CN113628794A - 一种高性能铁路计轴电缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能铁路计轴电缆，涉及通信电缆设备技术领域，包括缆芯以及缆芯防护组件，所述缆芯包括若干玻璃纤维绳以及多组线组；缆芯防护组件包括外层防护结构以及内层防护结构，外层防护结构包括由内之外依次布置的第一阻燃层、屏蔽层、防水层、聚酰亚胺绕包层、钢带铠装层和外护套；本发明计轴电缆中，缆芯采用线组与玻璃纤维绳绞合而成，有效提高了电缆抗拉强度，缆芯外部设置的护层结构设计合理，保证电缆信号传输的稳定，使传输信号不失真、不变形，提高了电缆的安全可靠性，同时，还确保了电缆具有优越的耐温、防潮、防水、抗压、抗拉、防动物齿咬等性能，设置的纤膏层具有良好的防水效果，使得通信稳定可靠。

Description

一种高性能铁路计轴电缆

技术领域

本发明涉及通信电缆设备技术领域，具体是一种高性能铁路计轴电缆。

背景技术

计轴电缆在铁路系统中主要适用于额定电压交流500V/直流1500V及以下的信号设备用固定敷设列车计轴，其中低频通信四线组可作为计轴数据传输通道，适用于音频信息的传输，信号四线组适用于工频或直流供电传输，也可用于音频范围内信息的传输，常见的计轴系统集传感器、通信传输、故障-安全计算机等技术为一身，可谓麻雀虽小五脏俱全。通常情况下，计轴的每一个检测点都经由专用的电缆连接到评估器，对电缆的传输性能和安全性能要着较高的要求，同时地铁轻轨计轴电缆用于电气化铁路自动闭塞区段和地铁及城市轨道交通信号系统。

其需要具备高机械强度高、强抗冲击能力强，防腐、防水、防虫鼠害、防电磁干扰等特性。现有技术中的电缆结构强度较差，抗拉、抗压及抗震性能不能够满足高速轨道交通的需求，为保障现代轨道交通运输过程中的人员与物资安全，需要对计轴电缆进行优化设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高性能铁路计轴电缆，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高性能铁路计轴电缆，包括缆芯以及缆芯防护组件，所述缆芯包括若干玻璃纤维绳以及多组线组；

所述缆芯防护组件包括外层防护结构以及内层防护结构，所述外层防护结构包括由内之外依次布置的第一阻燃层、屏蔽层、防水层、聚酰亚胺绕包层、钢带铠装层和外护套；

所述内层防护机构包括中心骨架，所述中心骨架的外缘沿着其长度方向呈圆周阵列周向布置多个用于放置线组的U形槽，各所述U形槽以中心骨架中心线为中心均布设置，所述线组分别置于其中一个相应的U形槽内，所述玻璃纤维绳布置在第一阻燃层与中心骨架间并与线组绞合；

所述线组包括电缆保护管以及其内部树根绞合在一起的绝缘单线，所述绝缘单项包括导体和导体外侧包覆的绝缘层，所述导体与绝缘层间设置纤膏层，用于对绝缘层与导体间隙进行填充，上述电缆保护管采用不锈钢软管，绝缘层采用硅橡胶绝缘层，所述绝缘单线及线组的绞合节距的设置范围为缆芯外径的35～55倍。

优选的，所述中心骨架采用具有柔性的低密度聚乙烯材料制成。

优选的，第一阻燃层优选采用云母带绕包层。

优选的，所述聚酰亚胺绕包层内设置有气压腔，所述气压腔间呈圆周阵列周向布置有多组气囊块，所述气压腔与气囊块内部均填充有惰性气体。

优选的，所述第一阻燃层与中心骨架间还设置有铅珠链，所述铅珠链呈圆周阵列周向布置。

优选的，所述导体包括银铜合金导体，在银铜合金导体外侧绕包有软铜束，软铜束绕包在银铜合金导体外。

优选的，所述防水层采用热熔胶拒水护层。

优选的，所述外护套采用陶瓷化硅橡胶护套。

优选的，所述屏蔽层采用铝护套屏蔽层。

优选的，缆芯中心处设置有中心加强结构，各绝缘单线以中心加强结构为中心进行绞合，所述聚酰亚胺绕包层与钢带铠装层之间或是钢带铠装层与外护套之间，设有数组外围加强结构，使得外围加强结构与中心加强结构相呼应；

所述中心加强结构包括中心加强件和中心加强件外侧的陶瓷化硅橡胶护层，外围加强结构包括外围加强件及外围加强件外侧的陶瓷化硅橡胶护层，中心加强件及外围加强件采用钢丝；

所述外围加强结构以中心加强结构中心均布设有三个，各外围加强结构之间连线构成等边三角形。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本计轴电缆具有优异的耐热性、耐寒性、耐磨性、耐臭氧、耐大气老化、抗压、抗拉、抗震、强度高等性能，有效隔绝外部电磁干扰、不易损坏等优点，信号传输稳定可靠，有效保障列车的运行安全，上述中心骨架横截面呈圆盘形结构，线组相当于嵌入U形槽内，结构稳定性高，对称性好，克服了采用十字架形状骨架时，线对不稳定，容易导致乱线，电缆的阻抗、串音、衰减等指标均不理想，以及各芯线间相互干扰严重等缺陷，有效提高了产品性能；

2)本发明创造提供的计轴电缆中，缆芯采用线组与玻璃纤维绳绞合而成，有效提高了电缆抗拉强度，缆芯外部设置的护层结构设计合理，保证电缆信号传输的稳定，使传输信号不失真、不变形，提高了电缆的安全可靠性，同时，还确保了电缆具有优越的耐温、防潮、防水、抗压、抗拉、防动物齿咬等性能，设置的纤膏层具有良好的防水效果，使得通信稳定可靠。

附图说明

图1为一种高性能铁路计轴电缆的结构示意图。

图2为一种高性能铁路计轴电缆中纤膏层的结构示意图。

图3为一种高性能铁路计轴电缆中铅珠链的结构示意图。

图4为一种高性能铁路计轴电缆中气压腔的结构示意图。

图5为一种高性能铁路计轴电缆中中心加强结构的结构示意图。

图中：1-玻璃纤维绳；2-线组；3-第一阻燃层；4-屏蔽层；5-防水层；6-聚酰亚胺绕包层；7-钢带铠装层；8-外护套；9-电缆保护管；10-导体；11-绝缘层；12-中心骨架；13-中心加强结构；14-铅珠链；15-纤膏层；16-气囊块；17-U型槽；18-气压腔；19-外围加强结构。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1-4，一种高性能铁路计轴电缆，包括缆芯以及缆芯防护组件，所述缆芯包括若干玻璃纤维绳1以及多组线组2，所述缆芯防护组件包括外层防护结构以及内层防护结构，所述外层防护结构包括由内之外依次布置的第一阻燃层3、屏蔽层4、防水层5、聚酰亚胺绕包层6、钢带铠装层7和外护套8，所述内层防护机构包括中心骨架12，所述中心骨架12的外缘沿着其长度方向呈圆周阵列周向布置多个用于放置线组2的U形槽17，各所述U形槽17以中心骨架12中心线为中心均布设置，所述线组2分别置于其中一个相应的U形槽17内，所述玻璃纤维绳1布置在第一阻燃层3与中心骨架12间并与线组2绞合；

具体的，所述线组2包括电缆保护管9以及其内部树根绞合在一起的绝缘单线，所述绝缘单项包括导体10和导体10外侧包覆的绝缘层11，所述导体10与绝缘层11间设置纤膏层15，用于对绝缘层11与导体10间隙进行填充，上述电缆保护管9采用不锈钢软管，绝缘层11采用硅橡胶绝缘层，具体的，使得电缆具有优异的耐热性、耐寒性、耐磨性、耐臭氧、耐大气老化等性能，能在-60℃至250℃下长期使用，电缆使用寿命长，而且成本低；

中心骨架12采用具有柔性的低密度聚乙烯材料制成，在成缆时，使4对线组2嵌入中心骨架的4个U型槽中，同时扭绞成型；绞线时，具有U型槽17的中心骨架，能够保证线组2不会在U型槽17中上下左右晃动，线缆成品质量得到可靠的保障，本电缆具有结构稳定性高，对称性好的特点，能有效改善电缆的阻抗、串音、衰减等指标，减少芯线间相互干扰等性能。

作为本发明实施例进一步的方案，第一阻燃层3优选采用云母带绕包层，具体的，第一阻燃层3是采用厚度不小于0.1mm的云母带通过绕包工艺制作而成的，具有高耐火、耐高温等特性，能有效防止电缆在火灾场合进一步延燃，提高电缆的耐温防火性能；

具体的，需要指出的是，为确保电缆各项电气性能指标合格，在生产过程中，缆芯中所有线组必须保持张力一致，绝缘单线及线组2的绞合节距的设置范围为缆芯外径的35～55倍。

在本实施例中，本计轴电缆具有优异的耐热性、耐寒性、耐磨性、耐臭氧、耐大气老化、抗压、抗拉、抗震、强度高等性能，有效隔绝外部电磁干扰、不易损坏等优点，信号传输稳定可靠，有效保障列车的运行安全，上述中心骨架12横截面呈圆盘形结构，线组2相当于嵌入U形槽17内，结构稳定性高，对称性好，克服了采用十字架形状骨架时，线对不稳定，容易导致乱线，电缆的阻抗、串音、衰减等指标均不理想，以及各芯线间相互干扰严重等缺陷，有效提高了产品性能。

作为本发明实施例进一步的方案，所述聚酰亚胺绕包层6内设置有气压腔18，所述气压腔18间呈圆周阵列周向布置有多组气囊块16，所述气压腔18与气囊块11内部均填充有惰性气体，具体的，惰性气体不易发生反应，避免泄露影响电缆性能。

作为本发明实施例进一步的方案，所述第一阻燃层3与中心骨架12间还设置有铅珠链14，所述铅珠链14呈圆周阵列周向布置，具体的，铅珠链8也设置为环状，增加结构重量，保持防风效果好，使得结构抗拉强度高，保持结构稳定性好，传输稳定。

作为本发明实施例进一步的方案，所述导体10包括银铜合金导体，在银铜合金导体外侧绕包有软铜束，软铜束绕包在银铜合金导体外，导体直径可根据实际需求进行调整。由此制得的电缆导体信号传输稳定可靠，抗干扰能力强、具有良好的导电性、耐磨性，有效保证列车的运行安全；

作为本发明实施例进一步的方案，所述防水层5采用热熔胶拒水护层，作为举例，防水层5采用EVA热熔胶通过高温加热的方式经成型押挤工艺制成的，它具有粘附力强，胶膜强度高，韧性好，耐温性能强等特点，将它包覆在屏蔽层外，使电缆密封性能好，耐腐蚀和防潮、阻水、防水性能更强。

作为本发明实施例进一步的方案，所述外护套8采用陶瓷化硅橡胶护套，需要指出的是，陶瓷化硅橡胶护套能够遇火烧蚀形成一层坚硬的保护层，该保护层阻挡火焰的继续燃烧，有效隔绝外界火焰，从而保护位于陶瓷化硅橡胶耐火层内的缆芯不受损坏，烧蚀时间越长，温度越高，壳体越坚硬，完全满足高速铁路对电缆的要求。

作为本发明实施例进一步的方案，所述屏蔽层4采用氩弧焊连续焊接工艺制作而成的铝护套屏蔽层，使电缆具有优越的屏蔽性能，电缆在使用过程中，不受其它外界因素的干扰，从而保证信号传输的稳定，使传输信号不失真、不变形，提高电缆的安全可靠性。

作为本发明实施例进一步的方案，所述聚酰亚胺绕包层6选用添加有纳米无机颗粒的聚酰亚胺绕包，与纯聚酰亚胺相比，该聚酰亚胺分子链与无机颗粒网络间存在化学键联系，随着纳米无机颗粒含量的增加，聚酰亚胺的热稳定性明显提高，主要是由于纳米级的无机颗粒在聚酰亚胺有机网络中形成连续的、完整的无机三维网络，两个网络以纳米无机颗粒为交联点相互贯穿，成为有机-无机互穿联网络，该互穿联网络的形成有效地限制了聚酰亚胺分子链段的受热运动，提升了对高温的耐受能力。

作为本发明实施例进一步的方案，为了进一步提高电缆的抗拉、抗弯性能，如图5所示，在一个可选的实施例中，在缆芯中心处设置有中心加强结构13，具体的，各绝缘单线以中心加强结构为中心进行绞合，在进一步改进的方案中，在聚酰亚胺绕包层6与钢带铠装层7之间或是钢带铠装层7与外护套8之间，设有数组外围加强结构19，使得外围加强结构19与中心加强结构13相呼应，对电缆结构强度有明显提升，上述结构设计可保证计轴电缆应用在工况条件较为恶劣的情况时，敷设及使用时不易扭转变形或扭断，也不易被拉伸变形或拉断；

具体的，所述中心加强结构13包括中心加强件和中心加强件外侧的陶瓷化硅橡胶护层，外围加强结构19包括外围加强件及外围加强件外侧的陶瓷化硅橡胶护层，中心加强件及外围加强件可以采用钢丝。

作为举例，外围加强结构19以中心加强结构中心(即缆芯的中心)均布设有三个，即各外围加强结构19之间连线构成等边三角形，结构稳定性非常好，有效提高了本计轴电缆的抗拉、抗压以及抗扭转的能力，在敷设及使用过程中，电缆不易打结、不易损坏。

制作时，先采用绕包工艺将事先准备好的软铜束绕包在拉制好的银铜合金导体外，并在导体外采用挤塑工艺挤塑一层硅橡胶绝缘层，完成绝缘单线的制作，再根据需求将生产好的2根或4根绝缘单线进行绞合，并在其外部包覆电缆保护管制成线组2，使4对线组2嵌入中心骨架的4个U型槽中，同时扭绞成型，之后再根据需求将生产好的数个线组2及玻璃纤维绳一起利用高速成缆机绞合制成缆芯，然后在缆芯外依次包覆第一阻燃层、屏蔽层、防水层、聚酰亚胺绕包层、钢带铠装层和外护套，即制成本高性能铁路计轴电缆。

上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种高性能铁路计轴电缆，其特征在于，包括缆芯以及缆芯防护组件，所述缆芯包括若干玻璃纤维绳以及多组线组；

所述缆芯防护组件包括外层防护结构以及内层防护结构，所述外层防护结构包括由内之外依次布置的第一阻燃层、屏蔽层、防水层、聚酰亚胺绕包层、钢带铠装层和外护套；

所述内层防护机构包括中心骨架，所述中心骨架的外缘沿着其长度方向呈圆周阵列周向布置多个用于放置线组的U形槽，各所述U形槽以中心骨架中心线为中心均布设置，所述线组分别置于其中一个相应的U形槽内，所述玻璃纤维绳布置在第一阻燃层与中心骨架间并与线组绞合；

所述线组包括电缆保护管以及其内部树根绞合在一起的绝缘单线，所述绝缘单项包括导体和导体外侧包覆的绝缘层，所述导体与绝缘层间设置纤膏层，用于对绝缘层与导体间隙进行填充，上述电缆保护管采用不锈钢软管，绝缘层采用硅橡胶绝缘层，所述绝缘单线及线组的绞合节距的设置范围为缆芯外径的35～55倍。

2.根据权利要求1所述的一种高性能铁路计轴电缆，其特征在于，所述中心骨架采用具有柔性的低密度聚乙烯材料制成。

3.根据权利要求1或2所述的一种高性能铁路计轴电缆，其特征在于，第一阻燃层优选采用云母带绕包层。

4.根据权利要求3所述的一种高性能铁路计轴电缆，其特征在于，所述聚酰亚胺绕包层内设置有气压腔，所述气压腔间呈圆周阵列周向布置有多组气囊块，所述气压腔与气囊块内部均填充有惰性气体。

5.根据权利要求4所述的一种高性能铁路计轴电缆，其特征在于，所述第一阻燃层与中心骨架间还设置有铅珠链，所述铅珠链呈圆周阵列周向布置。

6.根据权利要求5所述的一种高性能铁路计轴电缆，其特征在于，所述导体包括银铜合金导体，在银铜合金导体外侧绕包有软铜束，软铜束绕包在银铜合金导体外。

7.根据权利要求6所述的一种高性能铁路计轴电缆，其特征在于，所述防水层采用热熔胶拒水护层。

8.根据权利要求7所述的一种高性能铁路计轴电缆，其特征在于，所述外护套采用陶瓷化硅橡胶护套。

9.根据权利要求8所述的一种高性能铁路计轴电缆，其特征在于，所述屏蔽层采用铝护套屏蔽层。

10.根据权利要求9所述的一种高性能铁路计轴电缆，其特征在于，缆芯中心处设置有中心加强结构，各绝缘单线以中心加强结构为中心进行绞合，所述聚酰亚胺绕包层与钢带铠装层之间或是钢带铠装层与外护套之间，设有数组外围加强结构，使得外围加强结构与中心加强结构相呼应；

所述中心加强结构包括中心加强件和中心加强件外侧的陶瓷化硅橡胶护层，外围加强结构包括外围加强件及外围加强件外侧的陶瓷化硅橡胶护层，中心加强件及外围加强件采用钢丝；

所述外围加强结构以中心加强结构中心均布设有三个，各外围加强结构之间连线构成等边三角形。

Images