铁路信号电缆

铁路信号电缆（精选8篇）

铁路信号电缆 篇1

0 引言

铝护套铁路信号电缆可有效防止外界电磁波及强电场对电缆内传输信号的干扰,提高了信号的传输质量,具有质量轻、屏蔽性能好、机械强度高、耐震性和耐蠕变性好、防潮性能佳、使用寿命长等优点,因此在铁路信号控制系统中大量使用。铝护套铁路信号电缆主要用于铁路信号控制系统中有关设备和控制装置之间的音频信号、模拟信号和数字信号的传输,包括铁路信号电缆(PTYL23)、铁路数字信号电缆(SPTYWL23)和内屏蔽铁路数字信号电缆(SPTYWPL23)[1]。

铝护套焊接是铝护套铁路信号电缆生产过程中的关键工序,对技术控制和质量控制要求比较高。本文将对铝护套铁路信号电缆的铝护套氩弧焊接技术、工艺参数、模具、常见质量问题与解决方法进行讨论,希望能够在实际生产中有效保证铝护套氩弧焊接的质量。

1 铝护套氩弧焊接技术

1.1 氩弧焊接原理

铝护套铁路信号电缆中铝护套常采用氩弧焊纵向焊缝焊接。氩弧焊是以氩气和氦气两种惰性气体的混合气体作为保护气体的一种直接电弧熔焊方法。图1为氩弧焊焊枪组示意图,焊接时从焊枪喷嘴送出的保护气体,在电弧及焊接熔池周围形成连续封闭的气体保护层,使钨极和熔化的铝与空气隔绝开来,避免活泼金属铝在高温状态下被氧化而产生有害物质,同时,由于保护气体是惰性气体,它与熔化的金属不起化学反应,也不溶解于金属,能够保证焊接过程稳定和焊缝质量高。

1.2 阴极雾化效应

铝护套氩弧焊接过程中的阴极雾化效应是由于焊件(铝护套)对正离子的吸收作用,当正离子向熔池和焊件表面冲击时产生大量的热量,使焊件表面难熔的氧化铝薄膜被冲破和汽化,而产生的“阴极雾化(阴极破碎)”现象。氩弧焊产生的阴极雾化效应不但可以有效消除氧化铝在焊缝中产生的夹渣、未熔合、未焊透等质量缺陷,而且在焊接过程中可以不使用熔剂,焊接后也不必去渣和清洗,使焊接工艺简化,焊缝表面光洁平滑。

1.3 氩弧焊接工艺参数

氩弧焊主要工艺参数有焊接电流、焊接速度、焊接电弧长度、钨极直径、钨极形状和保护气体流量等,这些工艺参数将直接影响焊缝的质量。图2为铝护套焊缝形成示意图。

1.3.1 焊接电流

当牵引速度一定时,随着焊接电流的增大或减小,熔池深度、焊缝宽度、凹陷深度和焊漏高度都会相应增大或减小。焊接过程中如果焊接电流太大,则焊缝容易被焊穿;如果焊接电流太小,则焊缝容易发生未焊透而开裂。

1.3.2 牵引速度

在焊接电流一定时,如果牵引速度太快,则焊缝容易发生未焊透而开裂;牵引速度太慢,则焊缝容易被焊穿。因此,氩弧焊接铝护套时,牵引速度与焊接电流必须匹配。

1.3.3 焊接电弧长度

焊接电弧长度指钨极末端与焊件(铝护套)之间的距离。当焊接电弧长度增大或减小时,焊接电流随之减小或增大。实际生产过程中,在保证钨极与焊件不短路的情况下,尽量采用短电弧焊接,这样可以保证气体保护效果好、焊接热量集中、电弧稳定、焊接均匀。焊接电弧长度一般不超过1.2mm。

1.3.4 钨极直径与形状

应根据焊接铝带的厚度和焊接电流的大小选择钨极直径,不同的钨极直径决定了不同的焊接许用电流。如果焊接电流超过此许用电流,钨极将产生强烈的发热熔化和变形。表1示出了不同的钨极直径规定的焊接许用电流与电源极性。

在铝护套铁路信号电缆生产过程中通常采用交流电源法进行铝护套氩弧焊接,交流电源法可弥补直流正接法无阴极雾化作用和直流反接法钨极损耗严重的缺点。交流电极性是不断变换的,在正极性的半波时(钨极为负极)钨极得到冷却,可以减少钨极烧损;在反极性的半波时(钨极为正极),具有阴极雾化作用,使熔池和焊件表面的氧化铝薄膜得到清除。

钨极端部直径越小,焊接电弧伞形倾向越严重,钨极烧损越严重;随着钨极端部直径增大,电弧柱形倾向增大,电弧集中稳定,但当钨极端部直径增大到一定数值时,反而引起电弧飘动不稳影响焊接。因此,焊接时钨极端部应磨成平头圆锥形,并保持钨极洁净。

1.3.5 保护气体流量

保护气体流量直接影响到焊接时的气体保护效果。气体流量越大,保护层抵抗流动空气影响的能力越强,但气体流量过大时,一方面会带走太多的热量,另一方面会造成气流紊乱,容易将空气卷入而降低保护效果,使焊缝产生气孔和氧化;而气体流量过小时,空气容易侵入焊接熔池,同样会使焊缝产生气孔和氧化。因此,焊接时要适时调整气体流量,保证保护气体有最佳的保护效果[2]。

2 铝护套氩弧焊接模具

在铝护套铁路信号电缆铝护套氩弧焊接过程中需要通过一组模具把平板状铝带逐步变形成符合焊接设计要求的管状后再进行焊接,模具配置如图3所示。平板状铝带首先经过压轮,压轮沿铝带两条纵向边缘将铝带压出两个焊接设计要求的圆弧(卷边),经过大喇叭模、小喇叭模的变形后,在定径模内使铝带完全闭合,形成符合焊接设计要求的圆管形状,为了保证焊接质量,经过定径模后的管状体应合缝位置稳定、完全闭合、无左右晃动和扭曲现象,管状体出定径模后立即被焊接成铝管,再经过拉伸模的拉伸,形成电缆设计要求的铝护套。

铝护套氩弧焊接模具中压轮分为上压轮(凸轮)和下压轮(凹轮),如图4所示,压轮压制铝带卷边一般取1~1.05弧度(1弧度≈57.3°),铝带边缘大约在上下压轮圆弧的60°位置。两个圆弧中心距H和圆弧半径R(r)的计算公式为:

式中D为定径模直径,δ为铝带厚度。

铝护套氩弧焊接模具中大喇叭模内锥度一般取16°,出口直径=缆芯直径+(30~70)mm,出口直径随铝管直径加大,取值从30mm向70mm增加。小喇叭模内锥度一般取12°,出口直径=缆芯直径+10mm。定径模应使铝带焊缝完全闭合,不允许铝带上下错位和合缝中间有肉眼可见的缝隙,这样才能保证焊接质量,定径模直径=缆芯直径+2×铝带厚度+(3~5)mm。

3 铝护套氩弧焊接发生的质量问题

在铝护套铁路信号电缆铝护套氩弧焊接过程中常会发生如下质量问题:

(1)焊缝焊接过深或未焊透。焊缝焊接过深产生的原因可能是焊接电流过大且牵引速度太慢;焊缝未焊透产生的原因可能是焊接电流过小且牵引速度太快。该类质量问题可通过重新调整焊接电流和牵引速度加以解决。

(2)焊接过程中连续出现焊穿的小孔。小孔产生的原因可能是铝带精切宽度过窄、定径模磨损严重、焊接电流偏大、保护气体流量过大。该类质量问题可通过适当增加铝带精切宽度、更换定径模、适当调整焊接电流、适当降低保护气体流量等措施加以解决。

(3)焊接处铝带高低不平。产生的原因可能是模具不在一条中心线上、上下压轮的左右两边高低不一致、模具磨损严重。该类质量问题可通过重新调整模具位置,使其保持在一条中心线上;重新调整上下压轮,保持左右两边高低一致;及时更换磨损严重的模具等措施加以解决。

(4)焊接过程中产生漏焊。漏焊产生的原因可能是钨棒与铝管短路、焊接电流小且牵引速度高。该类质量问题可通过适当调整钨棒末端与铝管之间的距离;重新匹配调整焊接电流和牵引速度等措施加以解决。

(5)焊接电弧闪烁不稳定。产生的原因可能是铝带表面不清洁、有污物、氧化斑、水锈斑;铝带精切后切口有毛刺。该类质量问题可通过使用清洁干净的铝带进行焊接;调整铝带与精切刀片之间的间隙,保证铝带精切后切口平整光滑等措施加以解决。

参考文献

[1]铁道部.TB/T3100.1—2004铁路数字信号电缆第

[1]部分:一般规定[S].北京:中国铁道出版社,2004.

[2]王炎金.铝合金车体焊接工艺[M].北京:机械工业出版社,2010.

铁路信号电缆 篇2

关键词：铁路信号 施工工艺 运行质量 措施

中图分类号：U282 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（a）-0-01

随着社会经济迅速发展，如何提高铁路信号施工的技术水平，保证铁路信号系统的运行质量成为当前我国铁路建设部门和单位亟待解决的重要问题和难点。该文通过对铁路信号施工中出现的主要问题进行分析和讨论，就如何提高施工技术水平和质量提出相应的建议和措施，以期促进我国铁路高效、快速、安全的运行。

1 铁路信号施工中存在的主要问题

1.1 防雷接地、电磁兼容方面

（1）缺乏防雷接地措施。铁路运行的信号系统出现故障的一个很重要的因素就是信号系统没有良好、完备的防雷接地设施，导致信号系统在雷雨天时常发生故障，给铁路行车带来了极大的安全隐患。（2）电磁兼容不足。传统的室内信号设备不需要考虑电磁的兼容性问题，而随着科技的进步，目前我国铁路系统所使用的信号系统基本都采用的是微电子产品，由于设计施工的忽视，使得这些元器件之间的电磁不兼容，造成信号的相互干扰。

1.2 电缆施工方面

（1）电缆成端。目前，我国铁路信号所使用的电缆多为数字电缆，尤以内屏蔽式数字信号电缆为主。数字电缆提高了移频信号的传输质量，但同时，由于其成端施工的质量不合格，造成信号传输时常出现错误，严重影响到电缆的信号传输质量和电气指标。（2）电缆接续。传统的铁路信号电缆的接续方式是采用的地面电缆箱盒方式进行接续。随着科技水平的提高和经济发展的要求，这种接续方式已不能满足当前铁路运行发展的需求，反而对电缆的传输质量和整体结构造成了很大的不便和阻碍，影响到电缆的正常运转，给铁路运行带来了不小的安全隐患。

1.3 其他方面

铁路信号施工中除了存在以上提到的问题，还存在施工仪表和工器具简陋，施工人员的技术能力参差不齐，施工技术不规范等等，这些都直接或间接的影响到了整个铁路信号系统的施工质量和功能使用。

2 加强铁路信号施工技术质量的措施

在实际的施工作业中，施工单位和人员可以采取下面几个方面的措施，来提高铁路信号施工的技术水平和使用质量。

2.1 施工前期的准备工作

（1）实地调查施工地点。施工单位要安排专人到施工地点的实地进行调查，了解和掌握施工地点的地形特征、地质、水文、公路交通的分布、气候条件、风俗习惯和生活经济状况等方面的实际具体情况。并调查施工当地的其他施工单位部门的进度安排，确保在进行信号系统的施工时，能够及时、有效同房建、工务、运输、供电等相关部门做好沟通和协调配合。并掌握当地施工队伍的人员情况，通过对施工人员专长、工作能力、业务素质、思想动态和脾气秉性等方面的了解，做好施工前的人员组织分配工作，打造一支业务能力强、素质干练的综合施工人才队伍。此外，还要对施工所需要的材料购置进行调查，了解和掌握材料的种类、型号、数量、质量和性能等方面的情况，从而保证施工的顺利开展。（2）审核施工设计图纸。施工单位要组织专业人员对铁路信号系统施工设计图纸进行讨论和审核，根据调查得出的施工现场的实际情况，结合工程的使用性质和要求，以及其他的相关情况，对设计图纸中不合理、不科学的部分进行调整和修改。（3）制定工程计划。施工单位要根据信号工程的要求，结合成本、质量、进度、安全等方面的需要，科学、合理的对信号工程的财力、物力、人力和时间等进行规划和安排，制定施工工程的计划方案，协调和组织好工程进度、质量、成本和安全之间的相互配合，以确保工程施工的顺利开展和进行。

2.2 施工过程中的技术质量控制

具体措施表现为：

（1）成本控制。对信号工程的成本控制主要包括施工用料、人员组织、设备设施以及其他方面的资金投入的管理和控制。在施工过程中，施工单位要安排专人对施工材料的领取和使用进行管理，做好材料使用的购进、领取、退还等的信息登记。（2）施工质量。施工单位要提高施工工艺的技术水平，努力更新自身的施工工艺，不断引进和应用先进的施工技术进行建筑施工。在施工过程中，要树立技术品牌观念，不断在工程实践中创新工艺技术，改进工艺流程和操作规范，以推动科技进步，提高铁路信号系统工程施工的质量水平。（3）技术安全。施工单位要制定相应的技术安全施工规范和规章，树立安全施工的思想，充分考虑到影响施工技术安全的因素，如防火、防电、防盗、机械事故、交通事故、违规操作等等。并针对它们采取明确、详细的应对措施，以确保施工的安全、可靠。（4）人员素质。施工单位要聘请专业人员定期的对管理人员、技术人员和施工人员进行职业道德和专业技能等方面的教育培训，提高员工的思想道德水平和职业道德素质，加强员工自身的专业知识的储备和施工技术能力。熟悉和掌握铁路信号系统施工工程的工作环境和操作规范流程，不断适应新材料、新工艺、新设备和新技术的要求，以提高工程施工的质量

水平。

2.3 施工后期的技术质量控制

（1）竣工验收的质量监督。施工建设单位要配合政府监理部门，进行严格的工程竣工质量验收工作。提高和加大对信号工程项目的竣工质量的监督力度，对验收工作实行全程的监督和控制，验收部门要严格按照国家有关的法律法规的标准和要求进行质量验收，做到有依法行事、严格执法，以确保铁路信号工程的质量。（2）养护管理。在工程竣工试运行后，要及时的做好信号系统工程的养护和维修管理工作。规范养护和维修的操作技术和行为，严格养护流程，从而确保铁路信号系统的正常、平稳、安全运行，延长信号系统工程的使用

寿命。

3 结语

铁路信号的施工质量对铁路行车的可靠、安全、舒适、高速都有着十分重要的作用和影响。在施工过程中，施工单位要提高施工技术水平，规范施工行为，严把质量关，从而确保我国铁路运行的安全、

高效。

参考文献

[1]邰建民.提高铁路信号施工工艺确保铁路信号系统运行质量[J].中国铁路，2009（6）.

[2]骆友曾.青藏线通信信号系统防雷设计[J].铁路通信信号工程技术，2008

如何查找铁路信号电缆接地故障 篇3

1 对铁路信号电缆接地分析

铁路信号电缆接地主要有两种方式,一种是单端接地另一种是双端接地。在单端接地中,可以提高铁路信号电缆的接地性,但也存在一定的缺陷,例如单端接地方式中,具有较低的安全性,铁路信号电缆接地的屏蔽性能也较差,使得铁路电缆在进行信号传输时极易受到外界电磁场的干扰。当外界电磁场对铁路电缆信号进行干扰后,就会影响电缆信号传输的质量[2]。而双端接地方式,则可以减少单端接地方式的不足。在采用双端接地方式时,可以减少被外界电磁场干扰的可能性,而提高信号运输效率。但是,双端接地方式也存有一定不足,在采用双端接地时,有可能会出现线路回流,而线路回流会经过金属保护层,大大缩短信号电缆与外界电流的距离,对于铁路电缆信号的安全传输有一定影响。而就目前来看,在我国的铁路信号电缆铺设时,通常选择沿着铁路沿线铺设电缆槽方式进行电缆铺设。当铁路信号电缆放置于电缆槽中时,将电力电缆防止在电缆槽外部,信号电缆置于电缆槽中间。但该种电缆铺设方式不利于信号的传输,使得铁路电缆信号极易受到外界电磁场的干扰,降低信号的传输效率。同时,还有可能会增加事故发生的概率。当电磁场较强时,很容易击穿铁路电缆的绝缘层,造成故障[3]。由此可知,目前我国铁路信号电缆铺设还存有许多不足之处,当收到外界因素影响时,很容易发生故障,降低铁路电缆信号的传输速率,影响工作人员对列车的管理,影响铁路的整体运作。

2 查找铁路信号电缆接地故障方法

2.1 查找铁路信号电缆接地故障原理

采用相位法对铁路信号电缆接地故障进行查找,可以提高故障查找准确率。相位法是通过其自身所分布相容的存在,利用不同大小的相容剂接地电阻情况来判断接地故障部位。主要遵循两种原理进行检查,一是电流幅值原理,二是电流相位原理。在电流幅值原理中,是利用相容法原理进行故障排查。主要是利用信号发送器向可能发生故障的部位进行信号发送,注入低频正弦电压信号,使其形成闭合回路。当电流通过电缆接地的故障部位时,会减少由于接地电阻而引起的泄漏电流现象。而在电流相位原理中,可以利用接地故障电流相位原理进行故障排查。当信号器发送电流后,当电流经过故障部位时,会使电压相位有显著减少,而经过故障部位之后,则会使得电压相位有明显增加。根据此原理对其进行故障检测,查找故障部位,进行维护与处理。

2.2 对铁路信号电缆接地故障排查进行仿真实验

根据上述原理对铁路信号电缆接地故障进行仿真实验分析。用信号器进行电流发送,发送范围为整个回路。运用专业检查机器对整个回路的电流进行专业的分析[4]。测验结果发现,当信号器发送电流之后,在电缆接地故障部位会出现电阻变化。经过测量发现,当接地电阻小于100kΩ时,电流信号会显著的波动,具有较大的变化幅度。在这时就可以判断该部位为故障部位。利用科学合理的方法可以更加快速的发现铁路信号电缆的故障部位,减少故障时间,保障铁路信号的正常传输。利用这两种原理,为解决铁路信号电缆接地故障提供了良好的方法。

3 结束语

综上所述,当铁路信号电缆发生接地故障时,应当根据电流幅值原理以及电流相位原理对故障进行排查。根据电流变化、相位电压以及检测电阻情况对故障部位进行检测,不能盲目的进行故障排查。由于铁路信号电缆铺设范围较长,当发生故障时,倘若只是盲目的进行故障排查,只会无故加大工作量,并且还不能取得良好的故障处理效果。而根据科学的方法对故障进行排查,不仅能够大大节省故障处理工作人员的工作量,还能够提高故障部位排查准确度。铁路信号电缆发生接地故障属于较为常见的故障,当发生接地故障时,会影响铁路电缆信号的传输,对于铁路系统的正常运转有很大的负面作用。因此,提高铁路信号电缆接地故障处理速度,对于整个铁路系统的运转来说,具有很大的作用。采用合理的方式对故障进行处理,使故障处理工作的效率提高,减少由于信号不通所产生的损失,对于铁路信号电缆接地故障具有巨大意义。

参考文献

[1]王安,刘三帅,杨伟伟.铁路信号电缆接地故障点查找方法研究[J].城市轨道交通研究,2014,11(17):82-85.

[2]刘鑫东.铁路信号电缆接地故障点查找方法[J].通讯世界,2015,19(21):39-40.

[3]苏有斌.朔黄铁路长大区间信号电缆接地查处案例分析[J].铁道通信信号,2015,11(16):45-47.

铁路信号电缆 篇4

铁路信号电缆是整个铁路运输部门信号传递系统的重要组成部分, 是传递列车运输控制信息的重要载体, 随着现在铁路运输量的不断加重, 运输速度的不断加快, 铁路信号电缆一旦发生故障就会为列车的安全行驶带来严重的影响, 铁路信号电缆的故障具有隐蔽性等特点, 在进行故障定位和分析处理时具有相当的难度, 铁路的正常运输受到了严重的干扰, 对人民的生命财产安全造成了难以估计的损失。为了更加方便精确的检测出铁路信号电缆的故障必须加大力度研发一套效率高、精准度强的在线检测系统, 不仅能够通过网络在线检测信号电缆的运行状况, 而且能够精确地确定电缆故障的部位。

二、铁路信号电缆网络故障在线检测思路设计

本次所研究的铁路信号电缆网络故障在线监测方法结合了SSTDR和TFDR两种方法。该系统的电路核心模块是DSP+CPLD, 在整个检测线路中DDS芯片负责信号波的产生, A/D芯片用于信号样本的采集, 而485总线可以完成各个模块间信号的传递。SSTDR是用于故障检测的一种方法, 以扩展频谱为基础技术支持实现信号电缆故障的在线检测, 并且在线检测时, SSTDR所发出的信号不会对信号电缆的正常工作造成任何影响, 还可以预测信号电缆的低阻故障。TFDR检测技术用于信号电缆故障的定位和故障种类的判断, TFDR称为时频反射法, 能够精确方便的分析出具有高斯分布特征的调频信号, 能够精确的测量信号电缆的故障距离, 并且可通过对故障抗阻的精确测量来确定是何种类型的故障。这种信号电缆网络故障的在线检测思路设计如下。

2.1明确此法的基本检测功能

SSTDR和TFDR两种检测方法的统一硬件平台的结合能够有效的实现铁路信号电缆故障的在线检测, 不仅能够精确的测定信号电缆出现的高阻故障, 还能正确的预知信号电缆的低阻故障, 最重要的是能够准确的测定信号电缆故障的具体位置, 而在设计检测思路时首先要明确的是它们的基本功能, 主要有四点, 第一是能够发射任意的信号波, 即幅值和频率都可调节;第二是能够接收和识别各种故障发射波形;第三是精确的定位故障位置, 确定故障的类型;第四是能够实现信号电缆的自动化在线管理。

2.2检测系统的设计内容

SSTDR和TFDR两种方法组成的检测系统包括DSP+CPLD、信号发射模块、信号采集模块、通讯模块基本检测思路是由信号发射模块向需要检测的信号电缆发射检测信号, 由信号采集模块来接收被测信号电缆所反射的检测信号, 进行存储, 同时传送到DPS, 由其对反射信号及相关信息进行处理, 判断信号电缆的故障类型和故障发生的具体距离, CPLD负责对信号发射模块和采集模块进行控制, 通信模块的主要作用是实现与上位机的通信。

在这一测试系统中, 信号发射模块需要通过数字合成的DDS芯片来产生频率和幅度均可调节的任意波形, 除此之外还应包括驱动放大电路、变压器和平衡电阻网络等。变压器可起到电气隔离和提高抗干扰的作用。

因为所测试的信号电缆的反射信号都相对较弱, 其幅值大小受到故障距离的影响, 这就要对信号采集模块进行相应的设计, 可选择增益可变化的放大缓冲电路作为其前端缓冲放大电路。通过TFDR检测电路故障时, 为保证精确度要选用采样频率不小于100MHz的A/D采样芯片和大容量的双口RAM芯片来进行数据缓存处理, 由CPLD来控制RAM和A/D的时序, DPS完成对采集数据的处理。

三、总结

随着现在铁路运输量的不断加重, 运输速度的不断加快, 作为整个铁路运输部门信号传递系统的重要组成部分和传递列车运输控制信息的重要载体, 铁路信号电缆一旦发生故障就会为列车的安全行驶带来严重的影响, 铁路信号电缆的安全正常运行决定着列车的行车安全, 因此对铁路信号电缆网络故障在线检测的思路是值得相关人员深入探究的。

参考文献

[1]王立华.通信电缆断点故障自动检测报警电路的设计[J].自动化仪表.2010 (12)

[2]王国权.铁路信号电缆对外来地电容不平衡的探讨[J].铁道通信信号.2008 (07)

浅谈铁路信号电缆的管理与维护 篇5

随着我国铁路现代化的不断发展, 特别是电子技术在铁路设备上的应用, 使得铁路信号电缆的维护与管理工作日益显得重要起来。所以我们必须要重视铁路信号电缆管理和维护工作, 确保铁路信号电缆安全、可靠的运行, 从而有效的提高铁路运行的效率。

1 施工中铁路信号电缆在管理与维护

铁路信号电缆施工是一项较为复杂的工程, 其施工质量直接影响到铁路信号电缆的运行效果。因此, 做好施工中的信号电缆管理和维护是我们工作的重中之重。

1.1 铁路信号电缆的施工管理

铁路信号电缆在施工的过程中, 会受到各种因素的影响, 其中施工质量的优劣会影响到铁路信号电缆的运行效率。需要加强铁路信号电缆的管理。施工之前, 综合分析施工中的影响因素, 应制定严格的施工方案和组织措施, 并组织施工人员认真学习。施工过程中, 施工单位和电务段应相互合作、相互协调, 明确施工信息, 确保施工有条不紊的进行。施工结束之后, 需要检验电缆质量和电缆防护措施, 确保铁路信号电缆安全正常。

1.2 铁路信号电缆的敷设

在铁路信号电缆的敷设过程中, 应对现场环境进行综合分析, 考虑在降低成本的前提下, 确保电缆高效的运行、方便日后的管理和维护。另外, 不同信号的电缆具有不同的敷设方式, 可根据实际的施工条件来敷设电缆。

有两个问题需要注意:一是电缆埋设深度不足或防护不符合规定, 为电缆故障埋下隐患。在后续动土作业时就可能损伤电缆。二是施工质量差, 施工工艺落后。隐蔽工程施工质量差, 对接工艺落后, 导致电缆绝缘不良而引发设备故障。所以, 应严格按照《铁路信号维护规则》的要求组织施工。控制好电缆与地面的距离, 过轨信号电缆必须加设钢管保护, 防止电缆受到外界伤害。此外, 信号电缆相关配置设备施工过程中, 需要考虑外界自然因素, 避免水、酸性物质等的侵蚀[1]。

1.3 铁路信号电缆的施工维护

随着施工工作的展开, 动土作业日益成为信号电缆安全的重大威胁。电缆径路随时会根据现场实际进行变更, 使电缆实际走向与径路图不符, 若施工人员对电缆具体情况认识不清, 易使电缆受外界干扰引发故障。加之大量现代化施工机械的使用, 对既有线电缆造成严重威胁, 挖伤、挖断电缆的事故时常发生。所以, 施工时, 相关人员应详细了解具体电缆状况, 做好信号电缆防护工作并制定详细的应急措施, 保护电缆免受外力伤害。施工后, 还需对电缆进行校核, 确保信号电缆安全。

2 铁路信号电缆信息管理系统

为提高工作效率, 及时发现信号电缆问题, 相关部门应收集信号电缆的信息, 并归置入档便于查看。主要包括信号电缆布置图、信号电缆配线图、信号电缆测试信息等。将这些信息输入到计算机中加以管理, 就形成铁路信号电缆信息管理系统。

应用该系统时应注意以下问题。第一, 信号电缆的信息关系到铁路信号电缆故障的处理效率, 在信息记录工作中必须以完整、精确为原则, 以保证系统中相关信息的真实可靠性。第二, 铁路信号电缆信息系统主要是由数据处理器、数据库、图纸等部分组成, 任何一部分的出错都能够引发整个系统故障。因此, 需要工作人员加强对信息系统的管理, 及时补充更新信息。

随着电子技术的发展, 铁路信号电缆信息的管理也开拓创新。我们引进GPS定位系统, 将铁路信号电缆标桩、电缆盒分布等相关位置信息收入铁路信号电缆信息管理系统。以保证在铁路信号电缆发生故障时, 能够第一时间确定具体电缆信息, 及时加以处理。大幅的提升了铁路信号电缆的管理与维护效率[2]。

3 铁路信号电缆的日常管理与维护

铁路信号电缆, 担负着铁路信号传输的重要任务, 其运行状态与质量关系到铁路列车的安全。因此, 必须加强对铁路信号检测与巡查, 最大限度地减少铁路信号电缆故障, 避免造成的不良影响。

3.1 采取坚实有效的系统组织

所有的工作都必须按照切实可行的方案指导才能真正的高效进行。因此, 在铁路信号电缆管理工作开始之前, 首先必须综合考虑一下实际的情况, 及时发现影响铁路信号电缆的主要因素, 重点分析之后提出科学合理的运营模式, 制定出切实可行的维护管理方案和应急方案。并结合实行实行岗位责任制等管理制度, 形成坚实有效的工作管理系统。才能保证信号电缆的维护工作和谐、有序地进行。

3.2 制定完善合理的管理制度

由于铁路信号电缆的维护工作的长期性和持续性特点, 需要合理的管理制度去制约工作人员, 使之按照标准来执行维护工作, 确保信号电缆日常维护工作的效率。

首先, 联系工作实际, 结合使用岗位责任制。明确员工之间的分工和职责, 确保工作人员各司其责。其次, 实行巡视检查制, 坚持每日巡视, 每日治理。也可结合其它管理制度, 督促信号电缆维护工作的有序进行。

3.3 优化铁路信号电缆维护方式

工作人员在常规维护工作完成时, 可以对维护方式和安全措施进行优化整合, 提高维护质量和效率。例如, 可使用微机监测系统进行电缆绝缘测试, 以便有效的确保电缆的绝缘性能。另外对信号电缆进行定期的排查和检测是很有必要的, 特别值得注意的是对电缆槽道和防护管道的维护。同时, 还必须加强铁路信号电缆外界环境的管理, 坚决禁止施工、动土、动火等行为, 防止信号电缆受到外界伤害。

4 总结

在我国铁路交通事业的快速发展下, 铁路信号电缆在铁路运行的过程中的作用逐渐突显出来, 因此, 铁路信号电缆维护和管理工作理应得到足够的的重视, 需要加强信号电缆的管理和维护工作, 促进铁路事业的发展。

参考文献

[1]张方如.电力电缆施工管理与技术探析[J].科技促进发展, 2010, 40 (04) :32-35.

[2]任志敏.电缆故障测试定位系统[J].铁路通信信号, 2004, 9 (01) :96-97.

铁路信号电缆 篇6

铁路信号电缆作为铁路信号系统(如图1所示)中有线传输的载体,应具有传输稳定、保密性好、受外界干扰少、工作寿命长等特点。但这些特点离不开良好绝缘的保障,在铁路信号电缆中绝缘层包覆在导体外,其作用是隔绝导体,承受相应的电压,防止电流泄漏,保障传输信号稳定送达接收端。由于在铁路信号系统中,发送端与接收端往往相距几百公里,有的甚至更远,因此对铁路信号电缆的绝缘性能提出了较高的要求。绝缘质量问题是铁路信号电缆常见的问题,特别是在铁路信号电缆生产中发生的,其具有一定的隐蔽性,往往不能在半成品生产过程中被及时发现,导致有绝缘质量问题的半成品继续转序生产,使损失扩大,无法挽回。

2原因分析及解决措施

经过长期跟踪后发现,造成铁路信号电缆在生产过程中发生绝缘质量问题的关键是自检、互检制度不够具体,执行不够认真,忽略了非仪器仪表检查的重要性。有些绝缘质量问题在一定条件下,是仪器仪表不能检测发现的,这就更体现出对绝缘外观结构检查的重要性。这个重要性的控制重点在自检和互检制度的落实上。为解决铁路信号电缆在生产过程中发生的绝缘质量问题,我们对出现绝缘质量问题的铁路信号电缆进行解剖分析,查找出了绝缘质量问题的成因。下面就以铝护套型铁路信号电缆为例,对其生产工序流程(如图2所示)中易被忽略的造成绝缘质量问题的原因进行简要分析,并给出相应的解决方法。

2.1绝缘工序

绝缘工序是绝缘形成的工序,绝缘线芯挤出时应按工艺规定进行火花试验在线监测,绝缘线芯表面应光滑圆整,不允许有偏心、压扁、脱胶、刮伤及塑化不良等缺陷。但在实际生产过程中,有时存在一种不易被发现的绝缘表面间断热损伤。该热损伤长几米、几十米、几百米不等,时连时断,因其没有完全损坏绝缘层,故在线检测设备火花击穿机未能检测出来,一旦这些有缺陷的绝缘单线进入下道工序,会给整根电缆造成质量隐患。我们开始时简单地认为这是因为模具不干净造成的,但清理模具后重新生产,经过一段时间又出现了热损伤现象。我们再次对绝缘热损伤处进行了认真观察,发现在损伤处的尾端有一细微颗粒杂质,经仔细分析,最终确定料内混入细微颗粒杂质是产生这一现象的原因。在绝缘挤出过程中细微颗粒杂质和绝缘料一起被挤出到模具口,粘挂在模套上,造成绝缘热损伤,而后又被绝缘料带出,滞留在绝缘损伤处的尾端,这个过程造成的绝缘热损伤可能是一个点,也可能是几米、几十米或几百米不等。

针对绝缘热损伤现象,采取的预防措施是从加料源头对绝缘料的净度进行控制,具体包括:加料时操作人员应细心操作,严防灰尘颗粒等杂质混入;混料前要将混料桶清理干净,混料时不准带手套,要用净手将料混匀;混料后要及时加盖防护,避免灰尘落入。此外,在绝缘单线生产过程中应加强自检巡查,一旦出现问题要及时发现,及时解决。

2.2成缆工序

成缆工序是电缆缆芯形成的工序,其质量直接影响铁路信号电缆的各项电气指标。铁路信号电缆结构中包含有四线组和对绞组,一般先进行四线组和对绞组生产,再进行成缆绞合生产。在缆芯为对绞组结构成缆时,应针对对绞组间平行或相交的情况选用模具,否则会造成绝缘隐形损伤。以8芯铁路信号电缆4×2×d(绝缘单线直径)结构为例,在对绞结构电缆成缆时,理论计算对绞组直径d0=2d,缆芯直径D0=2.414d0k,其中k为经验系数,假设d=2.2mm,则D0=9.5mm[1]。通常为使成缆缆芯紧凑、圆整、不跳线,操作者偏好选用较小的成缆压模,即压模内径比成缆计算直径小1mm,但在对绞结构成缆时,应避免以上述惯性思维确定成缆压模内径,否则极易造成间断性的绝缘挤伤,其原因在于对绞结构成缆具有一定的特殊性。图3为对绞结构成缆时可能出现的两种绞合截面示意图,当对绞结构以绞合截面A进入压模时,其最大直径为9.5mm,与缆芯直径理论计算值相符,此时按习惯选择内径为8.5mm压模不会对绝缘产生损伤;当以绞合截面B进入压模时,两对绞组中的单线出现在同一并列平面,其最大直径为10.6 mm,大于缆芯直径理论计算值,此时如果还按习惯选择内径为8.5mm的压模,就有些偏小,极易对绝缘单线造成挤压,损伤绝缘层,一旦出现这种挤伤绝缘现象,电缆的电气性能就会被破坏。由于上述挤伤绝缘是间断性的,在成缆绞合经过压模后又被包带包裹,很难发现这一绝缘隐形损伤,而一般情况下半成品生产过程中不进行耐压试验,因此往往到成品耐压试验时才发现该缺陷,造成很大损失。对此,我们在选择对绞结构成缆压模时,原则上应选用成缆压模直径不小于成缆直径理论计算值的95%。这样既能有效保障电缆紧凑、圆整,又能有效预防压模挤伤绝缘现象的发生;同时,在试生产时应在缆芯过压模3~5m后及时停车检查缆芯有无挤伤现象,在确保没有绝缘损伤后,再进行正常生产。

2.3铝护套工序

铝护套工序是铁路信号电缆铝护套防护形成的工序,其通过铝带的成型、焊接、拉拔使铝护套包裹在缆芯外形成防护。在铝护套工序中焊接电流过大、补焊时防护不当,均易烫伤缆芯绝缘,造成绝缘隐形损伤。针对这两种现象,操作人员应在正常开车前认真检查焊机设备是否正常,严禁设备带病工作;启车前应先在空管上试焊,确保焊机正常工作后再穿线生产;在出现漏焊裂缝,需要手工补焊时,应做好缆芯防护,要做到补一点,冷却一会儿,防止烫伤缆芯,同时在冷却过程中,还必须防止冷却水通过裂缝进入缆芯;为确保补焊后的缆芯绝缘质量,补焊过的缆芯必须进行耐压和绝缘电阻试验,以验证缆芯的绝缘性能是否良好。

2.4其他工序

在装铠工序中,钢带的翘边、毛刺、尖角会扎伤缆芯绝缘,造成绝缘隐形损伤。对此应通过预防措施有效防止对缆芯绝缘的损伤,即在装铠前认真检查每盘钢带质量,对有翘边、毛刺的钢带要先修复再使用;钢带接头要焊接牢固,修复平整,确保无尖角、无毛刺。在外护套工序中,主要发生烫伤缆芯绝缘和冷却水进入缆芯等损伤缆芯绝缘的现象。对此在外护套工序生产时,应避免缆芯在挤塑机机头内停留,防止烫伤缆芯;生产隔热层时模具不易太小;电缆端头经过冷却水槽时,要有专人负责防护,将电缆端头抬离水面,防止缆芯进水。除以上所述,在生产过程中上、下线碰伤绝缘单线,过线轮脱线刮伤绝缘,过线轮轴承损坏、不转挤伤绝缘等,都会对缆芯绝缘造成损伤,形成质量隐患。对此,操作人员应重视绝缘外观结构 的检查,以及自检 和互检制 度的执行。

3结束语

综上所述,造成铁路信号电缆绝缘质量问题的原因是多方面,因此在生产的各个环节上都要严格按操作规程和工艺要求精心操作;在生产过程中要认真巡检,预防损伤缆芯现象的发生;针对可能出现的不同绝缘损伤现象进行有效的预防,加强监督检查,在质量问题发生前能有效控制;要求操作者主观上重视起来,认真执行自检、互检的各项要求,避免麻痹思想,只有这样 才能有效 控制好电 缆产品的质量。

参考文献

铁路信号电缆 篇7

近年来, 铁路信号技术向数字化、通信化发展, 原有的普通铁路信号电缆 (PTY系列) 已不适应信号设备发展的需要, 现已有为铁路ZPW-2000A系统开发的更新换代的铁路数字信号电缆 (SPT系列和SPT-P系列) 。铁路数字信号电缆提高了高频信号的传输性能, 实现了信号通信兼容、模拟信号和数字信号均可传输的功能, 满足了信号系统中计算机数字通信的技术要求, 从而获得了广泛应用。

铁路信号电缆与铁路数字信号电缆之间的主要区别是两者绝缘芯线的结构不同, 铁路信号电缆绝缘芯线采用实心聚烯烃绝缘结构, 铁路数字信号电缆绝缘芯线采用皮—泡—皮物理发泡聚烯烃绝缘结构。铁路数字信号电缆在充分改善信号传输性能的同时也产生了电缆机械性能降低的问题, 使其在施工过程中和现场使用时常因保护层防护能力较低致使电缆绝缘层极易受损, 导致敷设后电缆绝缘耐电压性能不合格。

通常可采用以下方法增加铁路数字信号电缆的机械性能:a.通过采用新材料、新工艺, 提高现有铁路数字信号电缆绝缘层的机械强度, 但在改进绝缘工艺的同时必须充分考虑电缆电气性能指标和老化性能指标的要求。b.通过增强电缆保护层 (铝护套、内衬层、铠装层及外护套) 的机械强度 (主要通过调整电缆保护层的结构尺寸得以实现) , 来提高现有铁路数字信号电缆的机械性能。本文将主要研究增强电缆保护层机械强度以提高铁路数字信号电缆机械性能的可行性, 以期对铁路信号电缆的施工敷设以及提高铁路数字信号电缆机械性能的研究开发工作有所参考和借鉴。

1 机械性能试验方法

由于铁路电缆在施工敷设现场常常会受到外力挤压变形或者砖头石块等硬物的砸伤, 因此我们在设计铁路电缆的机械性能试验项目时, 参考了室外直埋式光缆的机械性能试验 (GB/T 7424.2—2008《光缆总规范第2部分:光缆基本试验方法》) [1], 选定冲击试验和压扁试验作为铁路电缆机械性能的试验项目。

我们参照GB/T 7424.2—E4《冲击》规定, 并结合铁路电缆的结构和电气性能特点设计了冲击试验方法, 以考核电缆承受冲击的能力。为了尽可能客观地反映不同电缆承受冲击的能力, 我们在冲击试验方法中对试验温度、冲击质量、冲击次数、冲击点数和试验点之间的距离都作了明确的要求, 表1详细列出了冲击试验的试验条件。冲击试验的检验要求是:在冲击试验后铁路电缆的耐压性能应合格, 即线芯间能耐受1kV, 2min的电压, 线芯对地能耐受2kV, 2min的电压;绝缘电阻变化应为0, 即绝缘电阻在试验后应不降低;护套和绝缘应无目力可见开裂。

注:1) 室外直埋式光缆冲击试验中的冲击质量为1kg。

我们参照GB/T 7424.2—E3《压扁》规定, 并结合铁路电缆的结构和电气性能特点设计了压扁试验方法, 以考核电缆承受压扁的能力。为了尽可能客观地反映不同电缆承受压扁的能力, 我们在压扁试验方法中对试验温度、压扁负载、持续时间、压扁点数、压扁长度和试验点之间的距离都作了明确的要求, 表2详细列出了压扁试验的试验条件。压扁试验的检验要求是:在压扁试验后铁路电缆的耐压性能应合格, 即线芯间能耐受1kV, 2min的电压, 线芯对地能耐受2kV, 2min的电压;绝缘电阻变化应为0, 即绝缘电阻在试验后应不降低;护套和绝缘应无目力可见开裂。

注:1) 室外直埋式光缆压扁试验中的短期允许压扁力为3kN, 长期允许压扁力为1kN。

2 机械性能试验

2.1 试验样品

根据现行产品标准TB/T 2476.1~2476.4—1993《铁路信号电缆》和TB/T 3100.1~3100.5—2004《铁路数字信号电缆》的规定, 按照不同的电缆护层结构, 铁路信号电缆和铁路数字信号电缆均可分为塑料护套型电缆、综合护套型电缆和铝护套型电缆[2,3]。我们综合考虑试验的客观性和代表性, 故选择了施工现场最常用的铝护套信号电缆 (结构如图1所示) 作为机械性能试验的试验样品。

由于本文主要研究增强电缆保护层机械强度 (即增大保护层结构尺寸) 对电缆机械性能的影响, 因此我们通过增大铝护套电缆保护层的结构尺寸, 分别试制了加强型铝护套铁路信号电缆和铁路数字信号电缆的试验样品。加强型与普通型铝护套电缆试验样品共6组, 其编号列于表3, 样品总数量为210根, 表4对比了加强型和普通型铝护套电缆的结构参数。

2.2 冲击试验

在冲击试验中, 分别对上述6组电缆样品依次进行2kg、5kg、7kg的冲击试验, 并在每一次冲击试验后进行绝缘电阻、耐压性能测试, 以及对电缆样品的外护套和绝缘线芯进行外观检查, 试验结果列于表5。从试验结果可见:a.加强型铝护套铁路信号电缆 (实心聚烯烃绝缘) C样的电气和外观试验结果全部合格, 而普通型铝护套铁路信号电缆 (实心聚烯烃绝缘) F样的电气指标合格, 但绝缘层有轻微压扁现象;b.无论是加强型还是普通型铝护套铁路数字信号电缆 (物理发泡绝缘) 经过7kg冲击试验后, 绝缘层均已严重压扁, 存在安全隐患, 除了加强型内屏蔽铁路数字信号电缆A样的电气指标合格外, 其余样品的电气指标均不合格。冲击试验结果表明, 无论是加强型还是普通型铁路信号电缆 (实心聚烯烃绝缘) 承受冲击的能力均高于铁路数字信号电缆, 即使加强型铁路数字信号电缆也只能承受5kg的冲击, 远不及普通型铁路信号电缆的抗冲击能力。

2.3 压扁试验

在压扁试验中, 分别对上述6组电缆样品依次进行了1 MPa、5MPa、7 MPa、9 MPa的压扁试验, 并在每一次压扁试验后进行绝缘电阻、耐压性能测试, 以及对电缆样品的外护套和绝缘线芯进行外观检查, 试验结果列于表6。其中C样和F样因先通过了9MPa的压扁试验, 故未再进行7MPa的压扁试验。从试验结果可见:a.在经过9 MPa的压扁试验后, 加强型铝护套铁路信号电缆 (实心聚烯烃绝缘) C样和普通型铝护套铁路信号电缆 (实心聚烯烃绝缘) F样的电气指标全部合格, 但绝缘层均已严重压扁, 存在安全隐患。这表明保护层加强并未明显提高电缆绝缘线芯的保护效果。b.无论是加强型还是普通型铝护套铁路数字信号电缆 (物理发泡绝缘) 都只通过了5 MPa的压扁试验, 且普通型D样和E样的绝缘层已有压扁现象, 即使加强型铁路数字信号电缆也未能通过7 MPa的压扁试验。压扁试验结果表明, 无论是加强型还是普通型铁路信号电缆 (实心聚烯烃绝缘) 承受压扁的能力均高于铁路数字信号电缆, 即使加强型铁路数字信号电缆承受压扁的能力也只有5 MPa, 远不及普通型铁路信号电缆的抗压扁能力。

注:1) 铁路信号电缆绝缘芯线采用实心聚烯烃绝缘, 铁路数字信号电缆绝缘芯线采用皮—泡—皮物理发泡聚烯烃绝缘。

注:1) 冲击试验中, 冲锤圆柱直径为20mm, 试验共进行了450个点冲击, 总计1 350次, 试验结果中“√”表示合格, “×”表示不合格。

注:1) 压扁试验中压扁长度L=100 mm, 试验共进行了330个点压扁, 总计330次, 试验结果中“√”表示合格, “×”表示不合格。

2.4 试验结论

根据以上机械性能试验结果, 可得出以下结论:a.实心绝缘线芯铝护套信号电缆 (PTY系列) 比物理发泡绝缘线芯铝护套数字信号电缆 (SPT系列和SPT-P系列) 的机械性能好;b.对于相同型号的电缆 (即相同电缆品种) , 是否采用加强型保护层结构对其机械性能影响不明显。

3 结束语

为了研究增强电缆保护层机械强度以提高铁路数字信号电缆机械性能的可行性, 本文参考GB/T 7424.2—2008《光缆总规范第2部分:光缆基本试验方法》, 根据铁路电缆施工现场的环境场合, 模拟电缆承载机械外力的情况, 提出了反映信号电缆机械性能的专项技术要求和试验方法。与室外直埋式光缆的机械性能试验条件相比, 本文设计的电缆机械性能试验的试验条件要严格许多, 无论是冲击质量还是压扁负荷都远远超过光缆的相关标准要求, 因此通过相关机械性能试验的现有各种型号的电缆应能完全满足直埋敷设的使用需求。

本文在机械性能试验中仅选用了各种型号24芯电缆样品做了对比试验。一般说来电缆规格不同, 线芯绞合结构会有所区别, 对于相同型号电缆, 大芯数电缆的机械性能要比小芯数电缆强一些, 但超出电缆所能承受的机械性碰撞和挤压, 都有可能损伤电缆线芯的绝缘层, 造成电缆电气性能的下降。因此, 建议施工敷设现场尽量避免违规操作, 严格按照电缆施工规范文明施工。

本文中新试制的保护层加强型电缆样品与普通保护层电缆样品进行了机械性能的对比试验。我们发现, 相比于相同型号的普通保护层电缆, 保护层加强型电缆的机械性能提高不明显, 但电缆外径增大, 将导致电缆成本大约增加20%~30%, 且电缆的弯曲性能也会有所下降, 从而给电缆施工带来不便。因此, 我们建议应通过采用新材料、新工艺逐步提高铁路数字信号电缆绝缘层的机械强度, 进而提高电缆的机械性能。

摘要：针对铁路信号电缆施工现场提出的加强铁路数字信号电缆机械性能的要求, 主要研究了增强电缆保护层机械强度来提高铁路数字信号电缆机械性能的可行性。参考室外直埋式光缆的机械性能试验, 根据铁路信号电缆施工现场的环境, 提出了反映信号电缆机械性能的专项技术要求和试验方法。将新试制的保护层加强型信号电缆样品与既有的普通保护层信号电缆样品进行了机械性能的对比试验, 试验结果表明, 相比于相同型号的普通保护层信号电缆, 保护层加强型信号电缆的机械性能提高不明显。

关键词：铁路信号电缆,铁路数字信号电缆,机械性能,试验

参考文献

[1]国家质量监督检验检疫总局.GB/T 7424.2—2008光缆总规范第2部分:光缆基本试验方法[S].北京:中国标准出版社, 2008.

[2]铁道部.TB/T 2476.1~2476.4—1993铁路信号电缆[S].北京:中国铁道出版社, 1994.

铁路信号电缆 篇8

内屏蔽铁路数字信号电缆是通过对铁路数字信号电缆中的四线组进行单独屏蔽,以提高电缆的近端串音衰减,有效降低同根电缆内传输相同频率铁路信号时各线组之间的干扰。内屏蔽铁路数字信号电缆主要用于传输铁路信号、系统控制信号及电能,是铁路信号系统非常重要的组成部分。通常内屏蔽铁路数字信号电缆可分为A型和B型两种结构。A型内屏蔽铁路数字信号电缆的缆芯由铜带屏蔽四线组与无屏蔽四线组绞合而成(如图1 所示);B型内屏蔽铁路数字信号电缆的缆芯全部由铜带屏蔽四线组绞合而成。这两种结构内屏蔽铁路数字信号电缆导体均采用标称直径为1.0 mm的铜导线,绝缘均为皮—泡—皮物理发泡三层共挤(所不同的仅是绝缘外径),护套形式有塑料护套、综合护套、铝护套三种[1]。

2 对地电容不平衡E的要求

对地电容不平衡E是指电缆任意一个工作线对与地之间的电容不平衡。由于电缆对地电容不平衡E较大时,将直接影响电缆的传输质量,对行车安全有很大的影响,因此为了保障铁路信号系统的安全性,相对于实心绝缘铁路信号电缆,TB/T3100—2004铁道行业标准对内屏蔽铁路数字信号电缆的对地电容不平衡E提出了更为严格的要求(平均值≤330pF/km,最大值<800pF/km)。同时,原铁道部质量监督检测中心发布的铁路数字信号电缆检测细则中也规定“对外来地电容不平衡属A类项目指标,单项不合格即判定不合格”。以星绞四线组内屏蔽铁路数字信号电缆(如图2所示)为例,电缆任一四线组内红白工作线对的对地电容不平衡Ea1和蓝绿工作线对的对地电容不平衡Ea2的计算公式为:

式中:C10,C20,C30,C40分别为红、白、蓝、绿四根绝缘单线的对地电容[2]。根据上式可知,当C10和C20,C30和C40分别相等的情况下,Ea1和Ea2为零,但这种理论上的理想状态在实际生产中很难达到。

3 生产过程中对E值的控制

现以铝护套内屏蔽铁路数字信号电缆为例,介绍在生产过程中如何对E值进行控制。该铝护套内屏蔽铁路数字信号电缆的工艺流程为:拉丝→绝缘→星绞→铜带屏蔽→成缆→内护(套)→铝护(套)→内垫→铠装→外护(套)。数字信号电缆因无内屏蔽,E值只能在铝护工序完成后才能测试,一旦E值出现不合格就要报废,而铝护套内屏蔽铁路数字信号电缆因增加了铜带屏蔽,使得E值可在屏蔽工序完成后就能进行测试,只有在每一个屏蔽四线组E值合格后才能进行之后的生产工序,避免了较大的浪费。由于屏蔽四线组E值与最终电缆E值较为接近,虽会有变化,通常变化范围为-50~50pF/km,但只要进行合理配组,仍在后面工序的可控范围之内,因此确保屏蔽四线组E值较小十分关键,屏蔽工序的前面工序———绝缘工序和星绞工序成为对电缆E值控制的重要工序。下面就结合我们多年的生产实践,针对各工序中影响E值的因素给出相应的控制措施。

3.1 绝缘工序

绝缘工序是影响电缆E值的关键工序之一,只有两根绝缘单线均匀一致才能保证E值较小,因此在实际生产中必须加强绝缘单线一致性的控制。绝缘单线一致性主要包括绝缘外径、发泡度、偏心度、同轴电容等的均匀一致。目前通常采用皮—泡—皮三层共挤物理发泡绝缘生产线进行绝缘单线的生产,生产过程包括放线 → 拉丝 → 退火 → 预热 → 挤出→冷却→在线检测→收线等。在生产中应通过在线监测系统实时监控绝缘单线的导体直径、绝缘外径、同轴电容等指标的一致性。在整个绝缘单线生产中应对预热温度、挤塑温度、氮气压力、模具配比、冷却水槽温度等关键工艺参数进行严格控制。大多生产厂家因任务紧而实施三班作业,四种颜色的绝缘单线往往需要分班组生产,交接班时下一班组必须密切关注上一班组生产的绝缘单线的指标参数,尤其是同轴电容的一致性。在多年生产实践中发现,当四线组中工作对的两根绝缘单线同轴电容差达到3pF/m,电缆E值会达到500~1 000pF/km,将面临不合格。

3.2 星绞工序

3.2.1 设备状况对E值的影响及其控制

目前通常采用高速星绞机星绞四线组。该设备由四盘无轴式主动放线架、预扭发生器、弓绞收线装置、电控装置等组成。星绞工序中节距的选择与控制对E值的影响较大。由于星绞工艺已相当成熟,因此在生产中星绞节距的选择已无需重点关注,多年的生产实践告诉我们,高速星绞机的设备状况(导轮、放线装置、分离器、扎纱张力装置等)对E值的影响不可忽略,下面将对此进行详细阐述。

生产四线组时,如果绝缘单线经过的导轮、预扭轮、排线导轮转动不灵活、有死点、摇晃,将给绝缘单线施加额外的摩擦力或张力,从而造成批量电缆E值不合格。因此,在生产前必须仔细检查绝缘单线经过的所有导轮、预扭轮、排线导轮,一旦发现上述问题应及时排除,最好是生产厂家定人定期进行整体检修。

高速星绞机采用四盘无轴式主动放线架主动放线,可在最大程度上改善单线的受力状况,同时利用配重对单线施加均衡一致的张力,以防止单线弯曲。为防止放线轴承及配重过度磨损造成绝缘单线放线张力的不均衡,造成电缆E值不合格,生产过程中应定期对放线轴承及配重导轮进行检查。

分离器的作用主要是将已经绞合的四根绝缘单线打开后重新对称绞合,以确保四根绝缘单线的位置对称与稳定,避免E值变大。生产过程中应通过视窗关注分离器的打开情况,如果发现分离器打开状况不良,应及时停车重新安装,否则会使本盘四线组报废或存在质量隐患。由于绝缘单线在高速运行下,其绝缘表面的粉末易粘附在分离器的内孔中,导致四根单线因受内应力而运行不畅,难以保证其结构的对称性,导致E值变大,因此每生产几盘后就应拆下分离器检查,并及时用酒精棉擦拭内孔。

扎纱张力主要是通过张力环来施加。张力过小,聚酯纱起不到扎紧四线组的作用,四线组在成缆过程中易受挤压,导致四根绝缘单线相对位置变化而不再对称(即四根绝缘单线偏心程度加大),从而E值变大;张力过大,聚酯纱在绝缘单线上留下勒痕,损伤绝缘单线的绝缘机械性能。因此,在生产过程中应定期对张力环进行检查。

综上所述,为了确保屏蔽四线组E值较小,必须保证高速星绞设备的稳定性,生产厂家在生产前应对所有设备关键点进行仔细检查,发现问题应及时更换备件,尤其是为保证所有轴承及导轮的磨损一致,可采用定期整体更换的方法。

3.2.2 电容耦合值K2、K3的控制

星绞四线组电容耦合值K2、K3分别为实路Ⅰ(红白工作对)和实路Ⅱ(蓝绿工作对)对幻路的电容不平衡(如图2所示),其计算公式为:

式中:C13,C14,C23,C24分别为红、白、蓝、绿四根绝缘单线的相对电容[3]。 虽然K2、K3不属于TB/T3100.1—2004标准中规定的必测电气指标,且与铝护套中绝缘单线的Ea1或Ea2也无线性关系,但因K2和Ea1都与红白工作对的一致性有关,K3和Ea2都与蓝绿工作对的一致性有关,因此在生产过程中同样应进行严格控制。通过多年生产实践发现,当K2、K3实测值(绝对值)大于300pF/km,则Ea1、Ea2可达到500~1 000pF/km,将面临不合格。此时必须综合考虑每批次的生产状况,严密关注屏蔽、成缆、铝护工序对四线组E值的影响,以判断E值的变化趋势,避免电缆E值出现不合格。

3.3 屏蔽工序

屏蔽工序是在四线组外包覆一层铜带。屏蔽工序中采用的模具太大易使四线组松散,排线后紧压会导致四线组在铜带内被压扁,四根绝缘单线相对位置改变造成E值偏大;模具太小容易导致铜线、铜带及内部绝缘带材被拉断,影响电缆的质量。因此,屏蔽工序中的控制要点就是模具的合理选用,以及生产中定期检查各种模具的尺寸,避免因过度磨损造成模具尺寸出现偏差。

在屏蔽工序后(或铝护工序后)发现绝缘单线的Ea1或Ea2增大,应先将同组绝缘单线更换线位(即红白工作线对与蓝绿工作线对同时改变放线位置)再一次进行Ea1或Ea2的测试。如果重新测得Ea1和Ea2的数值大小反过来,则可基本断定高速星绞工序出现问题;如果重新测得Ea1和Ea2数值没有改变,则应该考虑是否绝缘单线一致性出现了问题。

3.4 成缆工序

在生产内屏蔽铁路数字信号电缆时,应注意E值的合理配组,以求在符合标准要求的情况下,最大程度减少报废。虽然从总体上讲成缆工序对电缆E值影响要小于绝缘工序和星绞工序,但在成缆中也应确保所有的过线部分导轮都转动灵活、各摇篮架放线张力均匀。为保证缆芯圆整、紧凑,应选用合适的紧压模具,特别在生产A型铝护套内屏蔽铁路数字信号电缆时尤其应避免缆芯中非屏蔽四线组被挤压。以规格为37A的内屏蔽铁路数字信号电缆为例(如图3所示),两个蓝色屏蔽四线组之间的白色非屏蔽四线组,很容易受挤压造成结构不对称,从而引起E值突变和电容增大。

B型内屏蔽铁路数字信号电缆在屏蔽工序后即可获得所有绞合的屏蔽四线组的E值,只要进行合理配组,后面工序就可容易地对电缆E值实现控制,基本上可以确保E值满足标准要求。而A型内屏蔽铁路数字信号电缆的E值控制难度则较大。通常A型铝护套内屏蔽铁路数字信号电缆的内屏蔽线在成缆工序后将所有的屏蔽铜带连到一起后作为地,分别测试每一个四线组的Ea1和Ea2值,屏蔽组测得的E值与铝护工序后测得的E值差别不大,基本可以反映此电缆E值的真实水平。但A型铝护套内屏蔽铁路数字信号电缆的非屏蔽四线组因无铜带屏蔽,其测得的E值和最终铝护工序后测得的E值有差别的,经过大量的数据统计,未发现有规律性的变化,因此应在绝缘工序、星绞工序、成缆工序中对E值预留出一定的余量,以免铝护工序后因E值不合格而导致电缆报废。

3.5 铝护工序

铝护工序中铝管的焊接密闭性、扩口压扁性等结构性能均会影响电缆的E值。同时,为了防止E值发生突变,还应避免缆芯在铝管中成蛇形弯曲,保证缆芯在铝管中的间隙量保持一致。因此,在铝护工序中必须采用合适的模具配比、一致的收放线张力。

4 结束语

铁路电缆产品的质量关乎着铁路行车的安全性,本文对铁路信号系统非常重要的组成部分———内屏蔽铁路数字信号电缆的对地电容不平衡指标的定义及各道生产工序中影响因素的控制方法进行了详细介绍。只有保证内屏蔽铁路数字信号电缆的生产过程达到精确控制,才能生产出对地电容不平衡指标合格的产品,提高电缆的传输质量,确保铁路行车的安全性。

参考文献

[1]铁道部.TB/T 3100.1—2004铁路数字信号电缆第1部分:一般规定[S].北京:中国铁道出版社,2004.

[2]王春江.电线电缆手册:第1册[M].2版.北京:机械工业出版社,2008.