《高鐵動車組用碳滑板》編制說明

《高鐵動車組碳滑板》

編制說明

標(biāo)準(zhǔn)編制組

一'工作簡況

（一）任務(wù)來源

本項目是根據(jù)山西省公用品牌建設(shè)聯(lián)合會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制（修）

訂計劃進(jìn)行制訂,計劃編號SXJP2022015,項目名稱“高鐵動車

組碳滑板二主持起草單位：大同新成新材料股份有限公司、北

京中車賽德鐵道電氣科技有限公司、大秦鐵路股份有限公司湖

東電力機(jī)務(wù)段、太原局集團(tuán)公司大同機(jī)車車輛監(jiān)造項目部。計

劃完成時間為2022年10月31日。

（二）主要制定過程

1.起草階段

1）組建工作組

2022年9月，接到標(biāo)準(zhǔn)制定任務(wù)后，立即成立標(biāo)準(zhǔn)起草工

作組。工作組成員來自碳滑板設(shè)計制造單位、使用單位和檢驗

監(jiān)造機(jī)構(gòu)。

2）搜集資料

2022年9月，標(biāo)準(zhǔn)起草工作組搜集了關(guān)于高鐵動車組碳滑

板產(chǎn)品的國家、行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)資料。

3）完成標(biāo)準(zhǔn)初稿

2022年9月，標(biāo)準(zhǔn)起草工作組在鐵路標(biāo)準(zhǔn)TJ/CL328《動

車組碳滑板暫行技術(shù)條件》相關(guān)要求的基礎(chǔ)上，按照GB/T

1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起

草規(guī)則》的規(guī)定，于2022年9月29日完成標(biāo)準(zhǔn)初稿。

4）初稿審查會

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2022年9月30日，在大同新成新材料股份有限公司召開了

《高鐵動車組碳滑板》初稿討論會。會上專家組成員對標(biāo)準(zhǔn)初

稿和編制說明進(jìn)行了逐章逐條的詳細(xì)討論，提出了很多好的建

議和意見，并在協(xié)商一致的基礎(chǔ)上通過了標(biāo)準(zhǔn)初稿。

5）完成標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿

在完成初稿討論會相關(guān)要求的基礎(chǔ)上，起草工作組整理好

《高鐵動車組碳滑板》征求意見稿及編制說明，于2022年10

月7日報送山西省品牌建設(shè)聯(lián)合會。

二'標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容的論據(jù)

（一）標(biāo)準(zhǔn)編制原則

1.標(biāo)準(zhǔn)的編制遵循“面向市場、服務(wù)產(chǎn)業(yè)、助推高質(zhì)量發(fā)

展”的原則，把能夠代表“山西精品”高鐵動車組碳滑板的質(zhì)

量特征、性能指標(biāo)、安全措施等技術(shù)要求及檢測方法制定出來,

作為“山西精品”認(rèn)證的依據(jù)。

2.高鐵動車組碳滑板的設(shè)計、制造、出廠檢驗和型式檢驗,

執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)TJ/CL328《動車組碳滑板暫行技術(shù)條件》，也是“山

西精品”高鐵動車組碳滑板必須執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)。

（二）標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容及論據(jù)

1.標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容

標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容包括高鐵動車組碳滑板的通用條款、技術(shù)要

求、檢驗方法、檢驗規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運輸和貯存。

2.主要技術(shù)要求的論據(jù)

高鐵動車組碳滑板通用條款參照鐵路標(biāo)準(zhǔn)TJ/CL328《動車

組碳滑板暫行技術(shù)條件》中的“4通用條款”，該條款主要是高

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鐵動車的設(shè)計要求和運行環(huán)境要求，碳滑板作為牽引系統(tǒng)中受

電弓上咽喉部件，同樣適用這些要求。

高鐵動車組碳滑板外觀技術(shù)要求的限定，從兩方面進(jìn)行了

歸納和總結(jié)。一方面根據(jù)公司多年對碳滑板產(chǎn)品的生產(chǎn)應(yīng)用實

踐予以的經(jīng)驗總結(jié)，另一方面采納了用戶以及專家、教授所提

出的意見及建議。本標(biāo)準(zhǔn)分別對高鐵動車組碳滑板產(chǎn)品的碳材

料工作長度質(zhì)量、工作面、與鋁托架粘接情況、鋁托架質(zhì)量、

安裝螺栓、自動降弓裝置用進(jìn)/出氣孔作了規(guī)范。

碳滑板安裝的碳條根據(jù)碳條材質(zhì)的不同，本標(biāo)準(zhǔn)將其分為

三類：一類為純碳材料；一類為浸金屬碳材料；一類為復(fù)合碳

材料。技術(shù)指標(biāo)條款沿用了標(biāo)準(zhǔn)TJ/CL328《動車組碳滑板暫行

技術(shù)條件》中的碳條技術(shù)要求，分別對體積密度、抗折強(qiáng)度、

抗壓強(qiáng)度、沖擊韌性、2CTC電阻率和肖氏硬度六個方面做了限

制要求。

純碳材料：利用石油焦和改制瀝青均勻混合，經(jīng)過壓縮成

型和燒結(jié)而制備的純碳材料。具有質(zhì)量輕，對導(dǎo)線磨耗小等優(yōu)

點。（具體技術(shù)指標(biāo)詳見標(biāo)準(zhǔn)表1）

浸金屬碳材料：指在壓力作用下利用金屬液將碳質(zhì)壓塊中

的氣孔填滿而形成的。具有導(dǎo)電性好、強(qiáng)度高、磨耗率小等優(yōu)

點。主要指浸銅或銅合金碳滑板。（具體技術(shù)指標(biāo)詳見標(biāo)準(zhǔn)表1）

復(fù)合碳材料:將各種材料均勻地分布于碳基體中，經(jīng)過壓縮

成型和燒結(jié)而制備的復(fù)合碳材料。具有質(zhì)量輕，彎曲強(qiáng)度大等

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優(yōu)點。主要指C/C復(fù)合材料和碳-金屬纖維滑板。（具體技術(shù)指

標(biāo)詳見標(biāo)準(zhǔn)表1）

本標(biāo)準(zhǔn)碳條技術(shù)要求與電力機(jī)車碳滑板標(biāo)準(zhǔn)中碳條技術(shù)要

求、動車碳滑板技術(shù)規(guī)范中碳條技術(shù)要求和我公司對應(yīng)產(chǎn)品相

關(guān)試驗數(shù)據(jù)對比。已確保本標(biāo)準(zhǔn)中碳條技術(shù)要求客觀性和正確

性。（詳見下表1）

表1碳條性能參數(shù)

體密密度抗折強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度沖擊韌性20co電阻洛氏硬度

項目名稱

（g/cm3）（MPa）（MPa）（J/cm2）率（町而）(HR5/1470)

JB/T12253鐵路鐵路電力機(jī)

1.65-1.8023426020.12<3460-100

車受電弓滑板用碳條

TB/T1842.3受電弓滑板碳滑

<1.8230，4020.1<40W100

板（純碳滑板）

TJ/JW054交流傳動機(jī)車受電

弓浸金屬碳滑板暫行技術(shù)條2.0-3.0270210020.25<12W120

件

TB/T1842.2受電弓滑板第2

<2.826026020.2<10W50

部分：碳基復(fù)合材料滑板

TB/T1842.1電力機(jī)車受電弓

<3.0285228020.25<12285

滑板浸金屬滑板

TJ/CL328動車組受電弓滑板

270（肖氏硬

暫行技術(shù)條件（浸金屬碳材<4.0250210020.15<12

度）

料）

某公司碳滑板訂貨技術(shù)規(guī)范<2.52602140NO.2W1270-100

我公司產(chǎn)品（浸金屬碳條）檢

2.0-3.027521903<5.0108

測數(shù)據(jù)

我國高鐵動車組碳滑板主要生產(chǎn)廠家有霍夫曼、攀帥克和

摩根。這三家公司碳滑板碳條技術(shù)指標(biāo)如下：

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表2主要生產(chǎn)廠家碳條技術(shù)要求

體密密度抗折強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度沖擊韌性20C。電阻洛氏硬度

項目名稱

（g/cm3）（MPa）（MPa）（J/cm2）率(PLQ-m)(HR5/1470)

霍夫曼（浸金屬滑板）2.1-2.7N50二6020.2<10110-125

霍夫曼（純碳滑板）1.55-1.71230240三0.1W4075-90

德國攀帥克（浸金屬滑板）2.2-2.626026020.12W15100-120

德國攀帥克（純碳滑板）1.65-1.75》3024020.1W3585-95

上海摩根（浸金屬滑板）2.4-2.9》6526020.1<890-105

上海摩根（純碳滑板）1.6-1.7230二4020.1W4075-85

碳滑板的技術(shù)性能：在受電弓上實際使用綜合性能的要求

下，碳滑板技術(shù)要求對電流負(fù)載性能、機(jī)械性能、自動降弓傳

感裝置的性能三個方面做了限制要求。

電流負(fù)載性能是確定在設(shè)計的最高電流負(fù)載下的溫度特性

和碳滑板的穩(wěn)定性。標(biāo)準(zhǔn)中對靜載額定電流下的溫度特性和動

態(tài)額定電流下的溫度特性做出了限制要求。該條款模擬了碳滑

板實際使用的兩種情況，保證碳滑板在車輛實際運行中使用正

常。（具體技術(shù)指標(biāo)詳見標(biāo)準(zhǔn)表2）

機(jī)械性能是確定碳滑板在實際使用過程中能夠滿足弓網(wǎng)各

種狀況的必要條件。標(biāo)準(zhǔn)中分別對撓曲和延伸、彎曲特性、托

架與碳條之間的剪切強(qiáng)度、熱疲勞、抗機(jī)械疲勞強(qiáng)度和粘結(jié)電

阻六個方面做了限制要求。

撓曲和延伸是確定在特定溫度下碳滑板的豎直偏移量和延

伸量。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在-4（TC和15CTC兩個特定溫度下測量碳滑板

的變化值，并確保碳滑板保持完好，恢復(fù)室溫尺寸滿足設(shè)計要

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求。該項指標(biāo)確保碳滑板在全氣候條件下實際使用中，環(huán)境溫

度和自身溫度不影響碳滑板保持完好，滿足使用要求。（具體技

術(shù)指標(biāo)詳見標(biāo)準(zhǔn)表2）

彎曲特性是確定碳滑板在室溫下的彎曲特性。受電弓碳滑

板隨接觸網(wǎng)的不同高度而自由地變換其高度保持接觸壓力基本

恒定。靜態(tài)接觸壓力一般為0.7kN。（具體技術(shù)要求詳見標(biāo)準(zhǔn)表

2）

托架與碳條之間的剪切強(qiáng)度是碳滑板在室溫條件下、

-4（TC、15CTC和在指定的溫度下，碳條和托架之間的粘結(jié)性符

合最低截切強(qiáng)度要求。碳滑板在接觸線上滑動時，二者之間會

發(fā)生沖擊，遇到接觸網(wǎng)上的“硬點”（分段絕緣器等）會發(fā)生截

切。（具體技術(shù)指標(biāo)詳見標(biāo)準(zhǔn)表2）

熱疲勞是碳滑板從室溫到最高溫度進(jìn)行熱循環(huán)多次，模擬

碳滑板使用時滑板本身溫度的循環(huán)變化，且保證碳滑板性能無

變化。（具體技術(shù)指標(biāo)詳見標(biāo)準(zhǔn)表2）

抗機(jī)械疲勞強(qiáng)度是保證碳滑板結(jié)構(gòu)的完整性不會在使用過

程中損壞。（具體技術(shù)指標(biāo)詳見標(biāo)準(zhǔn)表2）

粘結(jié)電阻是碳條與托架之間的電阻率。（具體技術(shù)指標(biāo)詳見

標(biāo)準(zhǔn)表2）

自動降弓傳感裝置的性能是保證碳滑板在嚴(yán)重失效下自動

降弓操作的可靠性。本標(biāo)準(zhǔn)對氣密性能、流動連續(xù)性、動作性

能三個方面做了限制要求。

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氣密性能是確定碳滑板氣道密封完整良好，在室溫條件下、

-4（TC、15（TC三種狀態(tài)下保證碳滑板密封良好。（具體技術(shù)指標(biāo)

詳見標(biāo)準(zhǔn)表2）

流動連續(xù)性是碳滑板在最小工作氣壓時的流量值高于受電

弓降弓裝置（ADD）要求最小值。確保受電弓降弓裝置（ADD）

正常使用。（具體技術(shù)指標(biāo)詳見標(biāo)準(zhǔn)表2）

動作性能是碳滑板嚴(yán)重失效確保自動降弓系統(tǒng)的操作完

成。（具體技術(shù)指標(biāo)詳見標(biāo)準(zhǔn)表2）

摩擦磨損性能：碳滑板降低對接觸導(dǎo)線的磨耗，保護(hù)導(dǎo)線,

是產(chǎn)品功能的首要要求。其次是碳滑板減少自身的磨耗，提高

其壽命。所以本標(biāo)準(zhǔn)對接觸線磨耗比、滑板高度磨耗比和滑板

重量磨耗比三個方面做了限制要求。碳滑板與接觸線的正壓力、

通過電流和最大速度不做限制要求，這三方面技術(shù)要求根據(jù)各

車型不同與用戶預(yù)先進(jìn)行協(xié)商確定。（具體技術(shù)指標(biāo)詳見標(biāo)準(zhǔn)表

3和表4）

磨耗性能計算公式如下：

滑板初始截面積（麗？）一滑板磨耗后截面積（加2）

滑板對接觸線磨耗比二---------------------------------------------

受電弓通過接觸線次數(shù)（萬弓架次）

滑板初始高度（mm）一滑板磨耗后高度（mm）

滑板高度磨耗比

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機(jī)車車輛行駛里程（萬機(jī)車公里）

滑板初始重量（g）一滑板磨耗后重量（g）

滑板重量磨耗比二------------------------------------------------

機(jī)車車輛行駛里程（萬機(jī)車公里）

3.解決的主要問題

該標(biāo)準(zhǔn)的起草為“山西精品”高鐵動車組碳滑板認(rèn)證監(jiān)管

提供了技術(shù)依據(jù)，規(guī)范了高鐵動車組碳滑板設(shè)計、制造、檢驗

驗收、使用，為推動高鐵動車組碳滑板產(chǎn)品完全國產(chǎn)化替代進(jìn)

口，起到引領(lǐng)示范作用。

三'主要試驗情況分析

針對高鐵動車組碳滑板摩擦磨耗指標(biāo)，起草工作組分析比

較國內(nèi)同行業(yè)在鐵路線路碳滑板磨耗實際情況和結(jié)合本公司在

廣州動車段路考累計運行30萬4565公里，單板運行208841公

里，正常磨耗運行良好的業(yè)績記錄。證明此磨耗指標(biāo)限值是經(jīng)

過試驗驗證的。

四'產(chǎn)業(yè)化情況'推廣應(yīng)用論證和預(yù)期達(dá)到的經(jīng)濟(jì)效果等情況

隨著高鐵動車組軌道交通的迅猛發(fā)展，對碳滑板的技術(shù)要

求在不斷增強(qiáng)，需求量也顯著提高，如何保證高鐵動車組車輛

行車的可靠性、安全性和產(chǎn)品一致性、規(guī)范市場，增強(qiáng)貿(mào)易溝

通，用標(biāo)準(zhǔn)的分類進(jìn)行貿(mào)易往來尤為重要。