一种多层复合增强屏蔽型综合计轴电缆的制作方法

1.本实用新型涉及电缆制造领域，具体地说是一种多层复合增强屏蔽型综合计轴电缆。


背景技术：

2.综合计轴电缆是两种导体直径线组共存的一种电缆，即通信四线组导体直径为0.9mm；信号四线组、信号对线、信号单线导体直径为1.0mm。其中通信四线组作为计轴数据传输通道，适用于音频信息（数据信号、模拟信号）的传输；信号四线组主要用于调度、监测、机车等工频或直流供电传输和音频范围内信息的传输；
3.目前铁路列车信号控制系统广泛使用的是移频自动闭塞系统，采用的是集中发送方式，在这一过程中，轨道电路会产生邻线干扰，一种是传输的对称电缆之间产生串音干扰，另一种是轨道中传输的是交流信号，轨道互感和大地漏泄而造成邻线干扰，通信四线组和信号四线组在同缆传输时互相影响，出现信号串音干扰，严重时会破坏正常的通信，给铁路行车安全带来隐患。
4.通信线组组内和组间串音干扰主要是由于芯线结构不对称和四线组之间的节距搭配不合理造成的。
5.综合计轴电缆在终端设备测试发现计轴信号（通信组信号）有干扰，针对这一问题，首先我们对电缆内部结构和外部电磁环境进行分析，计轴线路的电磁干扰主要是电缆内部芯线之间的串音干扰和牵引电流的电磁干扰，从电缆的结构和现场敷设情况发现可能存在以下问题：
6.1.通信四线组内棕-白工作对和蓝-绿工作对之间会产生组内串音干扰。
7.2.通信四线组之间会产生组间串音干扰。
8.3.牵引电流的电磁感应会引起干扰电流，对计轴电缆产生电磁干扰。


技术实现要素：

9.本实用新型的目的在于提出一种多层复合增强屏蔽型综合计轴电缆，用于城市轨道用复合增强屏蔽型综合计轴电缆，能够消除或改善综合计轴电缆的串音干扰和电磁干扰。
10.为实现上述目的，本实用新型所述一种多层复合增强屏蔽型综合计轴电缆，包括缆芯结构和缆芯保护套，所述缆芯保护套裹覆于缆芯结构外，所述缆芯结构包括通信线组与信号线组，信号线组以通信线组为中心呈环形分布；
11.所述缆芯结构中通信线组与信号线组之间设置有铜线编织屏蔽层；
12.通信线组由绝缘线芯结构対绞组成，信号线组由信号四线组、信号对线组、信号单线的组合或任一组成；
13.所述绝缘线芯结构包括金属线芯及共挤绝缘层；共挤绝缘层由内到外依次设置有内皮层、发泡层、外皮层组成；
14.所述缆芯保护套由内到外依次设置有缆芯绝缘包带层、铝护层、铠装层、外护套。
15.所述绝缘线芯结构対绞，其外部设置通信线组屏蔽层形成屏蔽通信线组，所述通信线组屏蔽层由内到外依次设置有绕包压纹绝缘包带层、纵包轧纹带层、绕包本色绝缘层、泄流导线层、绕包有色绝缘层。
16.所述缆芯结构中通信线组内対绞的绝缘线芯结构至少设置有一组；所述缆芯结构中信号线组的信号四线组、信号对线组、信号单线均匀布置，且结构对称。
17.所述缆芯结构中通信线组与信号线组之间还设置有绝缘衬层，绝缘衬层设置于铜线编织屏蔽层的外部。
18.所述金属线芯为铜导体；发泡层为发泡聚烯烃；所述绝缘线芯结构为绝缘单线。
19.本实用新型所述一种多层复合增强屏蔽型综合计轴电缆的制备方法，制作步骤如下：
20.a、缆芯结构制作：
21.a.金属线芯外套设“皮-泡-皮”物理发泡聚烯烃三层共挤绝缘层组成绝缘线芯结构，所述“皮-泡-皮”物理发泡聚烯烃三层共挤绝缘层由内到外依次设置有内皮层、发泡层、外皮层组成；
22.b.两根绝缘线芯结构绞合成对线组，对线组绞合节距不大于300mm，均为左向绞合，该对线组外设置绕包压纹绝缘包带层、纵包轧纹带层、绕包本色绝缘包层、泄流导线层、绕包有色绝缘包层形成屏蔽通信线组；四个屏蔽通信线组经过成缆绞合后成屏蔽通信四线组星形结构；
23.c.所述绕包压纹绝缘包带层采用重叠绕包，绕包重叠率为带宽的10%～20%；
24.d.所述绕包本色绝缘包层、绕包有色绝缘包层采用纵包，纵包搭盖不小于带宽的20%；
25.e.屏蔽通信四线组星形结构外设置铜线编织屏蔽层，铜线编织屏蔽层外设置绝缘衬层；绝缘衬层外均匀布置信号线组，信号线组结构对称，信号线组由信号四线组、信号对线组、信号单线的组合或任一组成；
26.f.设置铜线编织屏蔽层、绝缘衬层的有屏蔽通信四线组星形结构与信号线组绞合后成为缆芯结构，缆芯结构外设置缆芯保护套；
27.b、缆芯保护套制作：
28.缆芯保护套包括缆芯绝缘包带层、铝护层、铠装层、外护套；
29.a.在缆芯结构外依次绕包缆芯绝缘包带层、纵包铝护层、间隙绕包铠装层、挤塑外护套；
30.b.缆芯绝缘包带层与铝护层之间设置隔热层，所述隔热层采用电缆专用聚乙烯料挤包，挤塑温度为160～220℃；所述铝护层为厚度不低于1.5mm的铝带；
31.c.铝护层与铠装层之间设置内衬层，所述内衬层为均匀涂覆的热熔胶，所述热熔胶挤包厚度为1.0mm的聚乙烯料挤包，起缓冲和垫层、防止在铝护层工序烫伤缆芯作用，挤塑温度在140～210℃，耐压等级大于ac 8kv；
32.d.铠装层为在内衬层外间隙绕包双层高导磁钢带，外层高导磁钢带覆盖内层高导磁钢带间隙；
33.e.铠装层外挤塑外护套，所述外护套采用材质为热塑性聚乙烯护套料或无卤低烟
阻燃聚烯烃护套料，挤塑温度为120～220℃，挤塑经过机头模具后进入水温在50～60℃的热水冷却，然后进入水温在30～40℃温水冷却，最后进入常温水冷却后外护套冷却成型，制成城市轨道交通用计轴电缆。
34.所述信号线组绞合节距为缆芯结构外径的20倍～30倍。
35.所述纵包轧纹带层为纵包轧纹单面裸铜带。
36.本实用新型所述一种多层复合增强屏蔽型综合计轴电缆，其有益效果在于：本实用新型所述电缆能够减小工作线对的工作电容，减小线路衰减，工作电容提高；通过合理设置绞合节距，降低线间电容耦合，消除通信线组组间串音干扰；电容耦合提高，对地电容不平衡提高；通信对线组采用单元屏蔽形式，电缆内部线组间抗干扰性能好，每个传输线组都有金属屏蔽层，实现同频同缆传输通信线组间信号相互不干扰；电缆的结构有效防止外界电磁干扰。
附图说明
37.图1为缆芯结构示意图；
38.图2为缆芯保护套示意图；
39.图3为通信线组结构示意图；
40.图4为绝缘线芯结构示意图；图5中（a）为棕/白对线组（2
×
0.9mm）图；（b）为绿/蓝对线组（2
×
0.9mm）图；
41.图6为屏蔽通信四线组星形结构截面示意图；
42.图中：1-金属线芯、2-内皮层、3-发泡层、4-外皮层、5-共挤绝缘层、6-绝缘线芯结构；
43.7-通信线组、7-1-信号线组、8-绕包压纹绝缘包带层、9-纵包轧纹带层、10绕包本色绝缘层、10-1泄流导线层、11-绕包有色绝缘层、12-屏蔽通信线组；
44.12-屏蔽通信线组、13-屏蔽通信四线组星形结构、14-铜线编织屏蔽层、15-绝缘衬层、16-缆芯结构、17-缆芯保护套、18-缆芯绝缘包带层、19-隔热层、20-铝护层、21-内衬层、22-铠装层、23-外护套、24-信号单线、25-信号对线组、26-信号四线组。
具体实施方式
45.实施例1
46.如图1-5所示，本实用新型所述一种多层复合增强屏蔽型综合计轴电缆，包括缆芯结构16和缆芯保护套17，所述缆芯保护套17裹覆于缆芯结构16外，所述缆芯结构16包括通信线组7与信号线组7-1，信号线组7-1以通信线组7为中心呈环形分布；
47.所述缆芯结构16中通信线组7与信号线组7-1之间设置有铜线编织屏蔽层14；
48.通信线组7由绝缘线芯结构6対绞组成，信号线组7-1由信号四线组26、信号对线组25、信号单线24的组合或任一组成；
49.所述绝缘线芯结构6包括金属线芯1及共挤绝缘层5；共挤绝缘层5由内到外依次设置有内皮层2、发泡层3、外皮层4组成；
50.所述缆芯保护套17由内到外依次设置有缆芯绝缘包带层18、铝护层20、铠装层22、外护套23。
51.所述绝缘线芯结构6対绞，其外部设置通信线组屏蔽层形成屏蔽通信线组12，所述通信线组屏蔽层由内到外依次设置有绕包压纹绝缘包带层8、纵包轧纹带层9、绕包本色绝缘层10、泄流导线层10-1、绕包有色绝缘层11。
52.所述缆芯结构16中通信线组7内対绞的绝缘线芯结构6至少设置有一组；所述缆芯结构16中信号线组7-1的信号四线组26、信号对线组25、信号单线24均匀布置，且结构对称。
53.所述缆芯结构16中通信线组7与信号线组7-1之间还设置有绝缘衬层15，绝缘衬层15设置于铜线编织屏蔽层14的外部。
54.所述金属线芯1为铜导体；发泡层3为发泡聚烯烃；所述绝缘线芯结构6为绝缘单线。
55.实施例3
56.本实用新型所述一种多层复合增强屏蔽型综合计轴电缆的制备方法，制作步骤如下：
57.a、缆芯结构16制作：
58.a.金属线芯1外套设“皮-泡-皮”物理发泡聚烯烃三层共挤绝缘层组成绝缘线芯结构6，所述“皮-泡-皮”物理发泡聚烯烃三层共挤绝缘层由内到外依次设置有内皮层2、发泡层3、外皮层4组成；
59.b.两根绝缘线芯结构6绞合成对线组，对线组绞合节距为300mm，均为左向绞合，该对线组外设置绕包压纹绝缘包带层8、纵包轧纹带层9、绕包本色绝缘包层10、泄流导线层10-1、绕包有色绝缘包层11形成屏蔽通信线组12；四个屏蔽通信线组12经过成缆绞合后成屏蔽通信四线组星形结构13；所述纵包轧纹带层9为纵包轧纹单面裸铜带；
60.c.所述绕包压纹绝缘包带层8采用重叠绕包，绕包重叠率为带宽的10%～20%；
61.d.所述绕包本色绝缘包层10、绕包有色绝缘包层11采用纵包，纵包搭盖为带宽的20%；
62.e.屏蔽通信四线组星形结构13外设置铜线编织屏蔽层14，铜线编织屏蔽层14外设置绝缘衬层15；绝缘衬层15外均匀布置信号线组7-1，信号线组7-1结构对称，信号线组7-1由信号四线组26、信号对线组25、信号单线24的组合组成；
63.f.设置铜线编织屏蔽层14、绝缘衬层15的有屏蔽通信四线组星形结构13与信号线组7-1绞合后成为缆芯结构16，缆芯结构16外设置缆芯保护套17；所述信号线组7-1绞合节距为缆芯结构16外径的20倍～30倍；
64.b、缆芯保护套17制作：
65.缆芯保护套17包括缆芯绝缘包带层18、铝护层20、铠装层22、外护套23；
66.a.在缆芯结构16外依次绕包缆芯绝缘包带层18、纵包铝护层20、间隙绕包铠装层22、挤塑外护套23；
67.b.缆芯绝缘包带层18与铝护层20之间设置隔热层19，所述隔热层19采用电缆专用聚乙烯料挤包，挤塑温度为160～220℃；所述铝护层20厚度为1.5mm的铝带；
68.c.铝护层20与铠装层22之间设置内衬层21，所述内衬层21为均匀涂覆的热熔胶，所述热熔胶挤包厚度为1.0mm的聚乙烯料挤包，起缓冲和垫层、防止在铝护层20工序烫伤缆芯作用，挤塑温度在140～210℃，耐压等级大于ac 8kv；
69.d.铠装层22为在内衬层21外间隙绕包双层高导磁钢带，外层高导磁钢带覆盖内层
高导磁钢带间隙；
70.e.铠装层22外挤塑外护套23，所述外护套23采用材质为热塑性聚乙烯护套料或无卤低烟阻燃聚烯烃护套料；
71.采用热塑性聚乙烯护套料，挤塑温度为150～220℃；
72.采用无卤低烟阻燃聚烯烃护套料，挤塑温度为120～160℃，挤塑经过机头模具后进入水温在50～60℃的热水冷却，然后进入水温在30～40℃温水冷却，最后进入常温水冷却后外护套冷却成型，制成城市轨道交通用计轴电缆。
73.实施例3
74.本实用新型所述一种多层复合增强屏蔽型综合计轴电缆，结构同实施例1；所述电缆使用时：
75.1、减小绝缘线芯结构6工作线对的工作电容，减小线路衰减；
76.绝缘线芯结构6内共挤绝缘层5由“皮-泡-皮”物理发泡聚烯烃三层共挤形成；绝缘线芯结构6为“皮-泡-皮”物理发泡聚烯烃绝缘线芯，能够绝缘电阻提高到10000mω
·
km，工作电容提高到28
±
2nf/km；
77.2、消除通信线组7为四线组时组间串音干扰：
78.棕-白，蓝-绿工作对在同一四线组内，屏蔽通信四线组星形结构13为对绞结构，两回路间结构对称使得电容耦合平衡消除串音干扰，工作对通过设置不同的节距，消除组内串音干扰；
79.本实用新型电缆通信线组采用对绞结构，每一线对都能够作为一个计轴信号的传输通道，通过设置绞合节距，降低线间电容耦合，消除通信线组7组间串音干扰；电容耦合提高到45pf/km，对地电容不平衡提高到432pf/km；
80.3、改善线组之间串间干扰：
81.通信线组7采用单元屏蔽形式，电缆内部线组间抗干扰性能好，每个传输线组都有金属屏蔽层即纵包轧纹带层9为纵包轧纹单面裸铜带，实现同频同缆传输通信线组间信号相互不干扰；
82.通信线组7、信号线组7-1按层分开，能够防高压输电线及电气化铁路馈电线对通信组的影响，有效防止外界电磁干扰；
83.4、改善电缆抗外界电磁干扰：
84.采用多层组合屏蔽结构，电缆理想屏蔽系数提高至0.1，提高电缆抗外界电磁干扰能力；
85.5、电缆接地：
86.缆芯保护套17的接地电阻小，屏蔽效果提高，缆芯保护套17的接地方式为多点接地，能够降低缆芯保护套17的接触电阻，降低电磁干扰对计轴线路的影响；
87.6、确定本实用新型产品通信组（计轴组）串音干扰指标见表1；
88.6.1本实用新型与原产品通信组电气性能指标对比见表1；
89.表1 本实用新型与现有市售产品通信组电气性能
[0090][0091]
注：表中黄色底纹为提高或增加指标。
[0092]
6.2电缆通信组现场测试串音干扰和电磁干扰对比见表2；
[0093]
表2 电缆通信组串间干扰和电磁干扰对比
[0094][0095]
本实用新型城市轨道交通用复合增强屏蔽型综合计轴电缆确定了串音指标，并且进行现场试验验证，通过测试通信组串音干扰和电缆抗电磁干扰屏蔽性能，和原有产品相比，综合计轴电缆的计轴信号干扰问题得到了明显的改善。另外，还要合理选择综合计轴电缆接地方式，尽可能降低电磁干扰对计轴线路的影响。

技术特征：
1.一种多层复合增强屏蔽型综合计轴电缆，包括缆芯结构（16）和缆芯保护套（17），所述缆芯保护套（17）裹覆于缆芯结构（16）外，其特征在于：所述缆芯结构（16）包括通信线组（7）与信号线组（7-1），信号线组（7-1）以通信线组（7）为中心呈环形分布；所述缆芯结构（16）中通信线组（7）与信号线组（7-1）之间设置有铜线编织屏蔽层（14）；通信线组（7）由绝缘线芯结构（6）対绞组成，信号线组（7-1）由信号四线组（26）、信号对线组（25）、信号单线（24）的组合或任一组成；所述绝缘线芯结构（6）包括金属线芯（1）及共挤绝缘层（5）；共挤绝缘层（5）由内到外依次设置有内皮层（2）、发泡层（3）、外皮层（4）组成；所述缆芯保护套（17）由内到外依次设置有缆芯绝缘包带层（18）、铝护层（20）、铠装层（22）、外护套（23）。2.如权利要求1所述一种多层复合增强屏蔽型综合计轴电缆，其特征在于：所述绝缘线芯结构（6）対绞，其外部设置通信线组屏蔽层形成屏蔽通信线组（12），所述通信线组屏蔽层由内到外依次设置有绕包压纹绝缘包带层（8）、纵包轧纹带层（9）、绕包本色绝缘层（10）、泄流导线层（10-1）、绕包有色绝缘层（11）。3.如权利要求1所述一种多层复合增强屏蔽型综合计轴电缆，其特征在于：所述缆芯结构（16）中通信线组（7）内対绞的绝缘线芯结构（6）至少设置有一组；所述缆芯结构（16）中信号线组（7-1）的信号四线组（26）、信号对线组（25）、信号单线（24）均匀布置，且结构对称。4.如权利要求3所述一种多层复合增强屏蔽型综合计轴电缆，其特征在于：所述缆芯结构（16）中通信线组（7）与信号线组（7-1）之间还设置有绝缘衬层（15），绝缘衬层（15）设置于铜线编织屏蔽层（14）的外部。5.如权利要求1所述一种多层复合增强屏蔽型综合计轴电缆，其特征在于：所述金属线芯（1）为铜导体；发泡层（3）为发泡聚烯烃；所述绝缘线芯结构（6）为绝缘单线。6.如权利要求1所述一种多层复合增强屏蔽型综合计轴电缆，其特征在于：所述信号线组（7-1）绞合节距为缆芯结构（16）外径的20倍～30倍。7.如权利要求2所述一种多层复合增强屏蔽型综合计轴电缆，其特征在于：所述纵包轧纹带层（9）为纵包轧纹单面裸铜带。

技术总结
本实用新型公开一种多层复合增强屏蔽型综合计轴电缆。本实用新型所述电缆包括缆芯结构和缆芯保护套，所述缆芯结构包括通信线组与信号线组；通信线组由绝缘线芯结构対绞组成，信号线组由绝缘线芯结构单线、绝缘线芯结构対绞、绝缘线芯结构四线组成；所述缆芯结构中通信线组与信号线组按层分隔设置；所述绝缘线芯结构包括金属线芯及共挤绝缘层；共挤绝缘层由内到外依次设置有内皮层、发泡层、外皮层组成。本装置优点是用于城市轨道用复合增强屏蔽型综合计轴电缆，能够消除或改善综合计轴电缆的串音干扰和电磁干扰。串音干扰和电磁干扰。串音干扰和电磁干扰。


技术研发人员：张惠琴 闫春子 马立富 方宇 王丽
受保护的技术使用者：天水铁路电缆有限责任公司
技术研发日：2022.11.04
技术公布日：2023/8/26