挖掘鐵路數字信號電纜潛力

    按照鐵道部《中長(cháng)期鐵路網(wǎng)規劃》，從2005年到2020年，鐵道部將投入兩萬(wàn)億資金進(jìn)行鐵路建設，平均每年投資在1000億元以上。從2004年起，鐵路固定資產(chǎn)投資開(kāi)始增加，按照中長(cháng)期規劃，從2006年開(kāi)始到2010年，估計每年都有1600億元左右的鐵路固定資產(chǎn)投資。至2020年，全國鐵路營(yíng)業(yè)里程由2004年7.2萬(wàn)公里達到10萬(wàn)公里，新增2.8萬(wàn)公里，對現有鐵路進(jìn)行電氣化改造3.5萬(wàn)公里。

    因此，在今后較長(cháng)一段時(shí)間內，鐵路等軌道交通業(yè)的大力發(fā)展，將拉動(dòng)行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈飛速發(fā)展，給行業(yè)帶來(lái)前所未有的發(fā)展機遇和新一輪投資熱。對應用于軌道交通領(lǐng)域的鐵路數字信號電纜及其系列產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，在迎來(lái)前所未有的發(fā)展機遇的同時(shí)，由于原生產(chǎn)企業(yè)的擴能、眾多具有實(shí)力的線(xiàn)纜制造企業(yè)的投資介入，使原本產(chǎn)值規模較小的信號電纜行業(yè)引發(fā)激烈的競爭，加之產(chǎn)品的市場(chǎng)準入難度很大，將會(huì )面臨新的挑戰和一定的投資風(fēng)險。

功能及應用領(lǐng)域

1.產(chǎn)品的功能

    鐵路數字信號電纜具有傳輸模擬信號（1MHz）、數字信號（2Mbit/s）、額定電壓交流750V或直流1100V及以下系統控制信息及電能的傳輸功能。適用于鐵路信號自動(dòng)閉塞系統、計軸、車(chē)站電碼化、計算機連鎖、微機監測、調度集中、調度監督、大功率電動(dòng)轉轍機等有關(guān)信號設備和控制裝置之間傳輸控制信息、監測信息和電能。

2.產(chǎn)品的應用領(lǐng)域

    目前在中國鐵路投入運營(yíng)的自動(dòng)閉塞系統有：交流計數自動(dòng)閉塞系統、4信息移頻自動(dòng)閉塞系統、18信息移頻自動(dòng)閉塞系統、法國UM71自動(dòng)閉塞系統、ZPW-2000系列（ZPW-2000、ZPW-2000A）無(wú)絕緣移頻自動(dòng)閉塞系統等8種以上的自閉系統。

    現新建鐵路，電氣化改造線(xiàn)路均使用ZPW-2000A自動(dòng)閉塞系統，其配套的電纜為內屏蔽鐵路數字信號電纜（TB/T3100.5-2004），是目前技術(shù)含量高、市場(chǎng)用量最大的尖端產(chǎn)品，行業(yè)年產(chǎn)值規模為15～20億；其它信號制式的信號電纜用量較小，且呈逐步淘汰趨勢，主要用于既有線(xiàn)路的維修、局部改造或自備線(xiàn)、支線(xiàn)等信號設備比較落后的線(xiàn)路，年行業(yè)產(chǎn)值規模據不完全統計不足10億。

    ZPW-2000A型無(wú)絕緣移頻自動(dòng)閉塞系統是在引進(jìn)法國UM71無(wú)絕緣軌道電路技術(shù)國產(chǎn)化基礎上，結合我國國情進(jìn)行提高系統安全性、系統傳輸性能及系統可靠性的技術(shù)再開(kāi)發(fā)，是鐵路運輸重載、安全、高速以及向機車(chē)信號主體化方向發(fā)展的地面基礎設備。其主要特點(diǎn)是：實(shí)現軌道電路全程斷軌的檢查，大幅度減少了調諧區分路死區長(cháng)度，對調諧單元斷線(xiàn)故障和拍頻信號干擾實(shí)現了檢查和防護，提高了系統的抗干擾水平，實(shí)現了技術(shù)上的重大突破，在傳輸安全性上有了質(zhì)的提高。并有效地提高了電氣絕緣節軌道電路傳輸長(cháng)度，使軌道電路傳輸長(cháng)度從900米提高到1500米。

    該系統2002年5月通過(guò)了鐵道部組織的技術(shù)簽定，被認定為鐵路信號系統的唯一制式。該系統用國產(chǎn)內屏蔽鐵路數字信號電纜（SPTP型）取代原法國ZCO3型電纜，突破信號傳輸“同頻不同纜”的限制，實(shí)現一根電纜內的不同屏蔽組中可同時(shí)傳輸同頻率的移頻信息，而且當線(xiàn)芯接地故障狀態(tài)下屏蔽組間串音干擾與分纜的兩根數字信號電纜（SPT型）等效，即達到了同頻同纜與同頻分纜具有同樣的傳輸性能和安全可靠性。減小了銅導體線(xiàn)徑，減少備用線(xiàn)組，加大傳輸距離，使系統性?xún)r(jià)比大幅度提高，顯著(zhù)降低工程造價(jià)，方便施工及后續維護。

主要特性

    內屏蔽鐵路數字信號電纜在滿(mǎn)足原有鐵路信號電纜指標的基礎上，提高了電纜的綜合電氣性能：交流額定電壓提高了1.5倍，電容指標降低了40%，絕緣電阻指標提高了2.3倍，同時(shí)改善了阻抗、衰減、串音等性能。

    電纜提高了線(xiàn)組間的抗干擾能力，實(shí)現了同頻同纜傳輸，而且當線(xiàn)芯接地故障狀態(tài)下屏蔽組間串音干擾與分纜的兩根信號電纜等效，有效地提高了系統的安全性。 

    電纜有較高的機械強度，良好的防腐蝕、耐寒性能、高屏蔽性能，可滿(mǎn)足電氣化鐵路對強電場(chǎng)干擾、潮濕、嚴寒等各種環(huán)境的要求以及現有信號系統最新制式、最新裝備的配套要求；同時(shí)電纜兼容其它制式的信號系統設備。另外，電纜可根據使用環(huán)境要求，具有阻燃、防白蟻的附加功能。

結構特點(diǎn)

1.絕緣單線(xiàn)

    絕緣單線(xiàn)的絕緣層為皮-泡-皮結構，共有紅、綠、白、藍四種色譜，采用目前國際上先進(jìn)的三層共擠串聯(lián)線(xiàn)制造，即導體拉制與皮-泡-皮結構的絕緣層擠制一次完成，實(shí)現了產(chǎn)品結構尺寸與性能指標的在線(xiàn)檢測與控制的精確制造，其主要優(yōu)點(diǎn)是：

    a.內皮絕緣層能與導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)泡絕緣層為氮氣物理發(fā)泡，與傳統的化學(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(zhù)四線(xiàn)組工作電容下降，線(xiàn)路傳輸衰減常數降低。

    b.外皮層使用高密度絕緣料，有良好的耐磨性和機械強度，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電纜中存在的絕緣層老化龜裂問(wèn)題。

    c.由于單線(xiàn)顏色母料僅存在于外皮層，絕緣電阻和耐電壓擊穿強度明顯提高，是普通鐵路信號電纜的3倍以上。由于單線(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現了計算機在線(xiàn)檢測與控制，單線(xiàn)結構尺寸的一致性好，工作線(xiàn)對的直流電阻差降低了50%。

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

2.四線(xiàn)組絞合

    四線(xiàn)組采用先進(jìn)的高速星絞機生產(chǎn)，每根單線(xiàn)均為主動(dòng)恒張力放線(xiàn)，特有的絞合預扭裝置、開(kāi)線(xiàn)器等針對產(chǎn)品性能指標的獨特設計，預扭裝置能有效地降低因絕緣偏心造成的電容耦合系數，使電容耦合系數達到最小值；精確的扎紗張力即要保證四線(xiàn)組結構的對稱(chēng)穩定性，又不能使皮-泡-皮結構絕緣層變形和損傷；四線(xiàn)組絞合的節距精度、線(xiàn)序、外徑控制等均是本工序的關(guān)鍵環(huán)節，也是影響產(chǎn)品性能指標的關(guān)鍵因素。

3.四線(xiàn)組單元屏蔽

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

4.成纜

    為了改善電纜的串音指標，在成纜工序中合理設計、匹配絞合節距，并實(shí)現完全退扭絞合，降低了線(xiàn)間直接系統性耦合，達到減小串音的目的。

多達四種的不同結構、不同尺寸的成纜單元，在絞制過(guò)程中如何保證纜芯的圓整、結構穩定、緊湊是成纜工序的關(guān)鍵，同時(shí)必須保證纜芯的線(xiàn)序與組序完全正確。

5.電纜鋁護套

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

    鋁護套電纜為干線(xiàn)使用電纜，用量最大，因而鋁護套工序的產(chǎn)能和質(zhì)量也是該產(chǎn)品制造過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節。用氬弧焊技術(shù)生產(chǎn)的電纜鋁護套，焊接質(zhì)量穩定可靠，可完全經(jīng)得起按相關(guān)標準進(jìn)行的彎曲試驗、擴口試驗和氣密性試驗。

性能指標

    與普通鐵路信號電纜相比，鐵路數字信號電纜通過(guò)結構的設計和工藝措施，工作電容由50nF/km降低到29nF/km，電容耦合K1平均值由 141pF/km降低到81pF/km，同時(shí)增加了阻抗、衰減、串音等二次傳輸性能指標。雖然產(chǎn)品質(zhì)量具有很大的優(yōu)勢并在技術(shù)方面有所突破，但根據實(shí)際檢測與現場(chǎng)使用情況，產(chǎn)品在以下性能指標方面還需更進(jìn)一步改進(jìn)完善。首先，產(chǎn)品使用過(guò)程中出現的導體混線(xiàn)、斷線(xiàn)與氧化；其次，絕緣層的抗張強度、斷裂伸長(cháng)率、抗壓縮性能的改進(jìn)提高；最后，現標準中部分二次參數的范圍設定并不理想，相關(guān)聯(lián)二次參數及各頻率點(diǎn)指標很難匹配到理想中值。

    特別是絕緣強度，是目前用戶(hù)（鐵道部各工程單位）、產(chǎn)品質(zhì)量監督檢測中心與生產(chǎn)廠(chǎng)家之間存在分歧并非常關(guān)注的問(wèn)題，這不僅是線(xiàn)纜制造企業(yè)面臨的一個(gè)新的技術(shù)難題，同時(shí)會(huì )因絕緣強度的改進(jìn)造成產(chǎn)品結構尺寸、性能指標與現行標準出現較大的偏差。

文章標簽：鐵路信號電纜