內屏蔽鐵路數字信號電纜成端與接續工藝改進

周 強 張 萍

內屏蔽鐵路數字信號電纜主要是與鐵路信號系統中的ZPW－2000系列軌道電路及電碼化設備配套使用，用來提供電能和傳輸高頻信號。通過分析大量內屏蔽鐵路數字信號電纜故障案例，發現接續與成端施工環節最容易埋下故障隱患，而且此類隱患一旦演變成設備故障，往往不易查找且難以迅速恢復，一般都會因故障延時較長而升級為行車事故。因此，本文重點分析內屏蔽鐵路數字信號電纜接續與成端工藝的關鍵點與隱患點，并提出相應工藝改進建議。

1 電纜芯線接續工藝改進

除了目前鐵路信號電纜芯線接續主要采用的壓接端子冷壓法之外，現采用了一種國際領先的液態金屬核心技術，其液態金屬材料為銦基、鉍基合金，安全無毒，不腐蝕鋁和銅，且熱導率高，在高于5℃的溫度條件下為液態。基于這種液態金屬，結合先進的工業封裝設計手段，設計開發了一種低熔點金屬電纜芯線連接端子，其三維結構示意圖如圖1所示。

圖1 低熔點金屬電纜連接端子三維結構示意圖

這種低熔點金屬電纜芯線連接端子的結構特征在于：端子外觀為一個封閉的圓筒，兩端有能插入電纜的小孔。端子由充注低熔點金屬的腔體、一對硅膠密封圈、一對金屬彈片以及一對單向卡子組成。端子腔體內充注的低熔點金屬在常溫下為液態，是實現兩電纜導電連接的連接材料；硅膠密封圈置于低熔點金屬腔體的兩端，用于密封低熔點金屬，防止泄漏，同時起到防潮防水的作用；金屬彈片可防止硅膠密封圈的松動，進一步保證低熔點金屬的密封性；單向卡子置于端子兩端，使電纜插入后不會向外脫落，起到固定電纜芯線，防止電纜芯線脫落的作用。其接續效果如圖2所示。

這種低熔點金屬電纜芯線連接端子的工程應用特點在于：接續操作不需要使用任何工具；螺旋卡片防松設計可以提供一個很大的抗拉強度；由于硅膠塞具有優越的彈性和密封效果，可以將導線裸露面、液態金屬與空氣隔絕，保證良好的氣密性，防止接觸面氧化，有效減少接觸電阻的產生；由于液體在固體表面有潤濕性，能使導線與液態金屬以最大的面積接觸，接觸電阻小，可以保證端子接續后接觸電阻的穩定。

圖2 低熔點金屬電纜芯線連接端子接續效果圖

2 內屏蔽層接續工藝改進

目前內屏蔽層接續工藝主要有2種，一是采用雙銅環對屏蔽銅網和內屏蔽層進行壓接，此種方式的缺陷在于容易造成芯線 “皮－泡－皮”絕緣層的損傷。二是采用一截銅網與待接續的內屏蔽層重疊搭接，再用塑料扎帶進行綁扎緊固，該方式不能保證內屏蔽層與銅網之間的可靠連接，尤其是當灌入冷封膠時，冷封膠逐漸滲入到內屏蔽層與銅網之間的接觸面形成絕緣層。在這種情況下，如果有外界干擾電流在內屏蔽層上引起較大的縱向電動勢，就會在內屏蔽層與銅網的接續處造成發熱，甚至產生燒損電纜的嚴重后果。因此，必須采取技術手段實現內屏蔽層與接續銅網之間的可靠電氣連接。

為保證可靠接續，采用一種含有低熔點金屬的焊錫膏進行快速焊接。具體方案如下：

1．將內屏蔽層剝開2cm，在內屏蔽層與四線組之間纏繞一圈云母紙。

2．在內屏蔽層與接續銅網接頭處的接觸面上，均勻涂抹一種含有低熔點金屬的焊錫膏。

3．將排流線 （內屏蔽層與四線組間或在內屏蔽層外有一根銅導線稱為排流線）纏繞綁扎在銅網與內屏蔽層的接頭處，起到一定的固定作用。

4．用電子氣焊槍加熱使焊錫膏熔化，實現內屏蔽層、接續銅網、排流線三者的可靠接續。

經過反復實踐操作，得出 “錫膏焊接法”的特點：一是焊錫膏可以直接涂抹在屏蔽層與銅網的接觸面上，比使用普通焊錫絲操作起來更方便；二是焊錫膏含有助焊劑和焊料粉，與普通焊錫絲相比更易融化，所需加熱時間更短，四芯組外包裹云母紙，起到隔熱、防火和絕緣的作用，僅這兩點就可以避免損壞芯線絕緣層；三是焊錫膏在加熱過程中有較強的去氧化膜功能和較好的粘附性能，焊接質量可靠。

3 成端工藝改進

內屏蔽鐵路數字信號電纜在結構上與普通鐵路信號電纜相比，增加了內屏蔽層及排流線。內屏蔽鐵路數字信號電纜引入室外信號箱盒進行成端時，要求將內屏蔽層及排流線引出并接地，這就是內屏蔽鐵路數字信號電纜成端工藝的關鍵點。

目前，施工單位常用的工藝，是采用銅壓接管來壓接內屏蔽層、排流線和引出線。然而，內屏蔽鐵路數字信號電纜芯線的 “皮－泡－皮”絕緣層在外力作用下容易損傷，作業人員難以掌握恰當的壓接力度，一旦力度過大就會損傷芯線絕緣層，如果施工時只是破皮而未完全破損，那么這一隱患點就難以及時發現，只會在日后的運營過程中隨著列車震動造成的摩擦最終破損而導致芯線對地絕緣不良。

因此，解決這一問題的關鍵在于施工過程中要盡量避免對芯線 “皮－泡－皮”絕緣層的擠壓。經過大量工程實踐摸索，建議采用一種含有低熔點金屬的焊接材料進行焊接，來替代原來普遍采用的銅環壓接或普通焊錫絲焊接工藝，具體操作如下：首先將內屏蔽層與四線組剝離開，再采用一種基于低熔點金屬構成的焊錫膏將7×0．52塑料銅芯線與內屏蔽層進行焊接，焊接完成后認真整理內屏蔽層，可采用棉布隔離內屏蔽層與四線組，以防銅屏蔽層割傷芯線，由此杜絕損傷電纜芯線。

4 結束語

電纜芯線接續方案的核心在于采用一種常溫下呈液態的低熔點金屬作為接續材料，并改進接續端子的結構設計，可提高芯線接頭的密封性、導電性和絕緣性能，含有低熔點金屬的焊接材料的使用使得焊接過程的作業溫度降低、時間縮短、焊接質量更加可靠。

［1］ 郭立冬，何愛國編著．鐵路內屏蔽數字信號電纜施工工藝［M］．中國鐵路通信信號集團公司信號施工工藝研究所，2006．

［2］ 楊世武等．鐵路信號電纜接地方式研究和縱向電動勢測試［J］．儀器儀表學報，2013，34（2）：254－259