内屏蔽铁路数字信号电缆成端与接续工艺改进

周 强 张 萍

内屏蔽铁路数字信号电缆主要是与铁路信号系统中的ZPW－2000系列轨道电路及电码化设备配套使用，用来提供电能和传输高频信号。通过分析大量内屏蔽铁路数字信号电缆故障案例，发现接续与成端施工环节最容易埋下故障隐患，而且此类隐患一旦演变成设备故障，往往不易查找且难以迅速恢复，一般都会因故障延时较长而升级为行车事故。因此，本文重点分析内屏蔽铁路数字信号电缆接续与成端工艺的关键点与隐患点，并提出相应工艺改进建议。

1 电缆芯线接续工艺改进

除了目前铁路信号电缆芯线接续主要采用的压接端子冷压法之外，现采用了一种国际领先的液态金属核心技术，其液态金属材料为铟基、铋基合金，安全无毒，不腐蚀铝和铜，且热导率高，在高于5℃的温度条件下为液态。基于这种液态金属，结合先进的工业封装设计手段，设计开发了一种低熔点金属电缆芯线连接端子，其三维结构示意图如图1所示。

图1 低熔点金属电缆连接端子三维结构示意图

这种低熔点金属电缆芯线连接端子的结构特征在于：端子外观为一个封闭的圆筒，两端有能插入电缆的小孔。端子由充注低熔点金属的腔体、一对硅胶密封圈、一对金属弹片以及一对单向卡子组成。端子腔体内充注的低熔点金属在常温下为液态，是实现两电缆导电连接的连接材料；硅胶密封圈置于低熔点金属腔体的两端，用于密封低熔点金属，防止泄漏，同时起到防潮防水的作用；金属弹片可防止硅胶密封圈的松动，进一步保证低熔点金属的密封性；单向卡子置于端子两端，使电缆插入后不会向外脱落，起到固定电缆芯线，防止电缆芯线脱落的作用。其接续效果如图2所示。

这种低熔点金属电缆芯线连接端子的工程应用特点在于：接续操作不需要使用任何工具；螺旋卡片防松设计可以提供一个很大的抗拉强度；由于硅胶塞具有优越的弹性和密封效果，可以将导线裸露面、液态金属与空气隔绝，保证良好的气密性，防止接触面氧化，有效减少接触电阻的产生；由于液体在固体表面有润湿性，能使导线与液态金属以最大的面积接触，接触电阻小，可以保证端子接续后接触电阻的稳定。

图2 低熔点金属电缆芯线连接端子接续效果图

2 内屏蔽层接续工艺改进

目前内屏蔽层接续工艺主要有2种，一是采用双铜环对屏蔽铜网和内屏蔽层进行压接，此种方式的缺陷在于容易造成芯线 “皮－泡－皮”绝缘层的损伤。二是采用一截铜网与待接续的内屏蔽层重叠搭接，再用塑料扎带进行绑扎紧固，该方式不能保证内屏蔽层与铜网之间的可靠连接，尤其是当灌入冷封胶时，冷封胶逐渐渗入到内屏蔽层与铜网之间的接触面形成绝缘层。在这种情况下，如果有外界干扰电流在内屏蔽层上引起较大的纵向电动势，就会在内屏蔽层与铜网的接续处造成发热，甚至产生烧损电缆的严重后果。因此，必须采取技术手段实现内屏蔽层与接续铜网之间的可靠电气连接。

为保证可靠接续，采用一种含有低熔点金属的焊锡膏进行快速焊接。具体方案如下：

1．将内屏蔽层剥开2cm，在内屏蔽层与四线组之间缠绕一圈云母纸。

2．在内屏蔽层与接续铜网接头处的接触面上，均匀涂抹一种含有低熔点金属的焊锡膏。

3．将排流线 （内屏蔽层与四线组间或在内屏蔽层外有一根铜导线称为排流线）缠绕绑扎在铜网与内屏蔽层的接头处，起到一定的固定作用。

4．用电子气焊枪加热使焊锡膏熔化，实现内屏蔽层、接续铜网、排流线三者的可靠接续。

经过反复实践操作，得出 “锡膏焊接法”的特点：一是焊锡膏可以直接涂抹在屏蔽层与铜网的接触面上，比使用普通焊锡丝操作起来更方便；二是焊锡膏含有助焊剂和焊料粉，与普通焊锡丝相比更易融化，所需加热时间更短，四芯组外包裹云母纸，起到隔热、防火和绝缘的作用，仅这两点就可以避免损坏芯线绝缘层；三是焊锡膏在加热过程中有较强的去氧化膜功能和较好的粘附性能，焊接质量可靠。

3 成端工艺改进

内屏蔽铁路数字信号电缆在结构上与普通铁路信号电缆相比，增加了内屏蔽层及排流线。内屏蔽铁路数字信号电缆引入室外信号箱盒进行成端时，要求将内屏蔽层及排流线引出并接地，这就是内屏蔽铁路数字信号电缆成端工艺的关键点。

目前，施工单位常用的工艺，是采用铜压接管来压接内屏蔽层、排流线和引出线。然而，内屏蔽铁路数字信号电缆芯线的 “皮－泡－皮”绝缘层在外力作用下容易损伤，作业人员难以掌握恰当的压接力度，一旦力度过大就会损伤芯线绝缘层，如果施工时只是破皮而未完全破损，那么这一隐患点就难以及时发现，只会在日后的运营过程中随着列车震动造成的摩擦最终破损而导致芯线对地绝缘不良。

因此，解决这一问题的关键在于施工过程中要尽量避免对芯线 “皮－泡－皮”绝缘层的挤压。经过大量工程实践摸索，建议采用一种含有低熔点金属的焊接材料进行焊接，来替代原来普遍采用的铜环压接或普通焊锡丝焊接工艺，具体操作如下：首先将内屏蔽层与四线组剥离开，再采用一种基于低熔点金属构成的焊锡膏将7×0．52塑料铜芯线与内屏蔽层进行焊接，焊接完成后认真整理内屏蔽层，可采用棉布隔离内屏蔽层与四线组，以防铜屏蔽层割伤芯线，由此杜绝损伤电缆芯线。

4 结束语

电缆芯线接续方案的核心在于采用一种常温下呈液态的低熔点金属作为接续材料，并改进接续端子的结构设计，可提高芯线接头的密封性、导电性和绝缘性能，含有低熔点金属的焊接材料的使用使得焊接过程的作业温度降低、时间缩短、焊接质量更加可靠。

［1］ 郭立冬，何爱国编著．铁路内屏蔽数字信号电缆施工工艺［M］．中国铁路通信信号集团公司信号施工工艺研究所，2006．

［2］ 杨世武等．铁路信号电缆接地方式研究和纵向电动势测试［J］．仪器仪表学报，2013，34（2）：254－259