產(chǎn)品詳情
鐵路長途通信光電綜合纜研發(fā)GDL23 20B1+7×4×0.9+9×2×0.7安徽天纜電氣供應(yīng)
一、前言
根據(jù)中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃，到2020年，我國鐵路營業(yè)里程將達(dá)到12萬公里以上。其中，新建高速鐵路將達(dá)到1.6萬公里以上；加上其他新建鐵路和既有線提速線路，我國鐵路快速客運(yùn)網(wǎng)將達(dá)到5萬公里以上，連接所有省會城市和50萬人口以上城市，覆蓋全國90％以上人口。新一輪鐵路建設(shè)高潮的興起，為鐵路信號電纜生產(chǎn)企業(yè)提供了難得的市場機(jī)遇。鐵路數(shù)字信號電纜使用于鐵路信號自動閉塞系統(tǒng)、車站電碼化、計(jì)算機(jī)連鎖、微機(jī)監(jiān)測、調(diào)度集中、調(diào)度監(jiān)督、大功率電動轉(zhuǎn)轍機(jī)等有關(guān)信號設(shè)備和控制裝置之間傳輸控制信息、監(jiān)測信息和電能傳輸。而鐵路長途對稱通信電纜主要用于鐵路長途或區(qū)間通信，可在電氣化鐵路區(qū)段、電力牽引供電系統(tǒng)或強(qiáng)電干擾條件下正常使用。鐵路信號電纜或長途對稱通信電纜結(jié)構(gòu)使用內(nèi)屏蔽、鋁護(hù)套和鋼帶鎧裝等多種屏蔽層，根本目的是通過降低屏蔽系數(shù)達(dá)到減少回路間的相互干擾和外部電磁干擾之目的，而光纖具有衰減小、抗電磁干擾能力強(qiáng)的先天優(yōu)勢，有助于降低線路運(yùn)營成本，提高產(chǎn)品性能，鐵路長途對稱通信電纜正逐步被光纜或光電綜合纜所替代。
二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本文以GDL23 20B1+7×4×0.9+9×2×0.7:7組銅芯皮-泡-皮物理發(fā)泡絕緣、20芯B類光纖、鋁護(hù)套雙鋼帶鎧裝聚乙烯外護(hù)套長途對稱通信光電綜合為例進(jìn)行分析：
1、皮泡皮絕緣線芯設(shè)計(jì)
絕緣線芯采用了皮－泡－皮物理發(fā)泡絕緣層，與傳統(tǒng)的化學(xué)發(fā)泡相比，提高了絕緣線芯的防潮性能、耐老化性能和機(jī)械強(qiáng)度。
根據(jù)鐵標(biāo)TB1478－83工作電容要求，四線組0.9mm≤27nF/km；對絞組0.7mm標(biāo)準(zhǔn)值44 nF/km，最大值≤50nF/km。工作電容公式：
（1）
式中a—回路兩導(dǎo)線中心間距（mm）；四線組：；對絞組=2*d1
d—導(dǎo)線直徑（mm）；d1 —絕緣外徑（mm）；λ—總的絞入率；
—組合絕緣介質(zhì)的等效相對介電常數(shù)；
—由于接地金屬護(hù)層和鄰近導(dǎo)線產(chǎn)生影響而引用的修正系數(shù)；四線組： （2）
對絞組： （3）
其中k為壓緊系數(shù)，取值0.94-0.96。
計(jì)算：
（4）
絕緣層綜合介電常數(shù)：
（5）
式中：S1—內(nèi)皮面積；—內(nèi)皮介電常數(shù)；
Se—發(fā)泡面積；—發(fā)泡介電常數(shù)；
S2—外皮面積；—外皮介電常數(shù)；
對于皮泡皮絕緣線芯，內(nèi)皮厚度為0.02mm；外皮為提高絕緣抗壓縮性能，厚度為0.10mm，均為固定值；故：
發(fā)泡層介電常數(shù)：
P—發(fā)泡度，取59%
—發(fā)泡料介電常數(shù)將公式（2）和（4）帶進(jìn)（1）中，公式（1）中只有一個(gè)變量為d1，運(yùn)用excel表單變量求解可求出線芯外徑，表1為線芯結(jié)構(gòu)尺寸：
表1
| 皮泡皮絕緣線芯 | 工藝結(jié)構(gòu)及公差（mm） | 結(jié)構(gòu)示意圖 |
| 導(dǎo)體直徑 | 0.9+0.002 -0.006 |
 |
| 內(nèi)皮厚度 | 0.02～0.03 | |
| 發(fā)泡層厚度 | 0.643～0.647 | |
| 外皮厚度 | ≥0.06 | |
| 絕緣線外徑 | 2.35±0.05 |
對絞組：銅線直徑：0.7mm；絕緣外徑1.4mm。
2、松套管由于有9個(gè)對絞組和7個(gè)四線組，必須將其中2個(gè)對絞組與松套管一起絞合，根據(jù)用戶要求10芯/管，20芯光纖共需2個(gè)松套管。由于對絞組外徑∮2.8mm已經(jīng)確定，為保持纜芯圓整松套管外徑也應(yīng)為∮2.8mm。松套管參數(shù)：外徑2.8mm；壁厚0.45mm；余長0.3-0.8‰。
3、中心加強(qiáng)件
考慮到中心加強(qiáng)件外均絞合2個(gè)對絞組，由于制造缺陷，絕緣單線可能存在針孔等缺陷，如果中心加強(qiáng)采用磷化鋼絲金屬加強(qiáng)件，有可能導(dǎo)致對絞組絕緣出現(xiàn)問題。為此將中心加強(qiáng)件設(shè)計(jì)為FRP。FRP參數(shù)：理論外徑：∮1.2mm，實(shí)際外徑∮1.4mm（考慮庫存情況）。
4、填充繩
中心加強(qiáng)件外第2絞層如圖1所示為2根松套管和2個(gè)對絞組，為使纜芯圓整，需用填充繩填充?？紤]到對絞組特點(diǎn)采用聚丙烯填充繩（主要用于電力電纜的填充），PP填充繩柔軟，比重低、介電常數(shù)低，能使纜芯更加圓整，同時(shí)適當(dāng)增加絞層外徑。PP填充繩參數(shù)：型號規(guī)格90mm（膜寬90±5mm，膜厚0.10±0.05mm）。
5、光單元成纜
2根松套管和2個(gè)對絞組采用光纜常規(guī)的SZ絞形式，圖譜排列如圖1所示。設(shè)備采用光纜1+12SZ成纜機(jī)，絞合節(jié)距為200mm，扎紗節(jié)距40mm，過線模8.0mm。絞合節(jié)距選擇不考慮機(jī)械性能特別是拉伸性能要求，而考慮鐵路信號電纜成纜機(jī)中心層放線為被動放線的實(shí)際情況，需要光單元承受一定張力而不影響光纖性能指標(biāo)。光單元外不需繞包或縱包聚酯帶。
6、7組四線組成纜
采用鐵路信號電纜JC-630/12+16型成纜機(jī)生產(chǎn)，外繞包三層聚酯帶，成纜節(jié)距480mm。
圖1 光電綜合纜A端圖譜
長途對稱通信電纜鋁護(hù)套采用的鋁板厚度應(yīng)不小于1.5mm。經(jīng)過拉拔模拉拔后的鋁護(hù)套與纜芯的間隙應(yīng)在0.5～1.0mm范圍內(nèi)（纜芯在鋁管內(nèi)不松動即可），并確保焊接鋁管時(shí)不擠壓和燒傷纜芯，鋁護(hù)套不圓度應(yīng)不大于5%。
計(jì)算公式：[（Dmax-Dmin）/D0] ×100%
公式中 Dmin——表示鋁管的最小直徑
Dmax——表示鋁管的最大直徑
鋁護(hù)套氣密性、機(jī)械強(qiáng)度的試驗(yàn)與控制：
a）鋁管擴(kuò)孔試驗(yàn)——截取約100mm空管兩端平整，使用30°圓錐擴(kuò)孔工具，將鋁管擴(kuò)至1.3倍目測無裂紋。
b）焊縫強(qiáng)度試驗(yàn)——從鋁管焊縫處截取30×40mm試樣，用兩把克絲鉗沿焊縫兩側(cè)夾緊并左、右90o彎折各2次，焊縫處目測無裂紋。
8、內(nèi)墊層
生產(chǎn)設(shè)備：SJ-120+65/25型擠塑機(jī)。內(nèi)墊層采用低密度聚乙烯（LDPE）擠包，護(hù)套標(biāo)稱厚度1.2mm，最薄不小于1.0mm。65擠塑機(jī)在鋁護(hù)套外涂敷一層厚度0.1-0.2mm熱熔膠，目的是增加鋁管與內(nèi)墊層粘結(jié)度。
9、鋼帶鎧裝
鎧裝鋼帶應(yīng)采用厚度為0.5mm鍍鋅鋼帶，雙鋼帶左向間隙繞包，繞包間隙應(yīng)不大于鋼帶寬度的50%，且內(nèi)層鋼帶的間隙應(yīng)為外層鋼帶靠近中間部分所覆蓋，搭蓋率應(yīng)不小于帶寬的15%。
10、外護(hù)套
生產(chǎn)設(shè)備采用SJ-150/25型擠塑機(jī)。外護(hù)套采用高壓低密度或線性低密度聚乙烯護(hù)套料擠包，其平均厚度不小于標(biāo)稱厚度1.4mm，且任一點(diǎn)最小處厚度不得小于標(biāo)稱厚度的85%-0.2mm。
三、生產(chǎn)過程控制要點(diǎn)
1、光單元SZ成纜
生產(chǎn)設(shè)備采用光纜高速SZ成纜機(jī)。由于該型號光電綜合纜為非填充型，需對光纜SZ成纜機(jī)的絞臺、扎紗繞包頭等過線模中的纜膏進(jìn)行清理。
2、填充繩接續(xù)
PP填充繩長度一般在幾百米左右，而光電綜合纜長度1km以上，需對PP填充繩事先進(jìn)行接續(xù)，由于SZ成纜機(jī)穿線模尺寸限制，接續(xù)處外徑太大易造成斷線。接續(xù)時(shí)應(yīng)將PP填充繩兩端各剪細(xì)一半，用透明膠帶對接續(xù)處纏緊，接續(xù)部分外徑不應(yīng)超過PP填充繩標(biāo)準(zhǔn)外徑。
3、7組纜芯絞合
由于鐵路信號電纜用成纜機(jī)中心層放線架為被動放線，在起車時(shí)，應(yīng)用手推盤以減輕光單元所受瞬間張力。
4、鋁護(hù)套及后道工序
由于光電綜合纜生產(chǎn)過程不能接續(xù)，因此鋁護(hù)套及后道工序生產(chǎn)過程中要特別仔細(xì)認(rèn)真，以防漏焊、折管、脫膠等情況發(fā)生造成分盤。
四、性能測試
1、電氣性能
| 序號 | 項(xiàng)目 | 單位 | 指標(biāo) | 實(shí)測 |
| 1 |
導(dǎo)電線芯直流電阻a 20℃ 四線組 0.9mm 對線組 0.7mm |
Ω/km |
≤28.5 ≤48.0 |
26.86 43.77 |
| 2 |
工作對導(dǎo)體直流電阻不平衡 四線組 對線組 |
％ |
≤1 ≤2 |
0.18 0.25 |
| 3 |
絕緣電阻 DC 500V 四線組 對線組 |
MΩ·km |
≥10000 ≥5000 |
>10000 >5000 |
| 4 |
絕緣介質(zhì)強(qiáng)度 芯對地（50Hz，1800V，2min） 芯對芯（50Hz，1000V，2min） |
應(yīng)不擊穿 應(yīng)不擊穿 |
≥1800 ≥1000 |
未擊穿 未擊穿 |
| 5 |
工作電容0.8kHz～1.0kHz 四線組 0.9mm 對線組 0.7mm |
nF/km |
≤27.0 50.0 |
26.73 48.03 |
| 6 |
電容耦合系數(shù) 0.8kHz～1.0kHz K1 平均值 最大值 K9～K12 平均值 最大值 |
pF/km |
≤81 330 ≤168 236 |
23 35 13 22 |
| 7 |
對地電容不平衡系數(shù)0.8kHz～1.0kHz e1 e2平均值 最大值（其中允許有10％盤數(shù)的e1 e2值≤1294 pF/km） |
pF/km |
≤330 ≤800 |
126 447 |
2、光纖性能
| 項(xiàng)目 | 單位 | 指標(biāo) | 實(shí)測 | ||
| 衰減系數(shù) | 1310nm | dB/km | ≤0.36 | 白管綠纖 | 0.334 |
| 白管紫纖 | 0.327 | ||||
| 白管棕纖 | 0.324 | ||||
| 白管黑纖 | 0.332 | ||||
| 白管白纖 | 0.329 | ||||
| 白管黃纖 | 0.332 | ||||
| 紅管紅纖 | 0.327 | ||||
| 紅管灰纖 | 0.332 | ||||
| 紅管藍(lán)纖 | 0.329 | ||||
| 紅管黃纖 | 0.332 | ||||
| 紅管橙纖 | 0.328 | ||||
| 紅管棕纖 | 0.331 | ||||
| 1550nm | dB/km | ≤0.22 | 白管綠纖 | 0.185 | |
| 白管紫纖 | 0.187 | ||||
| 白管棕纖 | 0.191 | ||||
| 白管黑纖 | 0.192 | ||||
| 白管白纖 | 0.187 | ||||
| 白管黃纖 | 0.192 | ||||
| 紅管紅纖 | 0.192 | ||||
| 紅管灰纖 | 0.189 | ||||
| 紅管藍(lán)纖 | 0.191 | ||||
| 紅管黃纖 | 0.194 | ||||
| 紅管橙纖 | 0.189 | ||||
| 紅管棕纖 | 0.187 | ||||
電纜測試長度為1020m，從上述測試結(jié)果來看，各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。
五、結(jié)束語安徽天纜電氣有限公司對鐵路長途對稱通信光電綜合纜結(jié)構(gòu)、工藝和材料進(jìn)進(jìn)行了不斷摸索和比對，利用完善的檢測手段和生產(chǎn)過程精確控制，很好地驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和有效性。產(chǎn)品各項(xiàng)性能優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)要求，質(zhì)量穩(wěn)定，用戶反映情況良好。
