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新科電纜集團(tuán)訊:鐵路數(shù)字信號電纜發(fā)展前景
2011-06-10
新科電纜集團(tuán)訊:按照鐵道部《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》,到2020年,鐵道部將投入兩萬億資金進(jìn)行鐵路建設(shè),平均每年投資在1000億元以上。從2004年起,鐵路固定資產(chǎn)投資開始增加,按照中長期規(guī)劃,從2006年開始到2010年,估計(jì)每年都有1600億元左右的鐵路固定資產(chǎn)投資。至2020年,全國鐵路營業(yè)里程由2004年7.2萬公里達(dá)到10萬公里,新增2.8萬公里,對現(xiàn)有鐵路進(jìn)行電氣化改造3.5萬公里。
因此,在今后較長一段時(shí)間內(nèi),鐵路等軌道交通業(yè)的大力發(fā)展,將拉動行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈飛速發(fā)展,給行業(yè)帶來前所未有的發(fā)展機(jī)遇和新一輪投資熱。對應(yīng)用于軌道交通領(lǐng)域的鐵路數(shù)字信號電纜及其系列產(chǎn)品來說,在迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇的同時(shí),由于原生產(chǎn)企業(yè)的擴(kuò)能、眾多具有實(shí)力的線纜制造企業(yè)的投資介入,使原本產(chǎn)值規(guī)模較小的信號電纜行業(yè)引發(fā)激烈的競爭,加之產(chǎn)品的市場準(zhǔn)入難度很大,將會面臨新的挑戰(zhàn)和一定的投資風(fēng)險(xiǎn)。
功能及應(yīng)用領(lǐng)域
1.產(chǎn)品的功能
鐵路數(shù)字信號電纜具有傳輸模擬信號(1MHz)、數(shù)字信號(2Mbit/s)、額定電壓交流750V或直流1100V及以下系統(tǒng)控制信息及電能的傳輸功能。適用于鐵路信號自動閉塞系統(tǒng)、計(jì)軸、車站電碼化、計(jì)算機(jī)連鎖、微機(jī)監(jiān)測、調(diào)度集中、調(diào)度監(jiān)督、大功率電動轉(zhuǎn)轍機(jī)等有關(guān)信號設(shè)備和控制裝置之間傳輸控制信息、監(jiān)測信息和電能。
2.產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域
目前在中國鐵路投入運(yùn)營的自動閉塞系統(tǒng)有:交流計(jì)數(shù)自動閉塞系統(tǒng)、4信息移頻自動閉塞系統(tǒng)、18信息移頻自動閉塞系統(tǒng)、法國UM71自動閉塞系統(tǒng)、ZPW-2000系列(ZPW-2000、ZPW-2000A)無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)等8種以上的自閉系統(tǒng)。
現(xiàn)新建鐵路,電氣化改造線路均使用ZPW-2000A自動閉塞系統(tǒng),其配套的電纜為內(nèi)屏蔽鐵路數(shù)字信號電纜(TB/T3100.5-2004),是目前技術(shù)含量高、市場用量最大的尖端產(chǎn)品,行業(yè)年產(chǎn)值規(guī)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,主要用于既有線路的維修、局部改造或自備線、支線等信號設(shè)備比較落后的線路,年行業(yè)產(chǎn)值規(guī)模據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)不足10億。
ZPW-2000A型無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)是在引進(jìn)法國UM71無絕緣軌道電路技術(shù)國產(chǎn)化基礎(chǔ)上,結(jié)合我國國情進(jìn)行提高系統(tǒng)安全性、系統(tǒng)傳輸性能及系統(tǒng)可靠性的技術(shù)再開發(fā),是鐵路運(yùn)輸重載、安全、高速以及向機(jī)車信號主體化方向發(fā)展的地面基礎(chǔ)設(shè)備。其主要特點(diǎn)是:實(shí)現(xiàn)軌道電路全程斷軌的檢查,大幅度減少了調(diào)諧區(qū)分路死區(qū)長度,對調(diào)諧單元斷線故障和拍頻信號干擾實(shí)現(xiàn)了檢查和防護(hù),提高了系統(tǒng)的抗干擾水平,實(shí)現(xiàn)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(jié)軌道電路傳輸長度,使軌道電路傳輸長度從900米提高到1500米。
該系統(tǒng)2002年5月通過了鐵道部組織的技術(shù)簽定,被認(rèn)定為鐵路信號系統(tǒng)的唯一制式。該系統(tǒng)用國產(chǎn)內(nèi)屏蔽鐵路數(shù)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(xiàn)一根電纜內(nèi)的不同屏蔽組中可同時(shí)傳輸同頻率的移頻信息,而且當(dāng)線芯接地故障狀態(tài)下屏蔽組間串音干擾與分纜的兩根數(shù)字信號電纜(SPT型)等效,即達(dá)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(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)。
主要特性
內(nèi)屏蔽鐵路數(shù)字信號電纜在滿足原有鐵路信號電纜指標(biāo)的基礎(chǔ)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(biāo)降低了40%,絕緣電阻指標(biāo)提高了2.3倍,同時(shí)改善了阻抗、衰減、串音等性能。
電纜提高了線組間的抗干擾能力,實(shí)現(xiàn)了同頻同纜傳輸,而且當(dāng)線芯接地故障狀態(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(tǒng)的安全性。
電纜有較高的機(jī)械強(qiáng)度,良好的防腐蝕、耐寒性能、高屏蔽性能,可滿足電氣化鐵路對強(qiáng)電場干擾、潮濕、嚴(yán)寒等各種環(huán)境的要求以及現(xiàn)有信號系統(tǒng)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(tǒng)設(shè)備。另外,電纜可根據(jù)使用環(huán)境要求,具有阻燃、防白蟻的附加功能。
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)在線檢測與控制,單線結(jié)構(gòu)尺寸的一致性好,工作線對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),每根單線均為主動恒張力放線,特有的絞合預(yù)扭裝置、開線器等針對產(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)。
性能指標(biāo)
與普通鐵路信號電纜相比,鐵路數(shù)字信號電纜通過結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(biāo)。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(jù)實(shí)際檢測與現(xiàn)場使用情況,產(chǎn)品在以下性能指標(biāo)方面還需更進(jìn)一步改進(jìn)完善。首先,產(chǎn)品使用過程中出現(xiàn)的導(dǎo)體混線、斷線與氧化;其次,絕緣層的抗張強(qiáng)度、斷裂伸長率、抗壓縮性能的改進(jìn)提高;最后,現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)中部分二次參數(shù)的范圍設(shè)定并不理想,相關(guān)聯(lián)二次參數(shù)及各頻率點(diǎn)指標(biāo)很難匹配到理想中值。
特別是絕緣強(qiáng)度,是目前用戶(鐵道部各工程單位)、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測中心與生產(chǎn)廠家之間存在分歧并非常關(guān)注的問題,這不僅是線纜制造企業(yè)面臨的一個(gè)新的技術(shù)難題,同時(shí)會因絕緣強(qiáng)度的改進(jìn)造成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸、性能指標(biāo)與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)較大的偏差。
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