所示，對于接地網(wǎng)永久電搭接，應(yīng)采用焊接方式，對于可拆卸電搭接，應(yīng)采用圖6所示的螺栓緊固壓接方式。圖5圖5接地排焊接圖6圖6接地排螺栓緊固壓接8.6復(fù)合材料車體包含復(fù)合材料車體部件、金屬結(jié)構(gòu)件及接地網(wǎng)的綜合電搭接，可以按照圖7進行。8T/SDASXXXX—XXXX圖7圖7復(fù)合材料蒙皮銅網(wǎng)-金屬接地匯流排-金屬結(jié)構(gòu)件電搭接8.7非同類搭接按照HB7695—2001中6.4和HB8412—2014中6.6的規(guī)定，非同類材料搭接時，當(dāng)無法避免不同電極電位的金屬之間搭接時，應(yīng)采取措施防止電化學(xué)腐蝕，尤其是接地網(wǎng)存在雜散電流時，存在加劇電腐蝕風(fēng)險，因此，接地網(wǎng)與不同材質(zhì)的金屬件搭接應(yīng)盡量通過搭接線間接搭接或在金屬件表面鍍層，避免直接搭接。9表面加工9.1表面預(yù)加工按照HB7695—2001中7.1要求執(zhí)行，其中，對于搭接的復(fù)合材料表面，不同固化工藝殘留的表面樹脂層狀態(tài)不同，需要針對性采取不同打磨方式，對于鋪覆金屬絲網(wǎng)的復(fù)合材料件電搭接，有條件時，可在鋪貼絲網(wǎng)工序，預(yù)先將搭接區(qū)域金屬絲網(wǎng)裸露，減少后打磨工序。9.2表面整修按照HB7695—2001中7.2要求執(zhí)行，其中，對于因復(fù)合材料蒙皮拼縫、打磨銅網(wǎng)或涂層、鉚接或涂膠等電搭接操作致使產(chǎn)品表面出現(xiàn)凹陷、破損或粘附雜質(zhì)，需打磨后涂封或鋪貼外觀層遮蓋。10檢測射頻測量依賴于實際結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致高頻搭接電阻測量困難，因此，本規(guī)范涉及的搭接電阻都是直流電阻，用分辨率優(yōu)于10μΩ的高精度微歐表測量，此外，面電阻用四探針電阻測試儀測量。在過程、型式或例行檢驗過程中，如果無法找到可測位置或需要通過破壞已完工的外觀層才能獲取測量點，那么，允許采用相同工藝的縮比試驗件測量結(jié)果替代，檢測時應(yīng)注意：a)測量的搭接電阻值結(jié)果包含了測試端子間被測件的電阻以及測量路徑上的界面搭接電阻，測點與搭接點間距控制在20m