芯冷连铸连轧大长度防冰除冰智能接触线的制作方法

1.本实用新型涉及电气化铁路用接触线技术领域，具体涉及一种芯冷连铸连轧大长度防冰除冰智能接触线。


背景技术：

2.目前高速电气化铁路采用cu-mg、cu-sn合金接触线，该类线材均是以丧失导电率为前提的。cu-cr-zr接触线还处实验室阶段或小批量试验阶段，虽在原有基础上的有一定幅度的提高，但提高幅度有限，虽然增强了线材的抗拉强度，保持较高的导电率，但此类合金材料生产控制困难、成本高、大批量生产质量不稳定等难点。另外在高寒低温，尤其像东北这样的高寒地区，接触线表面会出现覆冰，现有技术中解决覆冰通常是机械加人工，但除冰效率低效果差，因此急需解决高寒低温地区接触线“覆冰”的问题，做到防冰除冰。
3.随着铁总全力推进cr450科技创新工程，在运行时速400km的条件下时，对接触线的主要性能要求：抗拉强度≥560mpa、导电率≥75%iacs。因此急需研发一种新型接触线替代铜镁、铜铬锆接触线，同时要求防冰除冰和智能化在线监测以及具有一定通讯功能的接触线。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服上述不足，提供了一种芯冷连铸连轧大长度防冰除冰智能接触线，突破了导电率和抗拉强度相互矛盾，相互牺牲的难题，克服了铜包钢的铜、包覆层、钢芯因膨胀系不匹配等原因而相互脱离等难题，同时解决接触线高寒低温覆冰的难题，可以进行有效地防冰除冰，并进行实时在线监测接触线的运行状态，对运行状态进行数据收集，分析，整理，同时发现问题和隐患，达到智能监测，并及时排除隐患，确保列车的运行安全，最后还可以能承载部分通讯功能。
5.本实用新型的目的是这样实现的：
6.一种芯冷连铸连轧大长度防冰除冰智能接触线，包括接触线本体，所述接触线本体包括铜层和铜镁合金层，所述铜镁合金层设置在铜层底部，所述铜层的中心设有钢丝绳，所述钢丝绳内置复合棒，所述复合棒内置光纤，中心的复合棒和外部多根钢丝共同绞合形成接触线的芯部，在钢丝绳和铜层之间设有导热绝缘层。
7.优选的，所述钢丝由钨钢合金制成。
8.优选的，所述复合棒包括橡胶棒、光纤和隔热橡胶，所述光纤均匀缠绕在橡胶棒上，隔热橡胶包裹带光纤的橡胶棒。
9.优选的，所述复合棒包括橡胶棒、光纤、隔热橡胶和电阻丝，所述橡胶棒设有两根，所述光纤均匀缠绕在一根橡胶棒上，所述电阻丝均匀缠绕在另一根橡胶棒上，所述隔热橡胶包裹在缠绕有光纤的橡胶棒外。
10.优选的，在缠绕电阻丝的橡胶棒和隔热橡胶外部也设有导热绝缘层。
11.本实用新型的有益效果是：
12.既增加铜钢复合接触线整体的综合抗拉强度，又增加柔韧性，克服钢丝绳在经过铜水1200℃高温铸造过程中，抗拉强度急剧下降的难题，同时保持了铜的良导体作用，还有受电弓取电时增加接触线的耐磨性，铜和钢丝绳有机复合形成一个不脱落的整体，既保持了铜钢复合接线整体优良的高导电特性，又增加铜钢复合接触线整体的综合抗拉强度，大大地提高机车了在运行中的安全系数。另一方面，使光纤和电阻丝完整无缺地包覆在接触线中，为防冰除冰、智能监测接触线运行状态发挥光纤通讯功能提供物理基础。
附图说明
13.图1为本实用新型实施例1芯冷连铸连轧大长度防冰除冰智能接触线的截面示意图。
14.图2为图1的剖面示意图。
15.图3为本实用新型实施例1芯冷连铸连轧大长度防冰除冰智能接触线的截面示意图。
16.图4为图3的剖面示意图。
17.其中：
18.铜层1；铜镁合金层2；钢丝绳3；钢丝3.1；复合棒4；橡胶棒4.1；光纤4.2；隔热橡胶4.3；电阻丝4.4；绝缘橡胶层5。
具体实施方式
19.实施例1：
20.参见图1和图2，本实用新型涉及一种钨钢式芯冷连铸连轧大长度防冰除冰智能接触线，包括接触线本体，所述接触线本体包括铜层1和铜镁合金层2，所述铜镁合金层2设置在铜层1底部，铜镁合金层2位于接触线的下部是为了增加与受电弓的耐磨性，减少接触线与受电弓接触部分的磨损，从而增加接触线的使用寿命，截面积约为3-5mm
²
。
21.所述铜层1的中心设有钢丝绳3，所述钢丝绳3内置复合棒4，所述钢丝绳3设有多根钢丝3.1，所述钢丝绳3设有多根钢丝3.1，所述钢丝3.1由钨钢合金制成，芯部的复合棒4和外部多根钨钢丝共同绞合形成接触线的芯部。
22.在钢丝绳3与铜层1之间设有导热绝缘层5，导热绝缘层5具有两个作用，其一是用于绝缘，当铜的部分有电流通过时，钢丝绳3由于绝缘层作用，没有电流通过，从而使铜的导电性能发挥最大作用，大大节约了能源。其二是导热，将钢丝绳热量传递给铜。
23.所述复合棒4包括橡胶棒4.1、光纤4.2和隔热橡胶4.3，所述光纤4.2均匀缠绕在橡胶棒4.1上，当发生蠕变时，光纤4.2可以避免因为蠕变而拉伸或者拉断（由于接触线的长度长达1500m左右，会发生蠕变，蠕变长度约为200mm左右），隔热橡胶4.3包裹带光纤的橡胶棒4.1，当铜有大量电流通过，并伴有发热时，隔热橡胶4.3对缠绕在橡胶棒4.1上的光纤4.2进行保护。
24.铜层主要用于通电，由于是纯铜，导电率可以达到100%iacs。铜的另外一个用是承载部分抗拉强度，和钢丝绳一起形成接触线的整体抗拉强度。铜是占整个接触线的主要部分，以目前高铁常用150mm
²
为例，截面积约为120mm
²
；
25.钢丝绳3主要作用增加抗拉强度，当接触线进行悬挂时，铜和钢丝绳形成接触线的
整体抗拉强度，铜的抗拉强约为400mpa，而钢丝绳的抗拉强度一般可以达到2160mpa，特制钢丝绳可以达到3000mpa。如果按钢的截面积30mm
²
、抗拉强度按1500mpa；铜的截面积120mm
²
、抗拉强度按380mpa计算，接触线整体拉断力为90.6kn；接触线整体抗拉强度，通过理论计算，可以达到600mpa，安全余量还有很大提升空间。钢丝绳的截面积约为30mm
²
。
26.由于钢丝由钨钢合金制成，其电阻较大，当高寒地带，尤其像东北这样的高寒地区，导致接触线表面就会出现覆冰，我们可以将钢丝强绳接通防冰除冰的电源，钨钢钢丝由于有较大电阻，会发热，使得接触线的温度保持在5℃左右，可以防冰除冰，由于钢丝绳的外层有导热绝缘层的作用，与铜的供电隔绝，不冲突，同时钢丝绳的热量可以传递到铜，使铜的温度升度，起到防冰除冰的作用。
27.光纤由单色光发生器，光纤光栅，光时域反射器等部件有机构成，相当于光纤传感器。当接触线因内部有裂纹，空心，夹杂等缺陷时，经过一段时间的运行，会导致接触线的拉力改变，从而改变触线正常状态时，使单色光的光学性质，如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等发生变化，被测对象接触线的状态转变为可测的光信号，经过光纤光栅或光时域反射器等光信处理器分析处理，及时预警，发现问题及时处理，发挥全天候智能监测作用；光纤还可用作通讯通道，分担铁路线通讯压力。
28.实施例2：
29.参见图3和图4，一种电阻式芯冷连铸连轧大长度防冰除冰智能接触线，所述复合棒4包括橡胶棒4.1、光纤4.2、隔热橡胶4.3和电阻丝4.4，所述橡胶棒4.1设有两根，所述光纤4.2均匀缠绕在一根橡胶棒4.1上，所述电阻丝4.4均匀缠绕在另一根橡胶棒4.1上，所述隔热橡胶4.3包裹在缠绕有光纤4.2的橡胶棒4.1外，当钢丝绳3有大量电流通过，或者进行防冰除冰，钢丝绳3接通防冰除冰电源，并伴有发热时，隔热橡胶可以有效地保护光纤。
30.在缠绕电阻丝4.4的橡胶棒4.1和隔热橡胶4.3外部设有第一道的导热绝缘层5。
31.在钢丝绳3和铜层2之间设有第二道的导热绝缘层5。
32.由于复合棒中置入了电阻丝，当高寒地带，尤其像东北这样的高寒地区，导致接触线表面就会出现覆冰，我们可以将电阻丝接通防冰除冰的电源，电阻会发热，使得接触线的温度保持在5℃左右，可以防冰除冰，由于钢丝绳的外层有导热绝缘层的作用，与铜的供电隔绝，不冲突，同时可以将热量传递到铜，使铜的温度升度，起到防冰除冰的作用。
33.让光纤或电阻丝可以均匀地缠绕在橡胶棒上，由于接触线的长度长达1500m左右，会发生蠕变，蠕变长度约为200mm左右，当发生蠕变时，光纤或电阻丝可以避免因为蠕变而拉伸，或者拉断。
34.除上述实施例外，本实用新型还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。

技术特征：
1.一种芯冷连铸连轧大长度防冰除冰智能接触线，其特征在于：包括接触线本体，所述接触线本体包括铜层和铜镁合金层，所述铜镁合金层设置在铜层底部，所述铜层的中心设有钢丝绳，所述钢丝绳内置复合棒，所述复合棒内置光纤，中心的复合棒和外部多根钢丝共同绞合形成接触线的芯部，在钢丝绳和铜层之间设有导热绝缘层。2.根据权利要求1所述的一种芯冷连铸连轧大长度防冰除冰智能接触线，其特征在于：所述钢丝由钨钢合金制成。3.根据权利要求1或2所述的一种芯冷连铸连轧大长度防冰除冰智能接触线，其特征在于：所述复合棒包括橡胶棒、光纤和隔热橡胶，所述光纤均匀缠绕在橡胶棒上，隔热橡胶包裹带光纤的橡胶棒。4.根据权利要求1所述的一种芯冷连铸连轧大长度防冰除冰智能接触线，其特征在于：所述复合棒包括橡胶棒、光纤、隔热橡胶和电阻丝，所述橡胶棒设有两根，所述光纤均匀缠绕在一根橡胶棒上，所述电阻丝均匀缠绕在另一根橡胶棒上，所述隔热橡胶包裹在缠绕有光纤的橡胶棒外。5.根据权利要求4所述的一种芯冷连铸连轧大长度防冰除冰智能接触线，其特征在于：在缠绕电阻丝的橡胶棒和隔热橡胶外部也设有导热绝缘层。

技术总结
本实用新型涉及一种芯冷连铸连轧大长度防冰除冰智能接触线，包括接触线本体，所述接触线本体包括铜层和铜镁合金层，所述铜镁合金层设置在铜层底部，所述铜层的中心设有钢丝绳，所述钢丝绳内置复合棒，所述复合棒内置光纤，中心的复合棒和外部多根钢丝共同绞合形成接触线的芯部，在钢丝绳和铜层之间设有导热绝缘层。本实用新型将铜和内置复合棒的钢丝绳有机复合形成一个不脱落的整体，保持铜钢复合接线整体高导电特性，又增加铜钢复合接触线整体的综合抗拉强度，使光纤或电阻丝完整无缺地包覆在接触线中，为防冰除冰、智能监测接触线运行状态发挥光纤通讯功能提供物理基础。行状态发挥光纤通讯功能提供物理基础。行状态发挥光纤通讯功能提供物理基础。


技术研发人员：鲁衍任 沈华 吴晓君 杜宽 花思明 何宇 于婷 王哲 赵德胜 杨玉军 孟宪浩 黄祖成 王远东 戴得胜 武鸿亮 孙月钰 信双建
受保护的技术使用者：中铁建电气化局集团康远新材料有限公司
技术研发日：2023.01.10
技术公布日：2023/7/20