CN205722940U - 能监测张拉应力变化的贯通地线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能监测张拉应力变化的贯通地线，包括缆芯和设置于缆芯外的金属外护套，所述缆芯由若干根金属导体相互绞合而成，在缆芯中设置有压电传感器。所述压电传感器位于缆芯的中心位置，金属导体绞合于该压电传感器的外周。所述压电传感器包括钢索芯，在钢索芯上胶粘有压电薄膜，在所述压电薄膜外依次包覆有内护层和屏蔽层，在该屏蔽层上挤包有外护层。所述压电薄膜通过胶粘层胶粘于钢索芯上。所述压电薄膜沿钢索芯长度方向间隔设置。本实用新型能准确监测地线张拉应力变化，有效预防地线断裂损坏，实现了从地线断裂后的报警修复到防范预警的转换，特别适用于具有高可靠性、高安全性要求的铁路综合共用接线系统中。

Description

能监测张拉应力变化的贯通地线

技术领域

本实用新型涉及一种铁路综合接地系统中使用的接地电缆，尤其涉及一种能够监测张拉应力变化的贯通地线。

背景技术

铁路贯通地线系统是保障铁路行车安全，实现列车高速、重载、通信信号技术数字化智能化的关键设施，铁路贯通地线则是铁路贯通地线系统的关键部分之一。铁路贯通地线通过保证全线路电气设备和接线的同电位，消除了因不同设备之间的电位差引起的不平衡电流，满足了大型接地系统长期良好接地电阻值的要求，实现了对人员和设备的有效保护。

在人为和不可抗拒的外力作用下，铁路贯通地线很可能会造成断裂损坏，如果不能及时发现并实施维护会影响信号传输系统技术参数的准确控制和信息传输信号控制的可靠性，给高速铁路的安全留下隐患。及时发现贯通地线断裂状况及运行状态是保证铁路系统可靠、安全的基础和保障，尤其是随着铁路无砟轨道、信号系统设备综合接地、“四电”集成的广泛应用，接地系统的安全性越来越重要，贯通地线的作用显得更加关键。

目前解决贯通地线断线最常用的技术手段是在贯通地线的铜铰线中加入一根或一根以上的信号报警线。如本申请人申请的国家专利“高安全护套贯通地线”，专利号：201120244011.6；正常情况下信号线报警处于导通状态，显示正常，当贯通地线在外力作用下断裂后，其信号线也会呈开路状态，报警设备发出断线报警信号，但这种报警线往往仅能反映贯通地线是否断裂，不能确定断点位置。中国专利“一种远程监控断线报警贯通地线”，专利号：201220385635.4中的报警单元则是由两根绝缘单线绞合而成，当贯通地线受外力作用断裂时，该报警单元内的两根绝缘单线之间的工作电容发生变化，监测设备可根据变化的工作电容值自动计算出断点位置并进行报警，方便维修人员的快速定位和快速修复，这种具有两根绝缘单线的报警单元既能区别是否断线，还可以确定断线的位置。但是不管单根绝缘线或两根绝缘线的报警线均只能在贯通地线断裂后作出报警反映，而不能监测贯通地线的实时状况，尤其不能监测和控制造成贯通地线断裂的主要原因——拉力大小的变化状态。

实用新型内容

针对现有技术所存在的上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能准确监测地线张拉应力变化，有效预防地线断裂损坏的能监测张拉应力变化的贯通地线。

为了解决上述技术问题，本实用新型的一种能监测张拉应力变化的贯通地线，包括缆芯和设置于缆芯外的金属外护套，所述缆芯由若干根金属导体相互绞合而成，在缆芯中设置有压电传感器。

在上述结构中，由于在缆芯中设置有压电传感器，当贯通地线受到意外机械作用或地线轴向拉伸力变化时，压电传感器会将这些应力变化的机械信号转换为电信号传输至监控设备并发出预警信号，使人们能及时干预和处理，避免断线等故障发生，从而变传统的事后损坏处理为事前预防，以保证了贯通地线始终处于安全可靠的工作状况，有效地确保了列车运行。

本实用新型的优选实施方式，所述压电传感器位于缆芯的中心位置，金属导体绞合于该压电传感器的外周。所述压电传感器包括钢索芯，在钢索芯上胶粘有压电薄膜，在所述压电薄膜外依次包覆有内护层和屏蔽层，在该屏蔽层上挤包有外护层。采用压电薄膜作为压电传感器更能及时反映贯通地线弯曲、拉伸和压缩应力的变化，准确感知贯通地线的异常应力变化。压电薄膜不仅轻薄、柔软、灵敏度极好，而且具有很强的机械韧性，直接贴附在钢丝上又不会对贯通地线及钢索芯的弯曲和布线造成影响。钢索芯随压电传感器位于缆芯的中心位置，既大大增强了贯通地线的抗拉机械强度，弥补了铜质缆芯机械强度相对较弱的不足，使贯通地线具有更好的机械性能，又能使贯通地线在整个截面上的受力更加合理。

本实用新型的进一步实施方式，所述压电薄膜通过胶粘层胶粘于钢索芯上。所述压电薄膜沿钢索芯长度方向间隔设置。当钢索芯随贯通地线被拉伸压缩或弯曲时，粘附于钢索芯上的压电薄膜受到力的作用产生相应电荷，使机械变化转换为电信号传输给监测设备发生指示信号。沿长度方向间隔设置的压电薄膜能反映不同区段贯通地线的张力变化，并针对不同区段发出预期信号。

本实用新型的优选实施方式，所述钢索芯为单根钢丝或钢丝束；所述屏蔽层为镀锡丝编织层。采用钢丝或钢丝束能使贯通地线既具有极好的抗拉性能，又具有良好的柔性。镀锡铜丝编织层的屏蔽结构具有屏蔽效果好、柔性好的双重优点。压电薄膜外的屏蔽层，能有效避免外部电磁场对压电信号的干扰，保证压电信号的准确可靠获取。

本实用新型优选实施方式，所述金属外护套为铜合金护套，在该金属外护套上包覆有耐腐层。铜合金护套不仅具有良好的导电性能，而且具有较好耐腐性和地域适应性。在金属外护套上设有耐腐层，能有效地提高贯通地线在各种土壤环境中的适应性，具有较好的耐腐、环保性能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型能监测张拉应力变化的贯通地线作进一步说明。

图1是本实用新型能监测张拉应力变化的贯通地线一种具体实施方式的截面结构示意图；

图2是图1所示实施方式中的压电传感器放大结构示意图；

图3是本实用新型能监测张拉应力变化的贯通地线另一种具体实施方式的截面结构示意图。

图中，1—缆芯、2—金属导体、3—压电传感器、31—钢索芯、32—胶粘层、33—压电薄膜、34—内护层、35—屏蔽层、36—外护层、4—金属外护套、5—耐腐层。

具体实施方式

如图1所示的能监测张拉应力变化的贯通地线，该贯通地线包括18根铜质的金属导体2，金属导体2通过层绞或同心绞合于一起形成缆芯1，在缆芯1上包裹有金属外护套4，该金属外护套4为铜合金护套，铜合金护套的材料为铜锌合金。在金属外护套4上还包覆有耐腐层5，该耐腐层5的材料为导电塑料。在缆芯1中设置有压电传感器3，压电传感器3位于缆芯1的中心位置，金属导体2则绞合于压电传感器4的外周。

如图2所示，缆芯1中的压电传感器3包括有钢索芯31，在钢索芯31上通过胶粘层32贴附有压电薄膜33，即包覆于钢索芯31外周的压电薄膜33与钢索芯31之间设有胶粘层32。压电薄膜33是由共聚物聚偏氟乙烯（PVDF）材料而制成，它具有很高的压电性能和极佳的柔顺性。钢索芯31既可是单根钢丝，也可以是若干钢丝绞合而成。压电薄膜33沿钢索芯的长度方向间隔地设置有多片压电薄膜，以监测不同地线区段的拉伸、压缩、弯曲等机械应力。各片压电薄膜均与监测设备电连接，在压电薄膜33外设有内护套34。在内护套34上设有屏蔽层35，该屏蔽层35由镀锡铜丝编织而成，在屏蔽层35上包覆有外护层36。内护套34和外护层36均以聚乙烯为材料。

图3所示实施方式中除缆芯1的金属导体2的根数及耐腐层与上述实施例不同外，其他均相同。该实施例中在压电传感器3的外周绞合有6根金属导体2，金属导体2也以铜为材料。在缆芯1的外周包覆有合金铜质的金属外护套5、在金属外护套5上喷涂有导电陶瓷而形成的耐腐层6。

以上对本实用新型专利的特定实施例进行图示和说明，但本实用新型专利不仅仅限于以上实例，凡根据本实用新型专利所作的等效变换，都应在本实用新型专利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种能监测张拉应力变化的贯通地线，包括缆芯（1）和设置于缆芯（1）外的金属外护套（5），其特征在于：所述缆芯（1）由若干根金属导体（2）相互绞合而成，在缆芯（1）中设置有压电传感器（3）。

2.根据权利要求1所述的能监测张拉应力变化的贯通地线，其特征在于：所述压电传感器（3）位于缆芯（1）的中心位置，金属导体（2）绞合于该压电传感器（3）的外周。

3.根据权利要求1或2所述的能监测张拉应力变化的贯通地线，其特征在于：所述压电传感器（3）包括钢索芯（31），在钢索芯（31）上胶粘有压电薄膜（33），在所述压电薄膜（33）外依次包覆有内护层（34）和屏蔽层（35），在该屏蔽层（35）上挤包有外护层（36）。

4.根据权利要求3所述的能监测张拉应力变化的贯通地线，其特征在于：所述压电薄膜（33）通过胶粘层（32）胶粘于钢索芯（31）上。

5.根据权利要求3所述的能监测张拉应力变化的贯通地线，其特征在于：所述压电薄膜（33）沿钢索芯（31）长度方向间隔设置。

6.根据权利要求3所述的能监测张拉应力变化的贯通地线，其特征在于：所述钢索芯（31）为单根钢丝或钢丝束；所述屏蔽层（35）为镀锡丝编织层。

7.根据权利要求1所述的能监测张拉应力变化的贯通地线，其特征在于：所述金属外护套（5）为铜合金护套，在该金属外护套（5）上包覆有耐腐层（6）。

8.根据权利要求7所述的能监测张拉应力变化的贯通地线，其特征在于：所述耐腐层（6）为导电塑性层。

9.根据权利要求7所述的能监测张拉应力变化的贯通地线，其特征在于：所述耐腐层（6）为导电陶瓷喷涂层。