內(nèi)屏蔽鐵路數(shù)字信號(hào)電纜成端與接續(xù)工藝改進(jìn)

周 強(qiáng) 張 萍

內(nèi)屏蔽鐵路數(shù)字信號(hào)電纜主要是與鐵路信號(hào)系統(tǒng)中的ZPW－2000系列軌道電路及電碼化設(shè)備配套使用，用來(lái)提供電能和傳輸高頻信號(hào)。通過(guò)分析大量?jī)?nèi)屏蔽鐵路數(shù)字信號(hào)電纜故障案例，發(fā)現(xiàn)接續(xù)與成端施工環(huán)節(jié)最容易埋下故障隱患，而且此類隱患一旦演變成設(shè)備故障，往往不易查找且難以迅速恢復(fù)，一般都會(huì)因故障延時(shí)較長(zhǎng)而升級(jí)為行車事故。因此，本文重點(diǎn)分析內(nèi)屏蔽鐵路數(shù)字信號(hào)電纜接續(xù)與成端工藝的關(guān)鍵點(diǎn)與隱患點(diǎn)，并提出相應(yīng)工藝改進(jìn)建議。

1 電纜芯線接續(xù)工藝改進(jìn)

除了目前鐵路信號(hào)電纜芯線接續(xù)主要采用的壓接端子冷壓法之外，現(xiàn)采用了一種國(guó)際領(lǐng)先的液態(tài)金屬核心技術(shù)，其液態(tài)金屬材料為銦基、鉍基合金，安全無(wú)毒，不腐蝕鋁和銅，且熱導(dǎo)率高，在高于5℃的溫度條件下為液態(tài)?；谶@種液態(tài)金屬，結(jié)合先進(jìn)的工業(yè)封裝設(shè)計(jì)手段，設(shè)計(jì)開發(fā)了一種低熔點(diǎn)金屬電纜芯線連接端子，其三維結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 低熔點(diǎn)金屬電纜連接端子三維結(jié)構(gòu)示意圖

這種低熔點(diǎn)金屬電纜芯線連接端子的結(jié)構(gòu)特征在于：端子外觀為一個(gè)封閉的圓筒，兩端有能插入電纜的小孔。端子由充注低熔點(diǎn)金屬的腔體、一對(duì)硅膠密封圈、一對(duì)金屬?gòu)椘约耙粚?duì)單向卡子組成。端子腔體內(nèi)充注的低熔點(diǎn)金屬在常溫下為液態(tài)，是實(shí)現(xiàn)兩電纜導(dǎo)電連接的連接材料；硅膠密封圈置于低熔點(diǎn)金屬腔體的兩端，用于密封低熔點(diǎn)金屬，防止泄漏，同時(shí)起到防潮防水的作用；金屬?gòu)椘煞乐构枘z密封圈的松動(dòng)，進(jìn)一步保證低熔點(diǎn)金屬的密封性；單向卡子置于端子兩端，使電纜插入后不會(huì)向外脫落，起到固定電纜芯線，防止電纜芯線脫落的作用。其接續(xù)效果如圖2所示。

這種低熔點(diǎn)金屬電纜芯線連接端子的工程應(yīng)用特點(diǎn)在于：接續(xù)操作不需要使用任何工具；螺旋卡片防松設(shè)計(jì)可以提供一個(gè)很大的抗拉強(qiáng)度；由于硅膠塞具有優(yōu)越的彈性和密封效果，可以將導(dǎo)線裸露面、液態(tài)金屬與空氣隔絕，保證良好的氣密性，防止接觸面氧化，有效減少接觸電阻的產(chǎn)生；由于液體在固體表面有潤(rùn)濕性，能使導(dǎo)線與液態(tài)金屬以最大的面積接觸，接觸電阻小，可以保證端子接續(xù)后接觸電阻的穩(wěn)定。

圖2 低熔點(diǎn)金屬電纜芯線連接端子接續(xù)效果圖

2 內(nèi)屏蔽層接續(xù)工藝改進(jìn)

目前內(nèi)屏蔽層接續(xù)工藝主要有2種，一是采用雙銅環(huán)對(duì)屏蔽銅網(wǎng)和內(nèi)屏蔽層進(jìn)行壓接，此種方式的缺陷在于容易造成芯線 “皮－泡－皮”絕緣層的損傷。二是采用一截銅網(wǎng)與待接續(xù)的內(nèi)屏蔽層重疊搭接，再用塑料扎帶進(jìn)行綁扎緊固，該方式不能保證內(nèi)屏蔽層與銅網(wǎng)之間的可靠連接，尤其是當(dāng)灌入冷封膠時(shí)，冷封膠逐漸滲入到內(nèi)屏蔽層與銅網(wǎng)之間的接觸面形成絕緣層。在這種情況下，如果有外界干擾電流在內(nèi)屏蔽層上引起較大的縱向電動(dòng)勢(shì)，就會(huì)在內(nèi)屏蔽層與銅網(wǎng)的接續(xù)處造成發(fā)熱，甚至產(chǎn)生燒損電纜的嚴(yán)重后果。因此，必須采取技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)內(nèi)屏蔽層與接續(xù)銅網(wǎng)之間的可靠電氣連接。

為保證可靠接續(xù)，采用一種含有低熔點(diǎn)金屬的焊錫膏進(jìn)行快速焊接。具體方案如下：

1．將內(nèi)屏蔽層剝開2cm，在內(nèi)屏蔽層與四線組之間纏繞一圈云母紙。

2．在內(nèi)屏蔽層與接續(xù)銅網(wǎng)接頭處的接觸面上，均勻涂抹一種含有低熔點(diǎn)金屬的焊錫膏。

3．將排流線 （內(nèi)屏蔽層與四線組間或在內(nèi)屏蔽層外有一根銅導(dǎo)線稱為排流線）纏繞綁扎在銅網(wǎng)與內(nèi)屏蔽層的接頭處，起到一定的固定作用。

4．用電子氣焊槍加熱使焊錫膏熔化，實(shí)現(xiàn)內(nèi)屏蔽層、接續(xù)銅網(wǎng)、排流線三者的可靠接續(xù)。

經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)踐操作，得出 “錫膏焊接法”的特點(diǎn)：一是焊錫膏可以直接涂抹在屏蔽層與銅網(wǎng)的接觸面上，比使用普通焊錫絲操作起來(lái)更方便；二是焊錫膏含有助焊劑和焊料粉，與普通焊錫絲相比更易融化，所需加熱時(shí)間更短，四芯組外包裹云母紙，起到隔熱、防火和絕緣的作用，僅這兩點(diǎn)就可以避免損壞芯線絕緣層；三是焊錫膏在加熱過(guò)程中有較強(qiáng)的去氧化膜功能和較好的粘附性能，焊接質(zhì)量可靠。

3 成端工藝改進(jìn)

內(nèi)屏蔽鐵路數(shù)字信號(hào)電纜在結(jié)構(gòu)上與普通鐵路信號(hào)電纜相比，增加了內(nèi)屏蔽層及排流線。內(nèi)屏蔽鐵路數(shù)字信號(hào)電纜引入室外信號(hào)箱盒進(jìn)行成端時(shí)，要求將內(nèi)屏蔽層及排流線引出并接地，這就是內(nèi)屏蔽鐵路數(shù)字信號(hào)電纜成端工藝的關(guān)鍵點(diǎn)。

目前，施工單位常用的工藝，是采用銅壓接管來(lái)壓接內(nèi)屏蔽層、排流線和引出線。然而，內(nèi)屏蔽鐵路數(shù)字信號(hào)電纜芯線的 “皮－泡－皮”絕緣層在外力作用下容易損傷，作業(yè)人員難以掌握恰當(dāng)?shù)膲航恿Χ龋坏┝Χ冗^(guò)大就會(huì)損傷芯線絕緣層，如果施工時(shí)只是破皮而未完全破損，那么這一隱患點(diǎn)就難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，只會(huì)在日后的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中隨著列車震動(dòng)造成的摩擦最終破損而導(dǎo)致芯線對(duì)地絕緣不良。

因此，解決這一問題的關(guān)鍵在于施工過(guò)程中要盡量避免對(duì)芯線 “皮－泡－皮”絕緣層的擠壓。經(jīng)過(guò)大量工程實(shí)踐摸索，建議采用一種含有低熔點(diǎn)金屬的焊接材料進(jìn)行焊接，來(lái)替代原來(lái)普遍采用的銅環(huán)壓接或普通焊錫絲焊接工藝，具體操作如下：首先將內(nèi)屏蔽層與四線組剝離開，再采用一種基于低熔點(diǎn)金屬構(gòu)成的焊錫膏將7×0．52塑料銅芯線與內(nèi)屏蔽層進(jìn)行焊接，焊接完成后認(rèn)真整理內(nèi)屏蔽層，可采用棉布隔離內(nèi)屏蔽層與四線組，以防銅屏蔽層割傷芯線，由此杜絕損傷電纜芯線。

4 結(jié)束語(yǔ)

電纜芯線接續(xù)方案的核心在于采用一種常溫下呈液態(tài)的低熔點(diǎn)金屬作為接續(xù)材料，并改進(jìn)接續(xù)端子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可提高芯線接頭的密封性、導(dǎo)電性和絕緣性能，含有低熔點(diǎn)金屬的焊接材料的使用使得焊接過(guò)程的作業(yè)溫度降低、時(shí)間縮短、焊接質(zhì)量更加可靠。

［1］ 郭立冬，何愛國(guó)編著．鐵路內(nèi)屏蔽數(shù)字信號(hào)電纜施工工藝［M］．中國(guó)鐵路通信信號(hào)集團(tuán)公司信號(hào)施工工藝研究所，2006．

［2］ 楊世武等．鐵路信號(hào)電纜接地方式研究和縱向電動(dòng)勢(shì)測(cè)試［J］．儀器儀表學(xué)報(bào)，2013，34（2）：254－259