CN220753109U - 一种具备环形铜合金层的扇形钢丝复合接触线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及的一种具备环形铜合金层的扇形钢丝复合接触线，它包括线材本体，所述线材本体包括铜层，所述铜层的外部设有环形包裹的铜合金层，所述铜层的中心设有一个橡胶棒，橡胶棒外部缠绕有一层光纤和一层电阻丝，所述光纤和电阻丝交错缠绕形成缠绕层，所述缠绕层的外部设有导热绝缘层，所述导热绝缘层的外部设有两层由扇形钢丝组成的扇形钢丝绳层，相邻两个扇形钢丝之间形成槽沟；所述线材本体的两侧分别设有一个用于悬挂的沟槽，两个沟槽的对角线的下方设置橡胶棒。本实用新型提高了导电率和抗拉强度，有效地防冰除冰，并进行实时在线监测接触线的运行状态。

Description

一种具备环形铜合金层的扇形钢丝复合接触线

技术领域

本实用新型涉及线材领域，尤其涉及一种具备环形铜合金层的扇形钢丝复合接触线。

背景技术

随着电子信息技术的发展，对铜合金导电材料的综合使用性能要求越来越高，要求其在保持高强度（硬度）、韧性、耐磨性的同时，仍保持较高的导电性、导热性、耐寒性、无铁磁性等特性。

目前国内外对于接触线在强度和导电率的方面的现状：目前对铜合金导电材料的综合使用性能要求越来越高，在保持高强度（硬度）、韧性、耐磨性的同时，仍保持较高的导电性、导热性、耐寒性、无铁磁性等特性，这些优良的特性，使铜合金逐渐成为电力、信息、交通、能源、轻工及航天航空等高科技领域中使用的重要金属材料。很多场合很少以纯铜的形式应用，这是因为纯铜的强度较低( 300～500 MPa)，冷加工后虽然可以达到400 MPa，但伸长率仅为2%，在加热或一定温度下使用时，其强化效果很容易消失。所以，纯铜仅能应用于受力不大的电力、电器、电子的导电体、散热体、装饰件等。在保持纯铜的一些优良性能的前提下，尽可能提高铜的强度(硬度)和耐磨性，随即高强度高导电性铜合金逐渐被研发出来。

目前国内外对于接触线在防冰除冰方面的现状：接触网线是电气化铁路供电系统的主要元件，主要包括接触线和承力索，担负着把电能输送给电力机车使用的重要任务，对轨道机车安全运行具有关键作用。高寒低温，尤其像东北这样的高寒地区，接触线表面会出现覆冰，现有技术中解决覆冰通常是机械加人工，但除冰效率低效果差，因此急需解决高寒低温地区接触线“覆冰”的问题，做到防冰除冰。

目前国内外对于接触线在智能化监测方面的现状：目前针对接触线监测，主要还处辅设之前，检测检验，和辅设运行之后，进行人工巡视巡察，通过人工便携式的设备沿线检测接触线的运行状态，监测水平和效率低，而且很多隐患并不能及时发现，我们都知道接触线可能存在的缺陷包括裂纹、空心、夹杂等，如果不及时发现，会给列车运行安全带来巨大的隐患。

目前国内外对于接触线在铁路通信方面的现状：铁路通信网络是高速铁路的神经系统，主要服务于高速铁路行车设备间,以及设备和人员、系统间的通信；铁路通信分为有线通信和无线通信，其中有线通信包含铁路电话、通信通道，数据服务；有线通信的作用主要是作为信道,利用电线或光缆来传输信号和数据,并利用通信线路把分散的通信设备连成完整、可靠的通信网，目前我国高速铁路干线主要采用光缆进行数据传输。

综上所述，需要提供一种智能接触线，既增抗拉强度，也提高导电率，从而实现高强高导；同时可达到防冰除冰效果，可实现智能监测和铁路通信。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种具备环形铜合金层的扇形钢丝复合接触线，实现接触线的高强高、防冰除冰、智能化监测和通讯功能，将为我国高速铁路接触网设计提供了更安全更广阔的空间。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种具备环形铜合金层的扇形钢丝复合接触线，它包括线材本体，所述线材本体包括铜层，所述铜层的外部设有环形包裹的铜合金层，所述铜层的中心设有一个橡胶棒，橡胶棒外部缠绕有一层光纤和一层电阻丝，所述光纤和电阻丝交错缠绕形成缠绕层，所述缠绕层的外部设有导热绝缘层，所述导热绝缘层的外部设有两层由扇形钢丝组成的扇形钢丝绳层，相邻两个扇形钢丝之间形成槽沟。

进一步地，所述橡胶棒可替换为碳纤维棒。

进一步地，所述扇形钢丝可替换为扇形铜合金丝。

进一步地，所述线材本体的两侧分别设有一个用于悬挂的沟槽，位于接触线截面上部且左右对称的用于悬挂的两个沟槽，两个沟槽的对角线的下方设置橡胶棒。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的扇形单丝的拱形受力设计，在制造过程中心，可以效地保护智能中心线免受外力的损害；

本实用新型的接触线外部设有环形铜合金层，增加与受电弓的耐磨性，减少接触线的接触部分的磨损，从而增加接触线的使用寿命；

本实用新型的接触线实现防冰除冰和智能化在线监测的同时具有一定通讯功能，提高了导电率和抗拉强度，同时解决接触线高寒低温覆冰的难题，可以进行有效地防冰除冰，并进行实时在线监测接触线的运行状态，对运行状态进行数据收集，分析，整理，同时发现问题和隐患，达到智能监测，并及时排除隐患，确保列车的运行安全，最后还可以能承载部分通讯功能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的剖面示意图。

图3为本实用新型的接触线的防冰除冰示意图。

图4为本实用新型的接触线的光信号处理示意图。

图中：

橡胶棒1、铜层2、光纤3、电阻丝4、导热绝缘层5、扇形钢丝6、槽沟7、铜合金层8。

实施方式

为更好地理解本实用新型的技术方案，以下将结合相关图示作详细说明。应理解，以下具体实施例并非用以限制本实用新型的技术方案的具体实施态样，其仅为本实用新型技术方案可采用的实施态样。需先说明，本文关于各组件位置关系的表述，如A部件位于B部件上方，其系基于图示中各组件相对位置的表述，并非用以限制各组件的实际位置关系。

实施例

参见图1-图2，图1绘制了本实用新型的接触线的结构示意图。如图所示，一种具备环形铜合金层的扇形钢丝复合接触线，它包括线材本体，所述线材本体包括铜层2，所述铜层2的中心设有一个橡胶棒1，橡胶棒1外部缠绕有一层光纤3和一层电阻丝4，所述光纤3和电阻丝4交错缠绕形成缠绕层，所述缠绕层的外部设有导热绝缘层5，所述导热绝缘层5的外部设有两层由扇形钢丝6组成的扇形钢丝绳层；相邻两个扇形钢丝6之间形成槽沟7，使铜合金在轧制过程中填充进槽沟7。

所述铜层2的外部设有环形包裹的铜合金层8，铜合金层8的铜合金包括但不限于铜银、铜锡、铜镁、铜铬锆等铜合金。

所述线材本体的两侧分别设有一个用于悬挂的沟槽，位于接触线截面上部且左右对称的用于悬挂的两个沟槽，两个沟槽的对角线的下方设置橡胶棒1。

所述橡胶棒1为可替换为碳纤维棒。

所述扇形钢丝6可替换为扇形铜合金单丝。

以上本实用新型的各结构功能和作用如下：

铜层的作用：①导电；②承载抗拉强度，和扇形钢丝绳等一起形成接触线的整体抗拉强度。

环形铜合金层（镁铜或铜铬锆）：主要有三个作用：①导电；②承载抗拉强度，和铜、钢丝绳等一起形成接触线的整体抗拉强度；③耐磨，接触线在受电弓的高速磨擦下，要耐磨，降低磨耗和损耗。

扇形钢丝绳：包含扇形钢丝、复合棒（包括光纤、电阻丝、橡胶棒、绝缘导热层等相关附属构件）；主要有3个作用：①导电；②承载抗拉强度，和铜层一起形成接触线的整体抗拉强度；③将复合棒作为中心线，埋入扇形钢丝绳，再将扇形钢丝绳埋入铜合金接触线当中，并在生产和制造过程中，利用自身的横向硬度、扇形钢丝的形状设计和两圈钢丝层，保护复合棒中的电阻丝和光纤免受外力的损坏，从而使电阻丝和光纤无损埋入接触线。

钢丝绳槽沟的作用：使铜坯制造过程中，可以充分地填充中槽沟中，使铜和钢丝绳形成一个有机整体，从而克服铜和钢因线膨胀系数不一致而导致分离、脱落等现象。

智能中心线：主要包含电阻丝和光纤、导热绝缘层、橡胶棒等及其附属构件，充当钢丝绳的中心线，埋入钢丝绳中。

绝缘导热层的作用：①进行防冰除冰时，使电阻丝的电流独立发挥热效应；不使电流流向钢丝和铜合金，同时方便将热量传导到接触线整个表面，进行防冰除冰；②防止电阻丝和光纤受到外力的冲击时，起到缓冲和保护的作用。

橡胶棒的作用：①让电阻丝和光纤可以均匀地缠绕在橡胶棒上，防止电阻丝和光纤在埋入接触线之前拉断或损伤；②由于接触线的长度长达1500m左右，会发生蠕变，蠕变长度约为200mm左右，当发生蠕变时，电阻丝和光纤可以避免因为蠕变而拉伸，或者拉断；橡胶棒可用橡胶棒等替代。

光纤的作用：①和单色光发生器、光纤光栅、光时域反射器等部件有机构成，相当于光纤传感器；当接触线因内部有裂纹、空心、夹杂等缺陷时，经过一段时间的运行，会导致接触线的拉力改变，从而改变触线正常状态时，使单色光的光学性质，如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等发生变化，被测对象接触线的状态转变为可测的光信号，经过光纤光栅或光时域反射器等光信处理器分析处理，及时预警，发现问题及时处理，发挥全天候智能监测作用；②可用作通讯通道，分担铁路线通讯压力。

电阻丝的作用：通入电流，产生热量，但电阻丝产生的热量可以传导到接触线整个表面，使其表面温度升高，进行防冰除冰。

扇形钢丝的作用：根据在生产制造过程中，尤其是在轧制的过程中，轧制产生向右的同时，也会产生一个向心的压力，可能会对光纤和电阻丝造成损害，根据受力分析可以看到，具有两圈扇形钢丝层的钢丝绳，可以有效地保护光纤和电阻丝。

参见图3，本实用新型的具备环形铜合金层的扇形钢丝复合接触线的防冰除冰应用，包括以下内容：在高寒地带，尤其像东北这样的高寒地区，导致接触线的表面出现覆冰，由于本实用新型生产的接触线的复合棒内埋入了电阻丝，电阻丝两端接通防冰除冰的电源，电阻丝使得接触线的温度保持在5℃左右，可以实现防冰除冰，由于本实用新型的接触线的电阻丝的外层有导热绝缘层的作用，与铜的供电隔绝，不冲突，同时可以将热量传递到铜，使铜的温度升度，起到防冰除冰的作用。

参见图4，本实用新型的具备环形铜合金层的扇形钢丝复合接触线的光信号处理应用，包括以下内容：利用太阳能系统用为电源，接入单色光发生器或相关设备，单色光射入光纤，当接触线因内部裂纹，空心，夹杂等因素，导致接触线的拉力改变，从而改变触线正常状态时，被测对象接触线的状态转变为可测的光信号，使单色光的光学性质如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等发生变化，经过光纤光栅、光时域反射器等光信号处理，及时预警，发现问题及时处理，发挥全天候智能监测作用。

此外光纤的另一个重要作用，是可用作通讯通道，分担铁路线通讯压力。

以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本实用新型权利保护范围之内。

Claims (4)

1.一种具备环形铜合金层的扇形钢丝复合接触线，其特征在于：它包括线材本体，所述线材本体包括铜层（2），所述铜层（2）的外部设有环形包裹的铜合金层（8），所述铜层（2）的中心设有一个橡胶棒（1），橡胶棒（1）外部缠绕有一层光纤（3）和一层电阻丝（4），所述光纤（3）和电阻丝（4）交错缠绕形成缠绕层，所述缠绕层的外部设有导热绝缘层（5），所述导热绝缘层（5）的外部设有两层由扇形钢丝（6）组成的扇形钢丝绳层，相邻两个扇形钢丝（6）之间形成槽沟（7）。

2.根据权利要求1所述的一种具备环形铜合金层的扇形钢丝复合接触线，其特征在于：所述橡胶棒（1）可替换为碳纤维棒。

3.根据权利要求1所述的一种具备环形铜合金层的扇形钢丝复合接触线，其特征在于：所述扇形钢丝（6）可替换为扇形铜合金丝。

4.根据权利要求1所述的一种具备环形铜合金层的扇形钢丝复合接触线，其特征在于：所述线材本体的两侧分别设有一个用于悬挂的沟槽，位于接触线截面上部且左右对称的用于悬挂的两个沟槽，两个沟槽的对角线的下方设置橡胶棒（1）。