王子純

(江蘇東強(qiáng)股份有限公司，江蘇東臺(tái)224247)

0 引言

隨著我國(guó)高鐵的迅速發(fā)展，高速鐵路數(shù)字信號(hào)電纜生產(chǎn)企業(yè)將迎來(lái)難得的發(fā)展機(jī)遇，但其市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)最終還是取決于產(chǎn)品質(zhì)量。高速鐵路數(shù)字信號(hào)電纜纜芯結(jié)構(gòu)規(guī)格及型號(hào)較多，工藝流程繁瑣，電氣及傳輸指標(biāo)要求也復(fù)雜。通過(guò)對(duì)近幾年同行及本公司生產(chǎn)該產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我們發(fā)現(xiàn)，電纜對(duì)地電容不平衡值波動(dòng)會(huì)影響到其他參數(shù)指標(biāo)的控制。

在高速鐵路數(shù)字信號(hào)電纜的應(yīng)用環(huán)境中，對(duì)電纜線(xiàn)路傳輸特性產(chǎn)生影響的外界干擾源主要有傳輸線(xiàn)路、電氣化鐵道接觸網(wǎng)、大功率用電設(shè)備、雷電放電、無(wú)線(xiàn)電臺(tái)和有線(xiàn)廣播網(wǎng)等。這些場(chǎng)源對(duì)沿高鐵線(xiàn)敷設(shè)的高速鐵路數(shù)字信號(hào)電纜線(xiàn)路造成的影響有兩類(lèi)，即危險(xiǎn)影響和干擾影響。這種由外界電磁場(chǎng)產(chǎn)生的危險(xiǎn)影響和干擾影響，會(huì)對(duì)高速鐵路數(shù)字信號(hào)電纜的傳輸線(xiàn)路產(chǎn)生重大危害。輕則引起串音干擾，降低傳輸質(zhì)量;重則破壞信號(hào)設(shè)備、引起信號(hào)設(shè)備的誤動(dòng)作。這些誤動(dòng)現(xiàn)象的嚴(yán)重性，除了不能正確反映電路的現(xiàn)狀外，還會(huì)出現(xiàn)信號(hào)的晉級(jí)顯示，危及人身安全。高速鐵路數(shù)字信號(hào)電纜的對(duì)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)鍵指標(biāo)，但作為電纜本身的要求，鐵路信號(hào)電纜對(duì)地電容不平衡是評(píng)價(jià)電纜抗外界干擾能力的關(guān)鍵性指標(biāo)。因此，本文就影響電纜對(duì)地電容不平衡指標(biāo)的幾個(gè)因素進(jìn)行分析，并對(duì)其控制方法進(jìn)行討論。

1 數(shù)字信號(hào)電纜對(duì)地電容不平衡的定義及計(jì)算公式

信號(hào)電纜的對(duì)地電容不平衡，會(huì)增加鄰近干擾源對(duì)電纜串音的干擾，電容不平衡的大小，說(shuō)明電纜抗外界干擾的能力。因此，對(duì)于音頻電纜來(lái)說(shuō)，電容不平衡及電容耦合系數(shù)是評(píng)價(jià)電纜制造工藝和電纜質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。

鐵道部產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心發(fā)布的鐵路信號(hào)電纜檢測(cè)細(xì)則中規(guī)定:鐵路數(shù)字信號(hào)電纜的電氣性能指標(biāo)中，對(duì)地電容不平衡屬A類(lèi)項(xiàng)目指標(biāo)，單項(xiàng)不合格則產(chǎn)品判定不合格。對(duì)地電容不平衡的定義及近似公式，見(jiàn)表1。

表1 數(shù)字信號(hào)電纜對(duì)地電容不平衡的定義及近似公式

2 數(shù)字信號(hào)電纜對(duì)地電容不平衡影響因素分析

信號(hào)電纜的對(duì)地電容不平衡指標(biāo)是一個(gè)較為復(fù)雜的參數(shù)，其影響因素較多，且在電纜的屏蔽層工序完成后(即內(nèi)屏蔽數(shù)字信號(hào)電纜的屏蔽四線(xiàn)組工序、數(shù)字信號(hào)電纜、信號(hào)電纜的綜合護(hù)套和鋁護(hù)套擠出工序后)才具備檢測(cè)條件。但當(dāng)電纜具備測(cè)試條件后，也就失去了補(bǔ)救機(jī)會(huì)，一旦該項(xiàng)指標(biāo)超標(biāo)，也就造成產(chǎn)品的不良缺陷或?qū)е庐a(chǎn)品不合格。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，相同工藝下的細(xì)微差異，會(huì)導(dǎo)致電纜對(duì)地電容不平衡指標(biāo)0～1 500 pF/km的變化。因此，在高速鐵路數(shù)字信號(hào)電纜的生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)注意以下因素，保證電纜對(duì)地電容不平衡指標(biāo)的合格。

2.1 絕緣單線(xiàn)的擠制

絕緣單線(xiàn)的均勻一致性是影響高速鐵路數(shù)字信號(hào)電纜對(duì)地電容不平衡的關(guān)鍵因素。絕緣單線(xiàn)銅線(xiàn)的幾何形狀及均勻性、銅線(xiàn)伸長(zhǎng)率、銅線(xiàn)與絕緣層的粘結(jié)剝離強(qiáng)度、絕緣層的同心度、橢圓度、發(fā)泡度及發(fā)泡質(zhì)量、各色譜絕緣單線(xiàn)絕緣層中色母料配比的一致性等都將直接影響該指標(biāo)參數(shù)。

絕緣單線(xiàn)的生產(chǎn)主要應(yīng)控制好以下三個(gè)方面:

(1)控制好銅線(xiàn)的幾何形狀及均勻性、銅線(xiàn)伸長(zhǎng)率。首先，優(yōu)質(zhì)的拉絲模具能保證銅線(xiàn)表面光潔，而銅線(xiàn)的圓整性完全取決于模具的精度和圓整性。另外，在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)注意定期檢查拉絲模具的磨損情況，并及時(shí)更換拉絲模，防止出現(xiàn)銅線(xiàn)的批量不合格;其次，銅線(xiàn)退火溫度與銅線(xiàn)的伸長(zhǎng)率相關(guān)，退火溫度過(guò)高，則銅線(xiàn)會(huì)很軟，過(guò)低，則銅線(xiàn)會(huì)很硬。銅線(xiàn)過(guò)軟和過(guò)硬均會(huì)增加后續(xù)工序加工難度，從而導(dǎo)致電纜對(duì)地電容不平衡指標(biāo)的波動(dòng)。銅線(xiàn)退火電流的波動(dòng)幅度越大，銅線(xiàn)伸長(zhǎng)率越不均勻。在生產(chǎn)過(guò)程中，必須對(duì)退火電流適時(shí)監(jiān)控，及時(shí)調(diào)整;最后，因銅線(xiàn)放線(xiàn)張力由舞蹈輪控制，故舞蹈輪配重不當(dāng)，也會(huì)導(dǎo)致銅線(xiàn)尺寸在長(zhǎng)度上發(fā)生不均勻變化。

(2)控制好絕緣單線(xiàn)外徑的均勻性、同心度、橢圓度、表面光潔度、絕緣與導(dǎo)線(xiàn)的粘附力、絕緣發(fā)泡的均勻性、同軸電容的均勻性。生產(chǎn)線(xiàn)速度、擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速及生產(chǎn)線(xiàn)張力的穩(wěn)定性都會(huì)影響絕緣線(xiàn)芯外徑及其電容的穩(wěn)定性;在擠出過(guò)程中，預(yù)熱溫度不均勻或設(shè)置不當(dāng)，會(huì)影響絕緣與導(dǎo)線(xiàn)的粘附力以及絕緣的發(fā)泡質(zhì)量。

(3)由于在生產(chǎn)過(guò)程中，影響導(dǎo)線(xiàn)直徑、絕緣外徑、同心度、橢圓度、同軸電容的因素時(shí)時(shí)存在，因此要保持生產(chǎn)線(xiàn)外部和內(nèi)部的清潔:如勤換過(guò)濾布和退火冷卻水，保持拉絲乳液和退火冷卻水的清潔程度，及時(shí)清理拉絲出線(xiàn)?？诘你~粉;要及時(shí)檢查模具的位置;要注意冷卻水的急緩;要控制好各導(dǎo)輪的靈活程度。

2.2 四線(xiàn)組的星絞

星絞的絞合節(jié)距、收放線(xiàn)張力、扎紗的節(jié)距、扎紗的張力都會(huì)不同程度地影響成品電纜對(duì)地電容不平衡指標(biāo)。星形四線(xiàn)組中的4根絕緣單線(xiàn)必須為同一工藝的同一批次產(chǎn)品，其單線(xiàn)的導(dǎo)體直徑、導(dǎo)體伸長(zhǎng)率、絕緣外徑等結(jié)構(gòu)尺寸及電容必須在規(guī)定的偏差范圍內(nèi);絕緣單線(xiàn)的放線(xiàn)張力大小適中且均勻一致;如放線(xiàn)張力不一致、不均勻都會(huì)導(dǎo)致四根線(xiàn)芯長(zhǎng)短不一，星絞線(xiàn)組位置不對(duì)稱(chēng)，會(huì)影響線(xiàn)絞合節(jié)距的穩(wěn)定，節(jié)距不宜過(guò)大或過(guò)小，因過(guò)大或過(guò)小都會(huì)影響電纜結(jié)構(gòu)的變形;偏心補(bǔ)償儀中線(xiàn)芯的走向一致，不能交叉壓線(xiàn);定徑模模孔尺寸大小合理、結(jié)構(gòu)圓整、光潔度高;單線(xiàn)、四線(xiàn)組通道中無(wú)擠壓、變形、擦傷等不良現(xiàn)象;采用較小的扎紗節(jié)距及合理的扎紗張力，確保星絞生產(chǎn)作業(yè)電纜的K1值指標(biāo)合格(K1為電纜電耦合系數(shù)，應(yīng)不大于81 pF/km)，確保四線(xiàn)組結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)穩(wěn)定性。

2.3 星絞組的屏蔽

銅帶厚度的均勻性、軋紋模具的結(jié)構(gòu)、導(dǎo)向模的位置和孔徑、排線(xiàn)質(zhì)量等都會(huì)引起線(xiàn)組對(duì)地電容不平衡的變化;根據(jù)銅帶軋紋深度要求配制結(jié)構(gòu)合理的軋紋模具。在生產(chǎn)過(guò)程中，要定期檢查軋紋模具、導(dǎo)向模的磨損情況并及時(shí)更換。由于排線(xiàn)不當(dāng)導(dǎo)致屏蔽體發(fā)生周期或非周期性的彎曲將造成電纜結(jié)構(gòu)的局部畸變，嚴(yán)重的還會(huì)使絕緣外徑、線(xiàn)芯電容發(fā)生突變，從而造成對(duì)地電容不平衡等指標(biāo)的不合格，因此在收排屏蔽組時(shí)要格外小心，一定要做到張力均勻、排列整齊。

2.4 成纜

成纜生產(chǎn)時(shí)，屏蔽四線(xiàn)組的優(yōu)化配盤(pán)至關(guān)重要，是對(duì)已有較大對(duì)地電容不平衡值的屏蔽四線(xiàn)組采取的一個(gè)補(bǔ)救手段。

2.5 其他

電纜鋁護(hù)套與纜芯的間隙，對(duì)電纜的對(duì)地電容不平衡也有一定的影響。當(dāng)鋁套與纜芯的間隙小，即鋁護(hù)套生產(chǎn)過(guò)程中纜芯受到擠壓變形時(shí)，原較大的對(duì)地電容不平衡指標(biāo)會(huì)有一定程度的下降。

綜上所述，導(dǎo)致鐵路信號(hào)電纜的對(duì)地電容不平衡指標(biāo)不合格的因素是綜合性的，需在日常生產(chǎn)過(guò)程中，從產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸、相關(guān)的性能指標(biāo)、生產(chǎn)設(shè)備、工裝模具、產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的工藝過(guò)程等方面的綜合因素逐一驗(yàn)證、判定并排除。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)影響高速鐵路數(shù)字信號(hào)電纜對(duì)地電容不平衡的因素進(jìn)行分析，高速鐵路數(shù)字信號(hào)電纜在生產(chǎn)制造過(guò)程中應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除各種不利因素，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有效控制和精確制造，減小不必要的損失。此外，還需從對(duì)地電容不平衡指標(biāo)的測(cè)試原理及方法、測(cè)試環(huán)境等方面對(duì)電纜進(jìn)行更為準(zhǔn)確的分析評(píng)價(jià)，力爭(zhēng)生產(chǎn)出更加優(yōu)質(zhì)、滿(mǎn)足高速鐵路數(shù)字信號(hào)傳輸需求的產(chǎn)品。