摘 要：高速鐵路數(shù)字信號(hào)電纜應(yīng)用在高速鐵路中,，運(yùn)行速度高,，敷設(shè)環(huán)境為電氣化強(qiáng)干擾區(qū),，信號(hào)干擾強(qiáng)烈。對(duì)電纜抗外界干擾能力要求高,，電纜各項(xiàng)電氣性能都必須要求合格,。本文主要討論電纜的主要指標(biāo)之一—對(duì)外來(lái)地電容不平衡的控制。

　　關(guān)鍵詞：高速鐵路數(shù)字信號(hào)電纜,；對(duì)外來(lái)地電容不平衡,；控制

　　引言

　　近幾年，高鐵飛速發(fā)展,，高鐵的安全性要求也越來(lái)越高,。鐵路數(shù)字信號(hào)電纜作為控制信號(hào)傳輸?shù)妮d體，對(duì)線路的安全運(yùn)營(yíng)起到了至關(guān)重要的作用,。鐵路數(shù)字信號(hào)電纜沿線路敷設(shè)于線槽中,，在運(yùn)行中主要受到傳輸線路、電氣化鐵道接觸網(wǎng),、大功率用電設(shè)備,、無(wú)線電臺(tái)和有線廣播等產(chǎn)生的電磁干擾。這種外界產(chǎn)生的電磁干擾,，會(huì)對(duì)電纜的傳輸信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重危害,，輕則引起線路串音，影響信號(hào)的傳輸質(zhì)量,；干擾特別嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)碼,，引起信號(hào)設(shè)備的誤動(dòng)作，產(chǎn)生重大的安全隱患,，危機(jī)人的生命安全,。鐵路數(shù)字信號(hào)電纜對(duì)外來(lái)地電容不平衡指標(biāo)是評(píng)價(jià)電纜抗外界干擾能力的關(guān)鍵性指標(biāo)。

　　本文從實(shí)際生產(chǎn)出發(fā),，就影響電纜對(duì)外來(lái)地電容不平衡指標(biāo)的幾個(gè)因素進(jìn)行分析,，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)控制的幾個(gè)要點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)。通過(guò)對(duì)每道工序的控制,，使電纜對(duì)外來(lái)地電容不平衡指標(biāo)合格,，保證電纜整體質(zhì)量合格。

　　一,、對(duì)外來(lái)地電容不平衡定義

　　對(duì)外來(lái)地電容不平衡用ea1,、ea2表示。設(shè)C10、C20,、C30,、C40為電纜線芯紅、白,、藍(lán),、綠對(duì)地間的部分電容。

　　ea1：表示電纜中任一四線組內(nèi)紅白線對(duì)的對(duì)外來(lái)地電容不平衡,，即C10—C20。

　　ea2：表示電纜中任一四線組內(nèi)藍(lán)綠線對(duì)的對(duì)外來(lái)地電容不平衡,，即C30—C40,。

　　根據(jù)產(chǎn)品的使用特性，在鐵路數(shù)字信號(hào)電纜行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中,，只規(guī)定了電纜的ea1,、ea2指標(biāo)，未規(guī)定電纜的e值指標(biāo)（e值為電纜的對(duì)地電容不平衡,，表示電纜中任意四線組內(nèi)任意一對(duì)芯線對(duì)地電容不平衡）,。

　　二、影響對(duì)地電容不平衡的因素

　　影響ea1,、ea2的因素有很多,，如銅導(dǎo)體、絕緣單線,、星絞四線組收放線張力等,。在實(shí)際生產(chǎn)中一些微小的差異，都會(huì)導(dǎo)致電纜對(duì)外來(lái)地電容不平衡指標(biāo)產(chǎn)生較大變化,。

　　1,、導(dǎo)體

　　導(dǎo)體直徑大小會(huì)影響單線水電容。在單線外徑和發(fā)泡度等都相同條件下,，銅絲外徑越小,，電容越小,；反之,，則越大。所以在日常生產(chǎn)中應(yīng)控制好導(dǎo)體直徑的均勻一致性,。首先應(yīng)保證拉絲模具材質(zhì)比較好,，一般出口模采用鉆石材質(zhì)；經(jīng)常檢查清洗模具,，清除銅屑等雜質(zhì),，發(fā)現(xiàn)模具損壞及時(shí)更換。定期檢查乳化液的濃度，濃度一般控制在5～7%,，PH值控制在8～9,，定期更換乳化液，清理乳化液中沉淀的銅屑,。銅絲的延伸率要控制在一定范圍內(nèi),，延伸率大，銅絲軟,，在后道工序生產(chǎn)過(guò)程中很容易拉細(xì),；延伸率小，銅絲硬,。通過(guò)控制退火電流來(lái)控制延伸率,。同一四線組單線的導(dǎo)體延伸率應(yīng)接近，在后道工序生產(chǎn)中導(dǎo)體延伸損失接近,，導(dǎo)體直徑變化不大,。通過(guò)這些有效措施，減少了因?qū)w直徑偏差引起的電容不平衡,。

　　2,、絕緣單線工序

　　絕緣單線的均一、穩(wěn)定性是影響鐵路數(shù)字信號(hào)電纜對(duì)外來(lái)地電容不平衡的關(guān)鍵因素,。擠出速度和收線速度穩(wěn)定,，絕緣外徑均勻一致。因?yàn)榻^緣外徑會(huì)影響單線電容,，絕緣外徑大,，單線電容小,；絕緣外徑小,，單線電容大。所以當(dāng)外徑波動(dòng)時(shí),，單線電容也不穩(wěn)定,，影響對(duì)地電容不平衡。發(fā)泡層的泡孔要均勻,，大小相近,、細(xì)密、不穿孔,，單線水電容比較穩(wěn)定,。當(dāng)發(fā)泡度不均勻時(shí)，同一批單線中,，發(fā)泡度大的線,，電容?。环粗?，電容大,。單線生產(chǎn)中，通過(guò)控制螺桿冷卻水溫,、擠出機(jī)轉(zhuǎn)速,、生產(chǎn)速度、注氣壓力等控制發(fā)泡度,。如當(dāng)發(fā)泡度大時(shí),，可以通過(guò)提高線速度和螺桿轉(zhuǎn)速、降低注氣壓力等手段,，達(dá)到減小發(fā)泡度的目的,。高鐵鐵路數(shù)字信號(hào)電纜的水電容的偏差嚴(yán)格控制在±1.0pF／m，超出范圍即為不合格,。單線的橢圓度和同心度也會(huì)對(duì)對(duì)外來(lái)地電容不平衡產(chǎn)生影響。因?yàn)槿绻麊尉€不圓整或者導(dǎo)體偏心過(guò)大,，在星絞工序會(huì)產(chǎn)生電容耦合和對(duì)地電容不平衡的波動(dòng),。在實(shí)際生產(chǎn)中一般控制橢圓度≤±0.035mm，偏心度≤0.025mm,。偏心度,、橢圓度、單線外徑和發(fā)泡度通過(guò)串聯(lián)線的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)反饋數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整,，保證單線控制在工藝規(guī)定范圍之內(nèi),。

　　3、星絞工序

　　星絞工序把紅,、綠,、白、藍(lán)四根單線按一定順序和節(jié)距絞合在一起,。為更好的控制對(duì)地電容不平衡,，星絞工序的生產(chǎn)應(yīng)注意一下幾點(diǎn)：

　　Ⅰ,、星絞四線組中選用的四根單線必須為同一批次,，單線均勻一致，其結(jié)構(gòu)尺寸和水電容必須在工藝控制范圍之內(nèi),，且偏差不大,。不同批次的單線總有一定的偏差，混用之后對(duì)外來(lái)地電容不平衡影響大,。案例：在生產(chǎn)屏蔽四線組時(shí),，檢測(cè)線組紅白線對(duì)的對(duì)地電容不平衡小批量不合格,。而之前的檢測(cè)記錄顯示單線工序和星絞工序檢測(cè)都是合格半成品。分析原因,，查單線和星絞工序的生產(chǎn)記錄發(fā)現(xiàn)星絞工序紅色單線和白色單線不是同一批次生產(chǎn)的,，相差3天。之后選用同一批次的單線生產(chǎn),，檢測(cè)對(duì)地電容不平衡在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍之內(nèi),。

　　Ⅱ,、星絞機(jī)的放線張力要一致,。若星絞機(jī)放線張力不一致，四線組單線長(zhǎng)度有長(zhǎng)有短,，且導(dǎo)體延伸損失不一樣,，這些因素都會(huì)導(dǎo)致對(duì)地電容不平衡偏大。另外偏心補(bǔ)償儀中線芯走向一致,，不能交叉壓線,。星絞四線組的絞合節(jié)距設(shè)計(jì)要合理，扎紗節(jié)距不能過(guò)大,，過(guò)大的絞合節(jié)距或扎紗節(jié)距使四線組結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,，易變形，這些因素都會(huì)導(dǎo)致對(duì)地電容不平衡偏大,。一般生產(chǎn)星絞四線組的扎紗節(jié)距控制在40—45mm,。

放線張力不一致時(shí)單線的絞合示意圖

　　注：星絞工序放線張力a線較b線大，造成b線在絞合時(shí)節(jié)距小于a線

　　4,、檢測(cè)儀器及方法

　　檢測(cè)儀器的精度和測(cè)試方法也會(huì)影響測(cè)試精度,。在測(cè)試前，首先應(yīng)對(duì)電容耦合儀進(jìn)行校準(zhǔn),，發(fā)現(xiàn)不準(zhǔn),，應(yīng)先進(jìn)行調(diào)零校準(zhǔn)。電纜檢測(cè)時(shí),，應(yīng)對(duì)儀表和電纜進(jìn)行接地處理,，屏蔽外界的干擾。測(cè)試結(jié)果按下面公式換算為標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的值：

　　ea=eax×L0／Lx

　　式中：L0—產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定指標(biāo)時(shí)確定的標(biāo)準(zhǔn)制造長(zhǎng)度,，單位：km,；

　　Lx—被測(cè)電纜的實(shí)際長(zhǎng)度，單位：km,；

　　ea—標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定單位長(zhǎng)度電纜對(duì)地電容不平衡的e值,，單位：pF／km；

　　eax—被測(cè)電纜長(zhǎng)度上電纜對(duì)地電容不平衡的實(shí)測(cè)值,，單位：pF／km,。

　　三,、總結(jié)

　　鐵路數(shù)字信號(hào)電纜對(duì)地電容不平衡指標(biāo)的影響因素較多，且指標(biāo)只能在電纜的屏蔽工序完成之后（內(nèi)屏蔽數(shù)字信號(hào)電纜在單元屏蔽工序,，數(shù)字信號(hào)電纜在綜合護(hù)套或鋁護(hù)套工序）才能完成檢測(cè),。但當(dāng)電纜具備檢測(cè)條件之后，如果該項(xiàng)指標(biāo)不合格,，已無(wú)補(bǔ)救措施,，造成產(chǎn)品不合格。根據(jù)TB／T3100的規(guī)定,，對(duì)地電容不平衡平均值應(yīng)不大于330pF／km,，最大值應(yīng)不大于800pF／km（四芯電纜ea1、ea2指標(biāo)為最大值）,，允許有10%盤數(shù)的ea1,、ea2≤1294pF／km。實(shí)際生產(chǎn)中為減少產(chǎn)品不合格率,，降低成本,，允許在成纜工序生產(chǎn)前進(jìn)行配盤。配盤的原則是：ea1值總和平均值,，ea2值總和平均值及單個(gè)四線組最大值不超過(guò)規(guī)定值,，即為合格產(chǎn)品。

　　日常生產(chǎn)中,，設(shè)備,、檢測(cè)儀器或工藝稍微的偏差,，會(huì)導(dǎo)致電纜對(duì)地電容不平衡指標(biāo)從0～1500pF／km變化,。所以，為了提高鐵路數(shù)字信號(hào)電纜抗外界干擾能力,，首先電纜要做到最優(yōu)設(shè)計(jì),，從理論上杜絕對(duì)地電容不平衡指標(biāo)過(guò)大；其次在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)員工操作進(jìn)行培訓(xùn),，對(duì)設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)維修,，做到精細(xì)化生產(chǎn)；最后在檢測(cè)中排除外界干擾源,，盡量使測(cè)得數(shù)值真實(shí)準(zhǔn)確,。通過(guò)這些措施，盡量減少對(duì)地電容不平衡指標(biāo),，生產(chǎn)出符合標(biāo)準(zhǔn)要求的客專鐵路數(shù)字信號(hào)電纜,。

　　參考文獻(xiàn)：

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