軌道交通車輛用超耐油超耐低溫光電綜合電纜及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明具體涉及一種新型的軌道交通車輛用超耐油、超耐低溫、低煙無鹵阻燃光電綜合電纜及其關(guān)鍵工序制備方法，特別涉及一種為遠距離運輸高速鐵路客車、動車組或重載貨車提供大功率、大電流和信號控制的耐低溫動力、控制、通信光電綜合電纜。
【背景技術(shù)】
[0002]近年，我國城市軌道交通事業(yè)高速發(fā)展并取得矚目成就。截至2012年12月31日，僅中國大陸地區(qū)就有17個城市70多條城市軌道交通線路投入運營，總運營里程達到2064km。隨著城市化進程的不斷加快以及解決城市交通問題的迫切需要，各地紛紛加大對城市軌道交通建設(shè)的投入，目前不僅省會一級的城市基本都在建設(shè)城市軌道交通，而且多個經(jīng)濟比較發(fā)達的地級城市也在建設(shè)或正在申報建設(shè)。根據(jù)國內(nèi)各城市軌道交通建設(shè)規(guī)劃編制和報批進展，預(yù)計2020年之前，我國每年新增城市軌道交通運營線路里程基本能超過300km，全國總里程規(guī)模將達到目前的2倍。因此目前急需提前做好軌道交通規(guī)劃和科學(xué)研宄工作。
[0003]我國地域廣闊，高原、丘陵、平原以及盆地等地形復(fù)雜交錯，因此目前國內(nèi)許多正在進行軌道交通規(guī)劃、設(shè)計的城市普遍遇到車輛運行范圍小，無法連續(xù)跨區(qū)域行駛的問題。軌道交通車輛電纜的性能級別直接決定了擬建鐵路交通工程的規(guī)模，以及線路、行車組織、系統(tǒng)運能等條件的確定。連續(xù)跨區(qū)域行駛的軌道交通車輛車體布線所用電纜需同時滿足低煙、無鹵、阻燃、耐礦物油、耐燃油、耐高溫、耐低溫、抗外部腐蝕及老化等相互矛盾的性能。因此，研發(fā)出一種新型的軌道交通車輛用超耐油、超耐低溫、低煙無鹵阻燃電纜，勢在必行。
[0004]隨著我國與國外軌道交通車輛制造巨頭的深入合作，引入國外交通系統(tǒng)的各種產(chǎn)品制造標(biāo)準(zhǔn)，其中包括歐標(biāo)、法標(biāo)、日標(biāo)、美國GE采購規(guī)范等不同體系的軌道交通車輛電纜標(biāo)準(zhǔn)。并且國家在十二五規(guī)劃中大力發(fā)展鐵路及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)，在未來幾年內(nèi)給軌道交通車輛電纜帶來了非常廣闊的市場前景。
[0005]現(xiàn)有的使用量最大的軌道交通車輛電纜是滿足歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 50264:2008《具有特殊防火性能的鐵路機車車輛動力和控制電纜》、EN 50306:2002《具有特殊防火性能的鐵路機車車輛薄壁絕緣電纜》和美國GE采購規(guī)范中額定電壓600V的DAP和額定電壓2000V的DCP系列電纜。
[0006]其中歐標(biāo)電纜突出特點為耐_40°C低溫，耐IRM 902#礦物油100°C X72小時，耐IRM 903#燃料油70°C X 168小時。絕緣體積電阻率彡114Q.cm，可通過單根垂直燃燒和成束阻燃B類、C類試驗，毒性指數(shù)〈3。
[0007]美國GE采購規(guī)范中DAP和DCP系列電纜突出特點為耐-55°C低溫，耐IRM 902#礦物油1500C X 144小時，絕緣體積電阻率彡115Q.cm。
[0008]為了能滿足我國遠距離高速/重載運行列車連續(xù)跨區(qū)域行駛的發(fā)展需求。將歐標(biāo)和美國GE采購規(guī)范中電纜各項性能結(jié)合到一起，研發(fā)出一種具有電纜耐-55°C低溫后卷繞無開裂現(xiàn)象；耐IRM 902#礦物油150°C X 144小時后絕緣、護套材料強度變化率不超過±30%，斷裂伸長率變化率不超過±40% ;耐IRM 903#燃料油70°C X 168小時后絕緣、護套材料強度變化率不超過±30%，斷裂伸長率變化率不超過±40%。；20°C絕緣體積電阻率^ 115Q.cm ;可通過單根垂直燃燒和成束阻燃B類、C類試驗；毒性指數(shù)〈3性能的具有超強環(huán)境適應(yīng)性，耐循環(huán)應(yīng)力的電纜是很有必要的。
[0009]根據(jù)相似相溶原理，相關(guān)軌道交通車輛電纜標(biāo)準(zhǔn)中要求的聚烯烴材料本身是不耐油的。目前僅可以通過輻照交聯(lián)技術(shù)改變聚烯烴材料的分子結(jié)構(gòu)，將原聚烯烴材料線性分子結(jié)構(gòu)中較小的分子間作用力(范德華力)升級為網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)中較大的分子內(nèi)作用力(飽和分子鍵能)，進而鎖緊浸入聚烯烴材料分子間的油料分子，防止其進一步擴散溶脹破壞聚烯烴材料的分子結(jié)構(gòu)導(dǎo)致材料強度、斷裂伸長率等性能急劇下降的問題產(chǎn)生。但也正因為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中存在較大的分子內(nèi)作用力(飽和分子鍵能)因此材料在低溫時脆化溫度提高，更易開裂。因此電纜耐油性能的提高必定伴隨著低溫性能的下降。
[0010]現(xiàn)階段常用的效果最好的阻燃體系為添加Mg(OH)JP AL(OH) 3及其他礦質(zhì)材料的金屬氧化物阻燃體系。因此為了增強電纜的阻燃性能，必然增加金屬氧化物的含量，金屬離子的濃度增加，又自然的伴隨著電纜絕緣電阻值的下降。
[0011]耐油和耐低溫性能，阻燃和絕緣性能僅是列舉的兩個比較突出的此消彼長的性能。因此，也是新型的軌道交通車輛用超耐油、超耐低溫、低煙無鹵阻燃電纜研發(fā)成功的瓶頸。
[0012]目前軌道交通車輛電纜通過的防火性能測試如DIN 5510、EN 45545、BS 6853等均不包括耐火性能，即在火災(zāi)情況下，電纜在一段時間內(nèi)仍然持續(xù)通電運行，保證電氣安全的能力。隨著硅橡膠材料的推廣應(yīng)用，一種新型的陶瓷化硅橡膠為軌道交通車輛耐火電纜的研發(fā)提供了更好的解決方案。如果采用這種具有防火、耐火、阻燃、低煙、無毒性能的陶瓷化防火、耐火硅橡膠擠出制造。這樣纜芯在燃燒后的殘留物為陶瓷狀硬殼，硬殼在6500C ~3000°C的火災(zāi)環(huán)境下不熔融、不低落，起到堅固的保護作用。可保證在火災(zāi)情況下信號控制回路的暢通，設(shè)備穩(wěn)定運行，為人員疏散提供可靠的環(huán)境，爭取寶貴的時間。
[0013]傳統(tǒng)的鐵路信息傳輸完全依賴電傳輸通道，隨著鐵路信號技術(shù)的發(fā)展，光纖傳輸?shù)南到y(tǒng)因其具有傳輸容量大，抗干擾能力強，信息傳輸穩(wěn)定可靠，傳輸距離遠等諸多優(yōu)點，如果能在新型的軌道交通車輛用超耐油、超耐低溫、低煙無鹵阻燃電纜中加入光單元作為通信傳輸通道。便杜絕了軌道交通車輛中二次布線的現(xiàn)象，同時，電單元和光單元的絞合成纜與電纜和光纜分開敷設(shè)相比，光電綜合纜外徑實際尺寸僅為分開敷設(shè)尺寸的70%左右，增加了軌道交通車輛的有效使用空間，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益是顯而易見的，是巨大的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]發(fā)明目的:為了解決現(xiàn)有軌道交通車輛電纜綜合性能的不足，本發(fā)明提供了一種軌道交通車輛用超耐油耐超低溫光電綜合電纜及其關(guān)鍵工序制備方法。
[0015]技術(shù)方案:一種軌道交通車輛用超耐油超耐低溫光電綜合電纜，包括動力傳輸部分、信號控制部分和光通信傳輸部分、屏蔽層和護套層，所述動力傳輸部分由導(dǎo)體包覆絕緣層組成，所述信號控制部分由陶瓷化硅橡膠耐火絕緣線芯組成，所述光通信傳輸部分由層絞全干式光傳輸單元、中心管全干式光單元、層絞填充式光單元或中心管填充式光單元中的一種或幾種組成，動力傳輸部分、信號控制部分與光通信傳輸部分絞合構(gòu)成纜芯，纜芯外包覆有屏蔽層，所述屏蔽層結(jié)構(gòu)采用編織密度不小于80%的屏蔽單絲編織屏蔽，屏蔽單絲外徑不小于0.11_，屏蔽層結(jié)構(gòu)內(nèi)使用厚度不小于0.063_厚度的金屬復(fù)合帶進行拖包，拖包時金屬復(fù)合帶的金屬面與屏蔽層結(jié)構(gòu)相接觸，或使用單層搭蓋率不小于20%的半導(dǎo)電帶進行繞包，屏蔽層結(jié)構(gòu)外套有護套層。
[0016]作為優(yōu)化:所述導(dǎo)體米用單絲直徑0.18mm~0.5mm絞合成截面為0.5mm2~400mm2的鍍錫或高強度鋁鎂合金絞線或銅包鋁鎂合金絞線或鍍錫圓銅絞線，當(dāng)采用高強度的合金絞線時，為得到等效的電阻水平，可將合金絞線的截面增大15%，由于采用的是多股(1+ 6)絞線的方式，電纜仍然具有良好的彎曲性能。電纜導(dǎo)體的柔軟度極大幅度提高了電纜在長期彎曲、振動條件下的可靠性。
[0017]作為優(yōu)化:所述具有防火、耐火、阻燃、低煙、無毒性能的陶瓷化防火、耐火硅橡膠擠出制造的信號控制線芯，可通過國際上防火耐火電線電纜最高級別的BS 6387的CWZ級水噴淋、震動、耐火試驗；具有白色低煙、無磷氮、無重金屬、無毒、無害、不熔融、不滴落的特點；