遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警貫通地線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警貫通地線，它包括纜芯和設(shè)置于纜芯外的金屬外護(hù)套，所述纜芯由若干根金屬導(dǎo)體相互絞合而成，在纜芯中設(shè)置有監(jiān)控傳感器。所述監(jiān)控傳感器為壓電傳感器和光纖傳感器。所述壓電傳感器位于纜芯的中心位置，金屬導(dǎo)體絞合于該壓電傳感器的外周；所述光纖傳感器位于纜芯的周邊并與金屬外護(hù)套內(nèi)壁相鄰。所述壓電傳感器包括鋼索芯，在鋼索芯上膠粘有壓電薄膜，在所述壓電薄膜外依次包覆有內(nèi)護(hù)層和屏蔽層，在該屏蔽層上擠包有外護(hù)層。本發(fā)明能準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)地線工作狀況，有效防止地線斷裂損壞，實(shí)現(xiàn)了從地線斷裂后的報(bào)警修復(fù)到防范預(yù)警的轉(zhuǎn)換，特別適用于具有高可靠性、高安全性要求的鐵路綜合共用接線系統(tǒng)中。
【專利說(shuō)明】
遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警貫通地線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種鐵路綜合接地系統(tǒng)中使用的接地電纜，尤其涉及一種能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控并預(yù)警的貫通地線。
【背景技術(shù)】
[0002]鐵路貫通地線系統(tǒng)是將軌道沿線的牽引供電回流系統(tǒng)、電力供電系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、通信及其他電子信息系統(tǒng)，以及橋梁、站臺(tái)、道床等需要接地的裝置通過(guò)貫通地線連成一體的接地系統(tǒng)，形成一個(gè)共同接地系統(tǒng)的等電位體，它是保障鐵路行車安全，實(shí)現(xiàn)列車高速、重載、通信信號(hào)技術(shù)數(shù)字化智能化的關(guān)鍵設(shè)施，是軌道交通技術(shù)領(lǐng)域中尖端技術(shù)產(chǎn)品之一。
[0003]鐵路貫通地線由于保證了全線路接線等電位，消除了因不同設(shè)備之間的電位差引起的不平衡電流，滿足了大型接地系統(tǒng)長(zhǎng)期良好接地電阻值的要求，實(shí)現(xiàn)了對(duì)人員和設(shè)備的有效保護(hù)。但在人為和不可抗拒的外力作用下，仍可能會(huì)造成接地裝置中貫通地線的斷裂，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并實(shí)施維護(hù)會(huì)影響信號(hào)傳輸系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)的準(zhǔn)確控制和信息傳輸信號(hào)控制的可靠性，給高速鐵路的安全留下隱患。及時(shí)發(fā)現(xiàn)貫通地線斷裂狀況及運(yùn)行狀態(tài)是保證鐵路系統(tǒng)可靠、安全的基礎(chǔ)和保障，尤其是隨著鐵路無(wú)砟軌道、信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備綜合接地、“四電”集成的廣泛應(yīng)用，接地系統(tǒng)的安全性越來(lái)越重要，貫通地線的作用顯得更加關(guān)鍵。
[0004]但是貫通地線斷裂后不易發(fā)現(xiàn)，而貫通地線斷裂后，會(huì)導(dǎo)致部分接地點(diǎn)接地電阻偏大，信號(hào)傳輸系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生接地電位不平衡，而影響信號(hào)傳輸系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)的準(zhǔn)確性，直接影響鐵路的安全運(yùn)行。目前解決貫通地線斷線最常用的技術(shù)手段是在貫通地線的銅鉸線中加入一根或兩根的信號(hào)報(bào)警線。如本
【申請(qǐng)人】申請(qǐng)的國(guó)家專利“高安全護(hù)套貫通地線”，專利號(hào):201120244011.6;正常情況下信號(hào)線報(bào)警處于導(dǎo)通狀態(tài)，顯示正常，當(dāng)貫通地線在外力作用下斷裂后，其信號(hào)線也會(huì)呈開(kāi)路狀態(tài)，報(bào)警設(shè)備發(fā)出斷線報(bào)警信號(hào)，但這種報(bào)警線往往僅能反映貫通地線是否斷裂，不能確定斷點(diǎn)位置。中國(guó)專利“一種遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)嗑€報(bào)警貫通地線”，專利號(hào):201220385635.4中的報(bào)警單元?jiǎng)t是由兩根絕緣單線絞合而成，當(dāng)貫通地線受外力作用斷裂時(shí)，該報(bào)警單元內(nèi)的兩根絕緣單線之間的工作電容發(fā)生變化，監(jiān)測(cè)設(shè)備可根據(jù)變化的工作電容值自動(dòng)計(jì)算出斷點(diǎn)位置并進(jìn)行報(bào)警，方便維修人員的快速定位和快速修復(fù)，這種具有兩根絕緣單線的報(bào)警單元既能區(qū)別是否斷線，還可以大體確定斷線的位置。但是不管單根絕緣線或兩根絕緣線的報(bào)警線均只能在貫通地線斷裂后作出報(bào)警反映，而不能監(jiān)測(cè)貫通地線的實(shí)時(shí)狀況，尤其不能監(jiān)測(cè)和控制造成貫通地線斷裂的主要原因一一拉力大小的變化狀態(tài)。隨著鐵路的不斷提速，對(duì)線路穩(wěn)定性、安全性要求越來(lái)越高，能夠監(jiān)測(cè)并預(yù)警貫通地線工作狀況勢(shì)在必行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)地線工作狀況，有效防止地線斷裂損壞的遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警貫通地線。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警貫通地線，包括纜芯和設(shè)置于纜芯外的金屬外護(hù)套，所述纜芯由若干根金屬導(dǎo)體相互絞合而成，在纜芯中設(shè)置有監(jiān)控傳感器。
[0007]在上述結(jié)構(gòu)中，由于在纜芯中設(shè)置有監(jiān)控傳感器，監(jiān)控傳感器可以靈敏地感知貫通地線的實(shí)際工作狀況，當(dāng)貫通地線受到意外機(jī)械作用或地線軸向拉伸力變大、變小時(shí)，監(jiān)控傳感器會(huì)將這些機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸至監(jiān)控設(shè)備并發(fā)出預(yù)警信號(hào)，使人們能及時(shí)干預(yù)和處理，變傳統(tǒng)的事后損壞處理為事前預(yù)防，從而保證了貫通地線始終處于安全可靠的工作狀況，有效地確保了列車運(yùn)行。也由于在纜芯中設(shè)置有監(jiān)控傳感器，這就可以根據(jù)貫通地線的工作環(huán)境和工作需求，對(duì)貫通地線的使用溫度、壓力、彎曲、應(yīng)力變化等運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行及時(shí)監(jiān)控，既可有效地預(yù)防貫通地線斷線等損壞事故的發(fā)生，也可以對(duì)貫通地線運(yùn)行狀態(tài)和工作壽命進(jìn)行準(zhǔn)確及時(shí)的評(píng)估，使人們能夠及時(shí)消除隱患，避免斷線等故障發(fā)生。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述監(jiān)控傳感器為壓電傳感器和光纖傳感器。所述壓電傳感器位于纜芯的中心位置，金屬導(dǎo)體絞合于該壓電傳感器的外周；所述光纖傳感器位于纜芯的周邊并與金屬外護(hù)套內(nèi)壁相鄰。該結(jié)構(gòu)中壓電傳感器和光纖傳感器發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，并且性能互補(bǔ)，更能有效地預(yù)防和避免事故發(fā)生。壓電傳感器及時(shí)反映貫通地線彎曲、拉伸和壓縮應(yīng)力的變化，準(zhǔn)確感知貫通地線的異常表現(xiàn);而光纖傳感器不僅抗電磁干擾性能優(yōu)越，耐腐蝕靈敏性高，而且能精確測(cè)量應(yīng)力松弛、應(yīng)力變化及位移和溫度多種使用運(yùn)行參數(shù)。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述壓電傳感器包括鋼索芯，在鋼索芯上膠粘有壓電薄膜，在所述壓電薄膜外依次包覆有內(nèi)護(hù)層和屏蔽層，在該屏蔽層上擠包有外護(hù)層。拉伸力的意外增加是貫通地線斷裂的主要原因，由于意外軸向拉伸力的增加往往是貫通地線遭受破壞斷裂的主要原因，而具有良好導(dǎo)電性能的銅材拉伸強(qiáng)度又相對(duì)較低，該結(jié)構(gòu)中的鋼索芯大大增強(qiáng)了貫通地線的抗拉機(jī)械強(qiáng)度，彌補(bǔ)了銅質(zhì)纜芯機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)較弱的不足，使貫通地線具有更好的機(jī)械性能。采用壓電薄膜作為壓電傳感器的壓電器件，壓電薄膜不僅輕薄、柔軟、靈敏度極好，而且具有很強(qiáng)的機(jī)械韌性，直接貼附在鋼絲上不會(huì)對(duì)貫通地線及鋼絲芯的彎曲和布線造成影響，特別適應(yīng)于貫通地線的工作環(huán)境。
[0010]本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方式，所述壓電薄膜通過(guò)膠粘層膠粘于鋼索芯上，壓電薄膜沿鋼索芯長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置。沿長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置的壓電薄膜能反映不同區(qū)段貫通地線的張力變化，并針對(duì)不同區(qū)段發(fā)出預(yù)警信號(hào)；當(dāng)鋼索芯隨貫通地線被拉伸壓縮或彎曲時(shí)，粘附于鋼索芯上的壓電薄膜受到力的作用產(chǎn)生相應(yīng)電荷，使機(jī)械變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸給監(jiān)測(cè)設(shè)備發(fā)生指示信號(hào)。
[0011 ]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述鋼索芯為單根鋼絲或鋼絲束;所述屏蔽層為鍍錫絲編織層。采用鋼絲或鋼絲束能使貫通地線既具有極好的抗拉性能，又具有良好的柔性。鍍錫銅絲編織層的屏蔽結(jié)構(gòu)具有屏蔽效果好、柔性好的雙重優(yōu)點(diǎn)。壓電薄膜外的屏蔽層，能有效避免外部電磁場(chǎng)對(duì)壓電信號(hào)的干擾，保證壓電信號(hào)的準(zhǔn)確可靠獲取。
[0012]本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式，所述光纖傳感器為傳感型光纖傳感器。所述光纖維傳感器埋設(shè)于光纖填埋膠中。傳感型傳感器中的光纖兼有對(duì)被測(cè)信號(hào)的敏感及信號(hào)的傳輸作用，將信號(hào)的“傳”和“感”合二為一，更加適用于貫通地線中各種參數(shù)的監(jiān)測(cè)預(yù)警。光纖傳感器埋設(shè)于光纖填埋膠中能更加準(zhǔn)確測(cè)試貫通地線中金屬導(dǎo)體和金屬外護(hù)層的拉伸、壓縮和彎曲所引起的應(yīng)力變化，能夠起到更加及時(shí)、準(zhǔn)確的預(yù)警效果。
[0013]本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式，所述金屬外護(hù)套為銅合金護(hù)套，在該金屬外護(hù)套上包覆有耐腐層。銅合金護(hù)套不僅具有良好的導(dǎo)電性能，而且具有較好耐腐性和地域適應(yīng)性。在金屬外護(hù)套上設(shè)有耐腐層，能有效地提高貫通地線在各種土壤環(huán)境中的適應(yīng)性，具有較好的耐腐、環(huán)保性能。
【附圖說(shuō)明】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警貫通地線作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0015]圖1是本發(fā)明遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警貫通地線一種【具體實(shí)施方式】的截面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1所示實(shí)施方式中的壓電傳感器放大結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警貫通地線又一種【具體實(shí)施方式】的截面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警貫通地線再一種【具體實(shí)施方式】的截面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警貫通地線第四種【具體實(shí)施方式】的截面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是本發(fā)明遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警貫通地線第五種【具體實(shí)施方式】的截面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中，I一纜芯、2—金屬導(dǎo)體、3—壓電傳感器、31—鋼索芯、32—I父粘層、33—壓電薄膜、34—內(nèi)護(hù)層、35—屏蔽層、36—外護(hù)層、4 一光纖傳感器、41 一光纖填埋膠、5—金屬外護(hù)套、6—耐腐層。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示的遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警貫通地線，該貫通地線包括17根銅質(zhì)的金屬導(dǎo)體2，金屬導(dǎo)體2通過(guò)層絞或同心絞合于一起形成纜芯I，在纜芯I上包裹有金屬外護(hù)套5，該金屬外護(hù)套5為銅合金護(hù)套，銅合金護(hù)套的材料為銅鋅合金。在金屬外護(hù)套5上還包覆有耐腐層6，該耐腐層6的材料為導(dǎo)電塑料。
[0017 ] 在纜芯I中設(shè)置有壓電傳感器3和光纖傳感器4，該壓電傳感器3和光纖傳感器4構(gòu)成監(jiān)控傳感器。監(jiān)控傳感器的壓電傳感器3位于纜芯I的中心位置，金屬導(dǎo)體2則絞合于壓電傳感器4的外周;監(jiān)控傳感器的光纖傳感器4位于纜芯I的周邊位置并與金屬外護(hù)套5的內(nèi)壁相鄰。光纖傳感器4埋設(shè)于光纖填埋膠41中，光纖填埋膠41將光纖傳感器4周邊的金屬導(dǎo)體
2、金屬外護(hù)套5和光纖傳感器連接固定于一體。光纖傳感器4采用傳感型光纖傳感器，光纖傳感器沿地線軸向連續(xù)布置。根據(jù)貫通地線的使用條件和設(shè)計(jì)要求，可以選用不同類型的光纖傳感器以監(jiān)測(cè)地線的溫度、應(yīng)力、位移等相關(guān)參數(shù)，以保證貫通地線系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。
[0018]如圖2所示，纜芯I中的壓電傳感器3包括有鋼索芯31，在鋼索芯31上通過(guò)膠粘層32貼附有壓電薄膜33，即包覆于鋼索芯31外周的壓電薄膜33與鋼索芯31之間設(shè)有膠粘層32。壓電薄膜33是由共聚物聚偏氟乙烯(PVDF)材料而制成，它具有很高的壓電性能和極佳的柔順性，鋼索芯31既可是單根鋼絲，也可以是若干鋼絲絞合而成。壓電薄膜33沿鋼索芯的長(zhǎng)度方向間隔地設(shè)置有多片壓電薄膜，以監(jiān)測(cè)不同地線區(qū)段的拉伸、壓縮、彎曲等機(jī)械應(yīng)力。各片壓電薄膜均與監(jiān)測(cè)設(shè)備電連接，在壓電薄膜33外設(shè)有內(nèi)護(hù)套34。在內(nèi)護(hù)套34上設(shè)有屏蔽層35，該屏蔽層35由鍍錫銅絲編織而成，在屏蔽層35上包覆有外護(hù)層36。內(nèi)護(hù)套34和外護(hù)層36均以聚乙烯為材料。
[0019]圖3所示的遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警貫通地線，該貫通地線的纜芯I包括有18根銅質(zhì)的金屬導(dǎo)體2，18根金屬導(dǎo)體2以層絞或同心絞的方式相互絞合于壓電傳感器3的外周，壓電傳感器3構(gòu)成監(jiān)控傳感器。壓電傳感器3的結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例相同。在纜芯I的外周包覆有金屬外護(hù)套5，該金屬外護(hù)套5以鋁合金為材料，在金屬外護(hù)套5的外周噴涂有導(dǎo)電陶瓷而形成了耐腐層6。壓電傳感器3的結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例中圖2所示結(jié)構(gòu)相同；壓電傳感器3位于纜芯I的中心位置。
[0020]在圖4所示實(shí)施方式中除纜芯I的金屬導(dǎo)體2的根數(shù)與上述實(shí)施例不同外，其他均相同。該實(shí)施例中在壓電傳感器3的外周絞合有6根金屬導(dǎo)體2，金屬導(dǎo)體2也以銅為材料。
[0021]圖5所示的遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警貫通地線，該貫通地線的監(jiān)控傳感器僅包括一光纖傳感器4，纜芯I包括有18根銅質(zhì)的金屬導(dǎo)體2，光纖傳感器4位于纜芯I的中心位置，18根銅質(zhì)金屬導(dǎo)體2絞合于光纖傳感器4的外周，光纖傳感器4埋設(shè)于光纖填埋膠41中，并通過(guò)光纖填埋膠41與其外周的金屬導(dǎo)體2相互固連一起。光纖填埋膠41為硅膠等市售膠，光纖傳感器4仍采用傳感型光纖傳感器。在纜芯I的外周包覆有合金銅質(zhì)的金屬外護(hù)套5、在金屬外護(hù)套5上噴涂有導(dǎo)電陶瓷而形成的耐腐層6。
[0022]圖6所示的實(shí)施方式與圖5實(shí)施方式的不同之處僅在于纜芯I的金屬導(dǎo)體2的根數(shù)，在本實(shí)施例中，光纖傳感器4的外周通過(guò)光纖填埋膠41絞合固定有6根金屬導(dǎo)體2。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警貫通地線，包括纜芯(I)和設(shè)置于纜芯(I)外的金屬外護(hù)套(5)，其特征在于:所述纜芯(I)由若干根金屬導(dǎo)體(2)相互絞合而成，在該纜芯(I)中設(shè)置有監(jiān)控傳感器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警貫通地線，其特征在于:所述監(jiān)控傳感器為壓電傳感器(3)和光纖傳感器(4)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警貫通地線，其特征在于:所述壓電傳感器(3)位于纜芯(I)的中心位置，金屬導(dǎo)體(2)絞合于該壓電傳感器(3)的外周；所述光纖傳感器(4)位于纜芯(I)的周邊并與金屬外護(hù)套(5)內(nèi)壁相鄰。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警貫通地線，其特征在于:所述監(jiān)控傳感器為壓電傳感器(3)，該壓電傳感器(3)位于所述纜芯(I)的中心位置。5.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警貫通地線，其特征在于:所述壓電傳感器(3)包括鋼索芯(31)，在鋼索芯(31)上膠粘有壓電薄膜(33)，在所述壓電薄膜(33)外依次包覆有內(nèi)護(hù)層(34)和屏蔽層(35)，在該屏蔽層(35)上擠包有外護(hù)層(36)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警貫通地線，其特征在于:所述壓電薄膜(33)通過(guò)膠粘層(32)膠粘于鋼索芯(31)上;該壓電薄膜(33)沿鋼索芯(31)長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警貫通地線，其特征在于:所述鋼索芯(31)為單根鋼絲或鋼絲束;所述屏蔽層(35)為鍍錫銅絲編織層。8.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警貫通地線，其特征在于:所述光纖傳感器(4)為傳感型光纖傳感器。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警貫通地線，其特征在于:所述光纖維傳感器(4)埋設(shè)于光纖填埋膠(41)中。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警貫通地線，其特征在于:所述金屬外護(hù)套(5)為銅合金護(hù)套，在該金屬外護(hù)套(5)上包覆有耐腐層(6)。
【文檔編號(hào)】H01B7/32GK105895244SQ201610413850
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年6月14日
【發(fā)明人】王子純, 吳榮美, 邵秀琴, 唐秀芹, 陳彩云
【申請(qǐng)人】江蘇東強(qiáng)股份有限公司