專利名稱：中心管式鐵路小綜合光纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光電綜合纜，特別適用于當前鐵路長途通信和區(qū)段通信以光通信為主的鐵路通信網(wǎng)的建設(shè)，也可用于其它專用通信網(wǎng)或有特殊要求的使用條件。
一段時期以來我國鐵路通信網(wǎng)建設(shè)曾采用光電綜合纜的主要有兩種結(jié)構(gòu)，其一是以傳統(tǒng)14組電纜結(jié)構(gòu)演變而來的8芯13組大綜合光纜，其二是以非傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理組合而來的8芯7組束管式鐵路小綜合光纜。前者是以一個層絞式松套光纖單元替代14組電纜中的一個四線組位置，適于當鐵路區(qū)段通信仍以金屬線傳輸，需耗用很多金屬線的時期；后者是以一個光纖綜合單元為依托，合理組合得來的非傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的光電綜合纜，由于其金屬線有一定減少，適于當鐵路區(qū)段通信向以光纖傳輸為主的過渡時期。作如此考慮是基于鐵路區(qū)段通信的點多線長，又與行車指揮和運輸安全息息相關(guān)，當對區(qū)段光纖傳輸設(shè)備的可靠性還不太放心的時候，仍保留了相當數(shù)量的金屬線作備用手段。
前述束管式鐵路小綜合光纜由于其結(jié)構(gòu)上的新穎性、工藝上的先進性、以及經(jīng)濟上的明顯優(yōu)勢，曾授予國家實用新型專利(專利號91225699.0)，被主管部門批準實施的有寶中、成昆、南昆、達成、達渝、曲紅等鐵路建設(shè)工程，共計達4000余公里，在國民經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮了重要作用。
目前針對國際光通信技術(shù)的飛速發(fā)展和鐵路區(qū)段光通信傳輸已日漸普及和成熟的現(xiàn)實，在現(xiàn)有的束管式鐵路小綜合光纜中繼續(xù)設(shè)置多達23對的金屬線，不僅必要性不大，而且是對資源和資金的浪費，尤其使光通信技術(shù)進步應(yīng)帶來的經(jīng)濟效益沒有得到充分發(fā)揮，這是作為立志報效祖國的科技工作者所不愿繼續(xù)看到的。
本實用新型的目的是針對束管式鐵路小綜合光纜所暴露的不足之處，提供一種中心管式鐵路小綜合光纜，其光纖芯數(shù)可達12芯，金屬線則由23對減為15或12對。這個容量不僅能充分滿足今后一般鐵路通信傳輸干線的需求，還可滿足電氣化鐵路對工頻屏蔽系數(shù)(小于0.1)的要求，而有色金屬等貴重原材料可節(jié)省35％左右，成本可降低30％左右。為了與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的鐵路大綜合光纜和非傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的束管式鐵路小綜合光纜相區(qū)別，將本實用新型取名為“中心管式鐵路小綜合光纜”。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，首先根據(jù)測算當鐵路光纖區(qū)段通信成熟以后，一般鐵路通信傳輸干線所需最大光纖芯數(shù)和金屬線對數(shù)量如下表所列。
所需光纖及金屬線數(shù)測算表
<p>由上表的測算表明，光纖芯數(shù)一般不超過12芯(在全色譜條件下可收容在一個單管內(nèi))，0.9mm金屬四線組一般不超過5個(10對)，0.7mm對絞線一般不超過5個。所謂中心管式鐵路小綜合光纜就是如何實現(xiàn)將上述一個多芯光纖單元管，5(或4)個四線組及5(或4)個對絞線綜合在一條纜內(nèi)。其特征之處在于1、多芯光纖單元管是作為一個獨立單元直接布設(shè)在纜的中心位置，在中心管周圍布設(shè)5或4個四線組，并在四線組的外緣間隙填入5(或4)個對絞線，就組成了一個結(jié)構(gòu)緊湊、占空率高的圓形纜芯；2、在中心管周圍的金屬線四線組和對絞線以及外包的內(nèi)墊層、鋁護套、鋼帶鎧裝層和外護套等除了分別完成自身的信息傳輸和保護纜芯等功能外，還同時承擔(dān)了中心管式光纜外加強件的功能，不僅免去了另設(shè)外加強件，而且其機械強度根據(jù)計算還遠高于設(shè)外加強件的數(shù)倍以上。
3、在纜徑大幅度減小的情況下，為了滿足電氣化鐵路對工頻屏蔽系數(shù)的要求(小于0.1)，將通常鋁護套外繞包的兩層普通鋼帶改用高導(dǎo)磁鋼帶，如果是用在非電氣化鐵路上，則在鋁護套外仍繞包兩層普通鋼帶。
由于采用上述方案制造的中心管式鐵路小綜合光纜與現(xiàn)有的束管式鐵路小綜合光纜相比較具有以下優(yōu)點1、首次將中心管式光纜技術(shù)運用光電綜合纜，使纜芯結(jié)構(gòu)更為緊湊和穩(wěn)定，占空率更高，光纖保護更好；
2、按傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)在中心管外應(yīng)設(shè)的加強件，由外層的金屬四線組、對絞線以及鋁護套和鋼帶鎧裝層等兼任，起到事半功倍的作用；3、中心管可裝入12芯光纖，外層有5或4個四線組和5(或4)個對絞線，這個容量與當今或以后一個時期我國鐵路通信普遍采用光纖傳輸后的實際需要匹配更好；4、金屬線對數(shù)量由23對減為12～15對，使光電綜合纜的施工和維護條件進一步改善，為鐵路通信推廣采用光電綜合纜創(chuàng)造了有利條件；5、有色金屬(銅、鋁)及其它原材料可減少35％左右，成本可降低30％左右，經(jīng)濟效益顯著；6、由于纜徑進一步減小，標稱制造長度可由1.0Km提高到1.5Km，從而與現(xiàn)行鐵路區(qū)段通話柱的間距和低頻加感節(jié)距相匹配，并可降低對工作電容的要求和減少接頭數(shù)量1/3左右；7、對重要繁忙干線，為提高通信網(wǎng)的可靠性，可采用在不同路由或同一路由建設(shè)兩條同容量的中心管式鐵路小綜合光纜的方式，這樣才能真正發(fā)揮鐵路通信雙纜的作用。
現(xiàn)結(jié)合附圖詳細描述本實用新型的實施例。
附
圖1為中心管式鐵路小綜合光纜實施例1的斷面圖。
附圖2為中心管式鐵路小綜合光纜實施例2的斷面圖。
實施例1(見附
圖1)中的代號及規(guī)格如下1—中心管式多芯光纖單元(光纖芯數(shù)8～12，管子材料PBT，外徑3.5mm～4.0mm，壁厚0.5mm)；
2—四線組(0.9mm芯徑，P-F-P或PEF絕緣，四線組外徑5.3mm)；3—對絞線(0.7mm芯徑，PE絕緣，對絞線外徑2.8mm)；4—內(nèi)墊層(繞包或擠塑成形，厚度1.0mm左右)；5—鋁護套(壁厚不小于1.58mm，外擠PE外襯套1.0mm)；6—鎧裝層(間隙繞包2層高導(dǎo)磁鋼帶或普通鋼帶，每層厚度0.5mm，寬度35mm，繞包系數(shù)0.8)；7—外護套(PE或PVC材料，厚度不小于2.0mm)。
在附
圖1所示的實施例中，中心管(1)內(nèi)可裝入8～12芯光纖，管外可排列5個四線組(2)和5個對絞線(3)共15對金屬線，可適用于區(qū)段光傳輸設(shè)備可靠后的一般電氣化或非電氣化鐵路干線選用。
實施例2(見附圖2)中的代號及規(guī)格如下1—中心管式多芯光纖單元(光纖芯數(shù)4～6，管子材料PBT，外徑2.5mm，壁厚0.4mm)；2—四線組(0.9mm芯徑，P-F-P或PEF絕緣，四線組外徑5.3mm)；3—對絞線(0.7mm芯徑，PE絕緣，對絞線外徑2.8mm)；4—內(nèi)墊層(繞包或擠塑成形，厚度1.0mm左右)；5—鋁護套(壁厚不小于1.58mm，外擠PE外襯套1.0mm)；6—鎧裝層(間隙繞包2層高導(dǎo)磁鋼帶或普通鋼帶，每層厚度0.5mm，寬度35mm，繞包系數(shù)0.8)；
7—外護套(PE或PVC材料，厚度不小于2.0mm)。
在附圖2所示的實施例中，中心管(1)內(nèi)只能裝入4～6芯光纖，管外只可排列4個四線組(2)和4個對絞線(3)共12對金屬線，可適用于區(qū)段光傳輸設(shè)備可靠后的II級以下鐵路或地方鐵路選用。也可作為重要繁忙干線按雙中心管式小綜合光纜建設(shè)選用，此時總光纖芯數(shù)為12芯，金屬線為24對。
下面再對本實用新型中的幾個關(guān)鍵技術(shù)問題作出描述和分析。
1、中心管內(nèi)光纖余長設(shè)定中心管內(nèi)光纖余長是保證光纖傳輸特性及使用壽命的關(guān)鍵，特別是運用在1.55μm窗口的光纖對微彎尤為敏感。因為如果余長設(shè)定過大，而管徑又過小和容納芯數(shù)較多時，將導(dǎo)致低溫特性變壞(增加微彎損耗)；如果余長設(shè)定過小將在成纜的各工序或敷設(shè)中(后)承受超負荷的張力，而導(dǎo)致光纖受損或加速老化。為解決這一問題，經(jīng)理論分析，對實施例1中所述的8～12芯的中心管除了對中心管的材料必須選用增強PBT，內(nèi)徑不小于2.5mm和壁厚不小于0.5mm外，光纖余長應(yīng)設(shè)定在3.0‰左右，在一次成纜時還應(yīng)對中心管采取無張力放線的控制措施。對實施例2中所述的4～6芯的中心管，除了中心管的材料也必須選用增強PBT，內(nèi)徑不小于1.7mm和壁厚不小于0.4mm外，光纖余長應(yīng)設(shè)定在2.0‰左右，同樣在一次成纜時也應(yīng)有對中心管采取無張力放線的控制措施。
2、關(guān)于光纖的S扭絞當中心管內(nèi)的光纖芯數(shù)為8～12對時，為保證管內(nèi)光纖排列有序和余長均勻，在光纖套塑進線時應(yīng)作S扭絞。
3、關(guān)于工頻理論屏蔽系數(shù)小于0.1的措施及理論分析為保證電氣化鐵路工頻理論屏蔽系數(shù)小于0.1的要求，本實用新型的高導(dǎo)磁鋼帶的相對導(dǎo)磁率μ～在成纜后應(yīng)不小于800，其理論分析如下對實施例1(見附
圖1)的中心管式小綜合光纜的有關(guān)技術(shù)規(guī)格參數(shù)為中心管外徑 d1＝3.5mm四線組外徑 d2＝5.3mm內(nèi)墊層厚度 t4＝1mm鋁護套厚度 t5＝1.58mm鎧裝層厚度 t6＝2×0.5mm繞包系數(shù) N＝0.8工頻相對導(dǎo)磁率 μ～＝800鋁護套導(dǎo)電率 ρ＝0.029據(jù)此可得(1)鋁護套外徑DD＝d1+2d2+2t4+2t5＝35+2×5.3+2×1.0+2×1.58＝19.26mm(2)鋁護套直流電阻RmRm=1000ρπ(D-t5)t5=1000×0.0293.14(19.26-1.58)1.58=0.3306Ω/Km]]>(3)鎧裝層的內(nèi)電感LiLi=4μ~N·t6·10-10D=4×800×0.8×1.0×10-419.26=0.0133H/Km]]>
(4)外皮—大地回路的外電感L0l0≈(20+jπ2)·10-4≈0.002H/Km]]>(5)工頻理論屏蔽系數(shù)｜S0｜|S0|=|RmRm+jω(Li+L0)|=|0.33060.3306+j2·π×50×(0.0133+0.002)|]]>＝0.0685＜0.1對實施例2(見附圖2)的中心管式鐵路小綜合光纜的相關(guān)技術(shù)規(guī)格參數(shù)，除中心管外徑d1＝2.5mm外，其它的d2、t4、t5、t6、N、μ～及ρ等同實施例1。據(jù)此可得(1)鋁護套外徑DD＝d1+2d2+2t4+2t5＝2.5+2×5.3+2×1.0+2×1.58＝18.26mm(2)鋁護套直流電阻RmRm=1000ρπ(D-ts)ts=1000×0.0293.14(18.26-1.58)1.58=0.3504Ω/Km]]>(3)鎧裝層的內(nèi)電感L1L1=4μ~N·t6·10-10D=4×800×0.8×1.0×10-418.26=0.01402H/Km]]>(4)外皮—大地回路的外電感L0l0≈(20+jπ2)·10-4≈0.002H/Km]]>(5)工頻理論屏蔽系數(shù)｜S0｜|S0|=|RmRm+jω(Li+L0)|=|0.35040.3504+j2·π×50×(0.01402+0.002)|]]>＝0.0695＜0.1以上分析表明本實用新型的實施例1及實施例2，只要使成纜后的高導(dǎo)磁鋼帶的相對導(dǎo)磁率μ～不小于800都能滿足電氣化鐵路工頻理論屏蔽系數(shù)小于0.1的要求，且有30％的余量。
權(quán)利要求1.一種中心管式鐵路小綜合光纜，是將光纖和銅芯金屬線綜合在一條纜內(nèi)，其中包括多芯光纖單元管，四線組和對絞線，其特征是將一個獨立的多芯光纖單元管置于纜芯的中心位置，在中心管周圍不設(shè)外加強件，而布設(shè)5或4個四線組，并在四線組外緣間隙填入5或4個對絞線組成一個非傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的圓形纜芯，再根據(jù)電氣化和非電氣化鐵路對屏蔽系數(shù)的不同要求，分別采用在鋁管外繞包兩層高導(dǎo)磁鋼帶和兩層普通鋼帶作為鎧裝層，再擠塑料外護套。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心管式鐵路小綜合光纜，其特征是將1個8～12芯的光纖單元管置于纜芯的中心位置，在中心管周圍布設(shè)5個四線組，并在四線組的外緣間隙填入5個對絞線組成一個圓形纜芯，在鋁管外的鎧裝層采用兩層高導(dǎo)磁鋼帶或普通鋼帶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心管式鐵路小綜合光纜，其特征是將1個4～6芯的光纖單元管置于纜芯的中心位置，在中心管周圍布設(shè)4個四線組，并在四線組的外緣間隙填入4個對絞線組成一個圓形纜芯，在鋁管外的鎧裝層采用兩層高導(dǎo)磁鋼帶或普通鋼帶。
專利摘要一種中心管式鐵路小綜合光纜適用于鐵路通信網(wǎng)的建設(shè)。其特征在于用一個中心管式多芯光纖單元為依托,在其周圍布設(shè)一定數(shù)量的金屬四線組和對絞線組成的一個結(jié)構(gòu)緊湊的圓形纜芯。不僅取消了外加強件和填補了按傳統(tǒng)層絞式不能實現(xiàn)的空白組合,而且其容量與目前實際需要更匹配。其纜芯外的金屬鎧裝層根據(jù)對電氣化和非電氣化鐵路對屏蔽要求的不同,分別采用在鋁護套外繞包兩層高導(dǎo)磁鋼帶和普通鋼帶。與現(xiàn)階段采用的鐵路大綜合和束管式小綜合光纜比較,具有用料更省、重量更輕、制造長度延長、施工維護更便和成本更低的優(yōu)點。
文檔編號G02B6/44GK2288456SQ96201829
公開日1998年8月19日 申請日期1996年1月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月6日
發(fā)明者孫澤民, 蔣厚基, 王 華, 楊捷 申請人:孫澤民