第一節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

一、鐵路用通信信號(hào)類電纜的品種

1、各類信號(hào)電纜：用于鐵路信號(hào)系統(tǒng)中有關(guān)設(shè)備與控制裝置之間的連接，可實(shí)現(xiàn)部分控制信息的傳輸及對(duì)有關(guān)設(shè)備的供電。產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：

TB/T 2476.1~.4-1993《鐵路信號(hào)電纜》

TB/T 3100-2004《鐵路數(shù)字信號(hào)電纜》

TB/T 3100.1-2004 《一般規(guī)定》

TB/T 3100.2-2004 《塑料護(hù)套鐵路數(shù)字信號(hào)電纜》

TB/T 3100.3-2004 《綜合護(hù)套鐵路數(shù)字信號(hào)電纜》

TB/T 3100.4-2004 《鋁護(hù)套鐵路數(shù)字信號(hào)電纜》

TB/T 3100.5-2004 《內(nèi)屏蔽鐵路數(shù)字信號(hào)電纜》

TB/T 3100.6-2004 《應(yīng)答器數(shù)據(jù)傳輸電纜》

2、對(duì)稱通信電纜：用于鐵路區(qū)間通信。

產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：

TB/T 1478-1983 《鐵路長(zhǎng)途通信電纜制式系列及主要技術(shù)條件》

TB/T2461-1993 《鐵路通信光纜、光電綜合纜制式系列及主要技術(shù)條件》

3、地鐵輕軌專用信號(hào)類電纜

由于我國(guó)地鐵輕軌制式繁多，信號(hào)電纜產(chǎn)品沒有確定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。存在幾大技術(shù)背景支持下的技術(shù)體制。

1）西門子信號(hào)制式：由DIN0816及德國(guó)DLK鐵路公司的技術(shù)文件為核心。地鐵輕軌產(chǎn)品另增加了阻燃等有關(guān)的特別的要求。如廣州地鐵一、二號(hào)線、南京地鐵等。

2）阿爾卡特信號(hào)制式：其有完整的電纜產(chǎn)品配套技術(shù)要求，如廣州地鐵三號(hào)線、武漢輕軌等。

3）自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系統(tǒng)，以通號(hào)集團(tuán)公司為核心，信號(hào)電纜產(chǎn)品與大鐵路接近，另增加阻燃等方面的特別要求，如大連輕軌、長(zhǎng)春輕軌等。

4）阿爾斯通為上海地鐵10號(hào)線提供全自動(dòng)CBTC信號(hào)系統(tǒng)（一種基于無線通信技術(shù)的列車控制系統(tǒng)）—URBALIS解決方案

5）其它制式，與項(xiàng)目的資金來源有關(guān)，如重慶輕軌，采用日本的有關(guān)技術(shù)，電纜產(chǎn)品參考執(zhí)行JIS標(biāo)準(zhǔn)。

二、鐵路數(shù)字信號(hào)電纜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1、絕緣單線

絕緣單線的絕緣層為皮-泡-皮結(jié)構(gòu)，共有紅、綠、白、藍(lán)四種色譜，采用目前國(guó)際上先進(jìn)的三層共擠串聯(lián)線制造，即導(dǎo)體拉制與皮-泡-皮結(jié)構(gòu)的絕緣層擠制一次完成，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸與性能指標(biāo)的在線檢測(cè)與控制的精確制造，其主要優(yōu)點(diǎn)是：

a.內(nèi)皮絕緣層能與導(dǎo)體良好的粘接在一起，保證絕緣層的防潮性和粘接牢固性；發(fā)泡絕緣層為氮?dú)馕锢戆l(fā)泡，與傳統(tǒng)的化學(xué)發(fā)泡相比泡孔小而密且互不聯(lián)通，因而具有很高的發(fā)泡度（60%左右），絕緣層的發(fā)泡意味著四線組工作電容下降，線路傳輸衰減常數(shù)降低。

b.外皮層使用高密度絕緣料，有良好的耐磨性和機(jī)械強(qiáng)度，耐環(huán)境老化性能是普通聚乙烯料的10倍以上，從根本上解決了普通鐵路信號(hào)電纜中存在的絕緣層老化龜裂問題。

c.由于單線顏色母料僅存在于外皮層，絕緣電阻和耐電壓擊穿強(qiáng)度明顯提高，是普通鐵路信號(hào)電纜的3倍以上。由于單線生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)在線檢測(cè)與控制，單線結(jié)構(gòu)尺寸的一致性好，工作線對(duì)的直流電阻差降低了50%。

d.絕緣單線制造精度高，有效地提高了產(chǎn)品的電氣性能指標(biāo)。

2、四線組絞合

四線組采用先進(jìn)的高速星絞機(jī)生產(chǎn)，每根單線均為主動(dòng)恒張力放線，特有的絞合預(yù)扭裝置、開線器等針對(duì)產(chǎn)品性能指標(biāo)的獨(dú)特設(shè)計(jì)，預(yù)扭裝置能有效地降低因絕緣偏心造成的電容耦合系數(shù)，使電容耦合系數(shù)達(dá)到最小值；精確的扎紗張力即要保證四線組結(jié)構(gòu)的對(duì)稱穩(wěn)定性，又不能使皮-泡-皮結(jié)構(gòu)絕緣層變形和損傷；四線組絞合的節(jié)距精度、線序、外徑控制等均是本工序的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是影響產(chǎn)品性能指標(biāo)的關(guān)鍵因素。

3、四線組單元屏蔽

內(nèi)屏蔽電纜中四線組單元用銅帶縱包實(shí)現(xiàn)電磁屏蔽的目的，并沿銅帶表面加添了一根銅導(dǎo)線作為排流線，以確保屏蔽層在電纜敷設(shè)施工和長(zhǎng)期使用中具有穩(wěn)定可靠的屏蔽性能。

4、成纜

為了改善電纜的串音指標(biāo)，在成纜工序中合理設(shè)計(jì)、匹配絞合節(jié)距，并實(shí)現(xiàn)完全退扭絞合，降低了線間直接系統(tǒng)性耦合，達(dá)到減小串音的目的。

多達(dá)四種的不同結(jié)構(gòu)、不同尺寸的成纜單元，在絞制過程中如何保證纜芯的圓整、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、緊湊是成纜工序的關(guān)鍵，同時(shí)必須保證纜芯的線序與組序完全正確。

5、電纜鋁護(hù)套

電纜鋁護(hù)套為采用氬弧焊技術(shù)進(jìn)行鋁帶縱包形成鋁護(hù)套。為了防止鋁護(hù)套在使用過程中的電化反應(yīng)，生產(chǎn)過程中對(duì)鋁護(hù)套表面進(jìn)行涂覆。

鋁護(hù)套電纜為干線使用電纜，用量最大，因而鋁護(hù)套工序的產(chǎn)能和質(zhì)量也是該產(chǎn)品制造過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。用氬弧焊技術(shù)生產(chǎn)的電纜鋁護(hù)套，焊接質(zhì)量穩(wěn)定可靠，可完全經(jīng)得起按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的彎曲試驗(yàn)、擴(kuò)口試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)。

第二節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)工藝特點(diǎn)或流程

鐵路信號(hào)電纜的塑料絕緣和護(hù)套是采用連續(xù)擠壓方式制成的，擠出設(shè)備采用單螺桿擠出機(jī)。在擠出過程中，裝人料斗中的塑料借助重力或加料螺旋進(jìn)入機(jī)筒，在旋轉(zhuǎn)螺桿的推力作用下向前推進(jìn)，同時(shí)塑料受到螺桿的攪拌和擠壓，并且在機(jī)筒的外熱及塑料與設(shè)備之間的剪切摩擦熱的作用下，轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)，在螺槽中形成均勻連續(xù)的料流，在到達(dá)機(jī)頭時(shí)，經(jīng)模芯和模套間的環(huán)形間隙擠包于線芯周圍，形成連續(xù)密實(shí)的絕緣或護(hù)套層。整個(gè)擠出過程可分成3個(gè)階段，即：混合、熔融和均化；擠壓成型；冷卻和固化。

一、擠出溫度的控制

在塑料擠出的過程中，物料聚集態(tài)的轉(zhuǎn)變以及物料的粘度都取決于溫度，溫度對(duì)制品的產(chǎn)量和質(zhì)量影響很大，特別是塑化情況，更能直接影響制品的物理機(jī)械性能和外觀。為使固體物料熔化成熔體，擠出物的最終溫度應(yīng)大于物料的粘流溫度，其上限溫度應(yīng)小于物料的分解溫度。

1、若在低溫下擠出有如下優(yōu)點(diǎn)：低溫下擠出的物料粘度大，容易保持原來的形狀，不易變形；由于擠出物中熱能小，所需冷卻時(shí)間短，可以縮短冷卻水槽的長(zhǎng)度；此外，溫度低還可以減少聚合物降解。

低溫下擠出的缺點(diǎn)：擠出溫度低，臨界剪切應(yīng)力、臨界剪切速率也低，這樣易形成熔體破裂，造成表面粗糙，光亮度差。鐵路信號(hào)電纜通常用聚乙烯，如果聚乙烯在擠出過程中溫度過低，其結(jié)晶度增大，那么結(jié)晶相與無定形相的邊緣上產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力就會(huì)增大，將導(dǎo)致絕緣或護(hù)套后期的開裂。另外溫度低，物料熔融段延長(zhǎng)，從均化段出來的熔體中會(huì)夾雜有固體物料，這些未熔物料和熔體一起成型于制品上，會(huì)使絕緣或護(hù)套的機(jī)械性能和電氣性能下降，同時(shí)未充分塑化的制品的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性比充分塑化的要差。

2、若在高溫下擠出有如下優(yōu)點(diǎn)：表面質(zhì)量好；機(jī)械物理性能好；擠出物粘度下降，流動(dòng)性好，擠出所消耗的功率小。不過過高的溫度將使聚合物的粘度大大降低，不適當(dāng)?shù)脑龃罅鲃?dòng)性容易引起擠出制品的形狀扭曲和收縮等。另外，溫度高到分解溫度附近時(shí)還會(huì)引起聚合物分解，以致降低產(chǎn)品物理性能或引起外觀不良等。因此物料的粘流溫度和分解溫度一樣是聚合物材料進(jìn)行成型加工的重要參數(shù)。

綜上，塑料擠出采用適當(dāng)?shù)牡蜏貢?huì)比較合適。

二、擠出溫度的設(shè)置

根據(jù)物料物態(tài)在機(jī)筒中的變化過程，擠出螺桿可以分為加料段、熔融段、均化段3段。根據(jù)螺桿各段的工作原理及物料在各段的變化，分別設(shè)定各段的溫度。

1、在加料段，首先是為顆粒狀的固體塑料提供軟化溫度，其次是以螺桿的旋轉(zhuǎn)與固定的機(jī)筒之間產(chǎn)生的剪切應(yīng)力作用在塑料顆粒上，實(shí)現(xiàn)對(duì)軟化塑料的破碎。而最主要的則是以螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生足夠大的連續(xù)而穩(wěn)定的推力和反向摩擦力，以形成連續(xù)而穩(wěn)定的擠出壓力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)塑料的攪拌與均勻混合，并初步實(shí)行熱交換，從而為連續(xù)而穩(wěn)定的擠出提供基礎(chǔ)。在此階段產(chǎn)生的推力是否連續(xù)均勻穩(wěn)定、剪切應(yīng)變率的高低、攪拌是否均勻等都直接影響擠出質(zhì)量和產(chǎn)量，所以加料段應(yīng)采用低溫。該段為輸送段，要產(chǎn)生足夠的推力才可以將料向前推送，溫度過高的話，塑料就會(huì)過早熔融，形不成“固體塞”，易導(dǎo)致塑料分解，還會(huì)造成擠出壓力波動(dòng)和塑化不均。

2、在熔融段，經(jīng)軟化并初步攪拌混合的塑料，由于螺桿的推擠作用，沿螺槽向機(jī)頭移動(dòng)，進(jìn)入熔融段。在熔融段的溫度要升高，此段熱量的來源除機(jī)筒外部加熱之外，螺桿旋轉(zhuǎn)的摩擦熱也起一定的作用。而來自加料段的推力和來自均化段的反作用力，使塑料在前進(jìn)中形成了回流，該回流產(chǎn)生在螺槽內(nèi)以及螺桿與機(jī)筒的間隙中，不但使物料進(jìn)一步均勻混合，而且使塑料熱交換作用加大，達(dá)到了表面的熱平衡。由于此階段的作用溫度已超過了塑料的流變溫度，加之作用時(shí)間較長(zhǎng)，致使塑料發(fā)生了物態(tài)的轉(zhuǎn)變，與加熱機(jī)筒接觸的物料開始熔化，在機(jī)筒內(nèi)表面形成一層聚合物熔膜，當(dāng)熔膜的厚度超過螺紋頂與機(jī)筒之間的間隙時(shí)，就會(huì)被旋轉(zhuǎn)的螺紋刮下來，聚集在推進(jìn)螺紋的前面，形成熔池。由于機(jī)筒和螺紋根部的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使熔池產(chǎn)生了物料的循環(huán)流動(dòng)，這樣才能保證塑料塑化。

3、在均化段，溫度繼續(xù)升高，塑料在熔融段已大部分塑化，而其中小部分高分子組成尚未開始塑化，這部分未塑化的粒子需要更高塑化溫度，因此，均化段的溫度升高是使塑料進(jìn)一步塑化和均化。

4、機(jī)脖溫度保持均化段溫度或稍有升高，因?yàn)樵撎幎嗫装遄兯芰系男D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)，并且有濾網(wǎng)的阻擋作用，使料流不太順暢，溫度不宜降低。

5、機(jī)頭溫度應(yīng)比機(jī)脖溫度稍有降低，因?yàn)槿垠w在此處有固定表層與機(jī)頭壁接觸，溫度高易焦燒分解。

6、?？跍囟壬吣軌蛱岣弑砻婀饬炼?，表面質(zhì)量好，但?？跍囟冗^高，不但會(huì)造成表層分解，更會(huì)造成成型冷卻困難，使產(chǎn)品難于定型，易于下垂自行形變或壓扁變形；若溫度降低，雖使制品定型容易，但易影響表面質(zhì)量。

在鐵路信號(hào)電纜實(shí)際生產(chǎn)中，通常用到不同密度的聚乙烯，盡管不同密度的聚乙烯擠出溫度控制的高低不一，但有一個(gè)普遍的規(guī)律：即從加料段起到?？谥梗加幸粋€(gè)溫度從低到高再到低的變化規(guī)律。如果擠出過程中溫度控制的不合適，塑料絕緣或護(hù)套就會(huì)產(chǎn)生很多缺陷，影響電纜的表面質(zhì)量。

鐵路信號(hào)電纜工藝流程 分析

第三節(jié) 國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 分析

一、鐵路用信號(hào)電纜

隨著鐵路的高速發(fā)展，對(duì)鐵道通信信號(hào)提出了更高的要求，通信信號(hào)向著現(xiàn)代化、數(shù)字化的方向發(fā)展，相對(duì)于電線電纜來說，也要走向數(shù)字化，鐵路數(shù)字信號(hào)電纜（SPT電纜）應(yīng)運(yùn)而生。

鐵路內(nèi)屏蔽數(shù)字信號(hào)電纜，它是與ZPW－2000A系統(tǒng)相配套的電纜產(chǎn)品。具有損耗、衰減小，傳輸容量大，信號(hào)傳輸平穩(wěn)等的諸多優(yōu)點(diǎn)，是傳統(tǒng)信號(hào)電纜向數(shù)字化邁進(jìn)的重要一步。該系統(tǒng)用國(guó)產(chǎn)內(nèi)屏蔽鐵路數(shù)字信號(hào)電纜(SPTP型)取代原法國(guó)ZCO3型電纜，突破信號(hào)傳輸“同頻不同纜”的限制，減小了銅導(dǎo)體線徑，減少備用線組，加大傳輸距離，使系統(tǒng)性價(jià)比大幅度提高，顯著降低工程造價(jià)，方便施工及后續(xù)維護(hù)。長(zhǎng)途低頻對(duì)稱通信電纜也可以在鐵路改造中大顯身手。鐵路數(shù)字通信信號(hào)光電綜合纜、綜合護(hù)套鐵路數(shù)字信號(hào)電纜、鋁護(hù)套鐵路數(shù)字信號(hào)電纜、計(jì)軸綜合電纜、綜合屏蔽信號(hào)電纜也都可以應(yīng)用在鐵路通信信號(hào)領(lǐng)域。其中計(jì)軸電纜可以應(yīng)用在計(jì)軸疊加雙軌自動(dòng)閉塞系統(tǒng)中。另外，按照鐵路提速要求，信號(hào)和通信系統(tǒng)的傳輸通道點(diǎn)式應(yīng)答器數(shù)據(jù)傳輸電纜、單晶銅音頻電纜、安放漏泄同軸電纜、GSM-R鐵路數(shù)字集群無線通信專用漏泄同軸電纜等鐵路專用電纜也將被大量采用。

電力牽引用的接觸線（電車線）在電氣化鐵路、城市軌道交通（地鐵、輕軌、無軌電車）、工礦電氣運(yùn)輸和起重系統(tǒng)等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。目前我國(guó)接觸線的年用量約在5000t左右。我國(guó)鐵路電氣化，尤其準(zhǔn)高速和高速鐵路的發(fā)展為生產(chǎn)和即將生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)價(jià)廉接觸網(wǎng)導(dǎo)線及相關(guān)配件的產(chǎn)業(yè)部門帶來極大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

軌道應(yīng)答器電纜是一種沿軌道敷設(shè)的增強(qiáng)型信號(hào)銅纜，用于傳輸列車位置、長(zhǎng)度、車廂節(jié)數(shù)等重要信息。這些信息將由自動(dòng)列車控制（ATC）系統(tǒng)收集，并通過異頻雷達(dá)收發(fā)機(jī)（即“軌道應(yīng)答器”）傳遞給司機(jī)和列車控制中心。隨著鐵路交通流量的不斷增大，軌道應(yīng)答器電纜在維持高度安全性方面起著重要作用。

需要新開發(fā)的與軌道電路數(shù)字化、站內(nèi)提速及重載配套電纜，以及用于磁懸浮高速列車寬頻數(shù)字移動(dòng)通信、高速鐵路的車地通信的專用電纜，也將有誘人的市場(chǎng)前景。

鐵路機(jī)車用綜合控制屏蔽電纜不但有良好的環(huán)保性、柔軟性、耐高溫、阻燃等特點(diǎn)，而且還引用了新的設(shè)計(jì)思路，采用兩層屏蔽結(jié)構(gòu)，避免了外界電力場(chǎng)、信號(hào)對(duì)該電纜傳輸?shù)男盘?hào)干擾，同時(shí)其內(nèi)部產(chǎn)生的電力場(chǎng)也不會(huì)對(duì)自身傳輸?shù)男盘?hào)以及外界信號(hào)產(chǎn)生干擾，從而保證了自身傳輸信號(hào)與鐵路沿線眾多信號(hào)的共有。

二、城市軌道交通

目前我國(guó)正處于軌道交通建設(shè)的繁榮時(shí)期，中國(guó)已經(jīng)成為世界上最大的城市軌道交通市場(chǎng)。

城市軌道機(jī)車用電線電纜主要是阻燃型，這是就其安全性和工作環(huán)境所決定的，這就為各類阻燃型電線電纜提供了廣闊的市場(chǎng)。地鐵區(qū)間隧道、地鐵車站、設(shè)備安裝、消防等建設(shè)則需要大量的電力電纜（軌道交通通常采用強(qiáng)電方式進(jìn)行動(dòng)力供給）、通信電纜、隧道特殊用電纜以及漏泄和射頻電纜等。隧道和地鐵車站用照明電線電纜也是一大亮點(diǎn)。

由于地形因素和經(jīng)濟(jì)因素等限制，軌道交通通常使用隧道避開復(fù)雜地形。當(dāng)今，TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)作為機(jī)車無線調(diào)度系統(tǒng)，必然受到很大程度影響。為了解決這一矛盾，在系統(tǒng)中引入了直放站。軌道交通通常采用強(qiáng)電方式（DC750、DC1500、AC27500或AC25000）進(jìn)行動(dòng)力供給，因此，必須考慮強(qiáng)電對(duì)漏泄電纜的干擾問題，通過使用漏泄電纜解決隧道中TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)覆蓋。為此，這種漏泄電纜的市場(chǎng)前景是非常廣闊的。

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