一种抗电磁干扰电缆及其连接方法、应答器系统和列车与流程

1.本发明属于列车信号电缆技术领域，特别涉及一种抗电磁干扰电缆及其连接方法、应答器系统和列车。


背景技术：

2.应答器通信单元btm和应答器天线(cau)是列控车载设备的一部分，它们分别安装在列车内部和车外底部，通过电缆连接。列车运行过程中，btm需要与地面应答器进行无线通信：当列车经过地面应答器上方时，车载btm天线发送的27mhz电磁能量激活应答器，应答器开始工作并把报文信息发送出去，cau接收报文后经由电缆传送至btm。
3.随着我国高速铁路的迅猛发展，电磁环境变得日益复杂，电磁干扰对列车btm系统的影响越来越大。电缆作为btm系统的重要组成部分，连接着cau和主机进行信号传输，其电磁兼容性的好坏影响着列车的安全运行。
4.以d电缆为例，现有的d电缆通过接地线与车载atp机柜相连，而机柜通过车体与地相连。如图1所示，为现有的一种接地式d电缆的内部连接结构示意图，d电缆内有4根芯线，每根芯线外均设有屏蔽层，d电缆一端的8芯圆形ct63-1208连接器的c接口为接地位，用于连接列车的车体以确保连接器接地，4根芯线外的屏蔽层均通过连接c接口实现d电缆接地，现有技术中，这种设计是为了将干扰导入车体再导入地面；但在诸多实测中发现，电缆接车体反而会将车体上的干扰引入电缆，从而造成应答器系统故障。例如列车过分相区弓网离线放电时，干扰信号通过传导耦合到车体上，而d电缆的地线与车体相连，可能将干扰信号引入d电缆中，从而影响d电缆正常的信号传输。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明提供了一种抗电磁干扰电缆及其连接方法、应答器系统和列车，能够避免电缆接收到来自车体的干扰信号。
6.本发明公开了一种抗电磁干扰电缆，包括：
7.第一信号传输线缆，包括第一芯线和套设在所述第一芯线外的第一屏蔽层，所述第一屏蔽层与所述第一芯线绝缘；
8.连接器，所述连接器有两个，分别连接在所述第一信号传输线缆的两端，两个所述连接器分别用于连接位于列车内的应答器通信单元和位于列车外的应答器天线，并在所述应答器通信单元和所述应答器天线之间传输信号；
9.其中，每个所述连接器包括第一线缆接口和第二线缆接口；所述第一线缆接口和所述第二线缆接口之间绝缘；所述第一芯线与所述连接器内的第一线缆接口连通，所述第一屏蔽层与所述连接器内的第二线缆接口连通。
10.进一步地，所述第一信号传输线缆还包括第一绝缘层和第一保护层，所述第一绝缘层设置在所述第一芯线与所述第一屏蔽层之间，所述第一绝缘层的材质为非极性树脂；
11.所述第一保护层套设在所述第一屏蔽层外，所述第一保护层的材质为无卤阻燃弹
性材料。
12.进一步地，所述抗电磁干扰电缆还包括第二保护层和第三保护层，所述第二保护层和第三保护层依次套设在所述第一信号传输线缆外，用于保护所述第一信号传输线缆。
13.进一步地，所述第二保护层的材质为低烟无卤阻燃材料；所述第三保护层的材质为无卤阻燃弹性材料。
14.进一步地，所述抗电磁干扰电缆还包括第二信号传输线缆，所述第二信号传输线缆与所述第一信号传输线缆并排设置；
15.所述第二信号传输电缆包括第二芯线、第二绝缘层、第二屏蔽层和第四保护层；所述第二绝缘层、第二屏蔽层和所述第四保护层依次套设在所述第二芯线外；所述第二屏蔽层与所述第二芯线绝缘。
16.进一步地，所述第二芯线的材质为镀银铜线；
17.所述第二屏蔽层为铜箔和镀锡铜丝编织构成，或所述第二屏蔽层包括铜箔和镀锡铜丝编织构成的外层，还包括铝箔或pet材质构成的内层。
18.进一步地，所述第一芯线的材质为铜绞线，用于传输27.095mhz的功率波；
19.所述第一屏蔽层为铜箔和镀锡铜丝编织构成，或所述第一屏蔽层包括铜箔和镀锡铜丝编织构成的外层，还包括铝箔或pet材质构成的内层。
20.进一步地，所述抗电磁干扰电缆为d电缆。
21.本发明还公开了一种抗电磁干扰电缆的连接方法，包括：
22.使所述抗电磁干扰电缆的两端分别连接位于列车内的应答器通信单元和位于列车外的应答器天线，并使所述第一信号传输线缆在所述应答器通信单元和所述应答器天线之间传输信号；
23.使所述抗电磁干扰电缆中的第一信号传输线缆与所述列车的车体断开连接。
24.本发明还公开了一种应答器系统，包括应答器通信单元、应答器天线和电缆，所述电缆为本发明前面所述的抗电磁干扰电缆。
25.本发明还公开了一种列车，包括应答器系统，所述应答器系统为本发明前面所述的应答器系统。
26.本发明的抗电磁干扰电缆是将电缆中用于连接位于列车内的应答器通信单元和位于列车外的应答器天线并传输信号的第一信号传输线缆与车体绝缘连接，从而实现第一信号传输线缆隔绝车体传导的干扰信号；具体地包括使连接器中与第一信号传输线缆连接的接口与连接器本体绝缘从而避免来自车体的干扰信号经由连接器进入第一信号传输线缆。本发明的抗电磁干扰电缆可杜绝车厢或机柜上的干扰信号耦合进入电缆，从而有效降低电缆在使用过程中的干扰情况，确保应答器系统的信号传输过程稳定和安全，即能够提高列控系统的信号传输安全性。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发
明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1示出了根据现有技术的电缆内部连接结构示意图；
29.图2示出了根据本发明实施例一的电缆内部连接关系示意图；
30.图3示出了根据本发明实施例一的电缆截面结构示意图；
31.图4示出了根据本发明实施例二的电缆内部连接关系示意图；
32.图5示出了根据本发明实施例二的电缆截面结构示意图；
33.图6示出了根据本发明实施例的应答器系统；
34.图7示出了根据本发明实施例的一种双屏蔽层电缆截面结构示意图。
35.图中主要标号说明：
36.1、第一信号传输线缆；2、连接器；3、第二信号传输线缆；4、第二保护层；5、第三保护层；11、第一芯线；12、第一屏蔽层；13、第一绝缘层；14、第一保护层；31、第二芯线；32、第二屏蔽层；33、第二绝缘层；34、第四保护层。
具体实施方式
37.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.考虑到在列车运行中，发现了由于现有的应答器系统中的d电缆内部结构与车体相连(导通)，从而可能会将干扰信号引入d电缆中，影响d电缆正常的信号传输，造成应答器系统故障，影响列车的安全运行的问题；例如，在列车过分相区弓网离线放电时，干扰信号通过传导耦合到车体上，然后通过车体引入d电缆中从而造成应答器系统故障。本发明提出了一种抗电磁干扰电缆、应答器系统和列车。
39.以d电缆的应用为例，本技术所提及的d电缆即为d接口电缆，为应用于铁路通信领域中，具体是安装于列车车体内，用于在应答器天线和btm主机之间传输高频通信信号的特殊电缆。其中d表示应答器天线和btm主机之间的通信线路。应当理解的是，本领域技术人员也可以根据实际情况将本发明的抗电磁干扰电缆用于作为其它需要隔离车体干扰信号的连接电缆，本技术实施例中的d电缆仅为本发明的抗电磁干扰电缆的一种应用示例性说明。
40.实施例一：
41.为便于对本实施例进行理解，首先对本技术实施例所公开的一种抗电磁干扰电缆进行详细介绍。如图2所示，为本发明实施例提供的一种抗电磁干扰电缆的结构示意图，包括：
42.第一信号传输线缆1，包括第一芯线11和套设在第一芯线11外的第一屏蔽层12，第一屏蔽层12与第一芯线11绝缘；
43.连接器2，连接器2有两个，分别连接在第一信号传输线缆1的两端，每个连接器2包括壳体和位于壳体内的第一线缆接口和第二线缆接口；第一线缆接口、第二线缆接口和壳体之间绝缘；第一芯线11与连接器2内的第一线缆接口连通，第一屏蔽层12与连接器2内的第二线缆接口连通；
44.具体的两个连接器2分别用于连接位于列车内的应答器通信单元和位于列车外的应答器天线，第一信号传输线缆1用于在应答器通信单元和应答器天线之间传输信号。
45.本技术的实施例中，两个连接器2分别连接连通应答器通信单元和应答器天线，应答器天线外的壳体为金属壳体，该金属壳体与列车车体固定连接，位于该金属壳体内部的应答器天线与列车车体断开，连接器2的壳体与应答器天线进行连接的时候，连接器2的壳体与应答器天线外的金属壳体之间接触导通，但是由于连接器2中的第一线缆接口和第二线缆接口之间绝缘，第一线缆接口、第二线缆接口与连接器2的壳体之间也绝缘，进而可以确保电缆内部的第一信号传输线缆1只连通应答器通信单元和应答器天线，杜绝了车体干扰信号进入第一信号传输线缆1。
46.图3为根据本发明实施例一的一种抗电磁干扰电缆的电缆截面结构示意图，具体是一种单线型抗电磁干扰电缆，如图3所示，第一信号传输线缆1包括第一绝缘层13和第一保护层14，第一绝缘层13设置在第一芯线11与第一屏蔽层12之间，第一绝缘层13的材质为非极性树脂；
47.第一保护层14套设在第一屏蔽层12外，第一保护层14的材质为无卤阻燃弹性材料。
48.在本技术的实施例中，抗电磁干扰电缆还包括第二保护层4和第三保护层5，第二保护层4和第三保护层5依次套设在第一信号传输线缆1外，用于保护第一信号传输线缆1。其中，第二保护层4的材质为低烟无卤阻燃材料；第三保护层5的材质为无卤阻燃弹性材料。
49.第一芯线11的材质为铜绞线，采用多股铜线绞制而成，用于传输27.095mhz的功率波；第一屏蔽层12采用铜箔和镀锡铜丝编织构成。
50.可选地，第一屏蔽层12为双层结构，在铜箔和镀锡铜丝编织构成的外层内侧还设置有一层铝箔，铝箔包裹在第一绝缘层13外。
51.参见图2，根据本技术的实施例一，连接器2的型号为8芯圆形ct63-1208连接器，ct63-1208连接器的内部接口有8个，且均与ct63-1208连接器的壳体隔离，从而避免电缆通过接口、连接器壳体与列车车体导通。
52.本实施例中，ct63-1208连接器与电缆的第一信号传输线缆1之间的接线关系如下表所示：
[0053][0054]
参见上表，车上端ct63-1208连接器是指设置在本发明的电缆与车载应答器通信单元btm之间的连接器，车下端ct63-1208连接器是指设置在本发明的电缆与应答器天线cau之间的连接器，第一芯线11为上表中的粗线tx，用于应答器通信单元btm与应答器天线
cau之间的通信工作，传输27.095mhz的功率波。
[0055]
如图2所示，本实施例中，c接口不连接接地线，对应到上表中，c接口空置，此时可以选择连接器内任意两个相互隔离的接口作为第一线缆接口和第二线缆接口。如上表中所示，孔位号a即为与第一芯线11连接的第一线缆接口，孔位号g即为与第一屏蔽层12连接的第二线缆接口，而ct63-1208连接器中的其它孔位号均设为空置，且均与列车车体绝缘，通过取消第一信号传输线缆1内第一屏蔽层12通过连接器壳体接通车体的设计，杜绝车厢或机柜上的干扰信号耦合进入电缆，从而有效降低电缆在使用过程中的受到车体传输的信号干扰情况，进而提高电缆的抗扰度，同时可以保证应答器系统的安全运行。
[0056]
应当理解的是，ct63-1208连接器仅为连接器2的一种型号选择，也可以选择其它满足本技术要求的连接器：连接器2中包括互相绝缘的第一线缆接口和第二线缆接口，且第一线缆接口和第二线缆接口与车体之间均不导通。
[0057]
相比较于图1中所示的现有技术，现有技术中，ct63-1208连接器中的c接口连接接地线从而实现接地。本实施例中的电缆采用下面三个关键方式实现提高电缆的抗电磁干扰效果：a.取消了现有技术中连接器2中c接口连接地线；b.取消了除a、g(即第一线缆接口和第二线缆接口)以外的所有接口的使用，仅保留用于实现应答器通信单元和应答器天线之间信号传输功能的连接器接口；c.取消了连接器2壳体与电缆内屏蔽层的导通性。通过实测发现，当使得连接器接口均与车体断开连接，大大提高了电缆的抗电磁干扰能力。示例性地，可以在常规d电缆基础上对d电缆内部的接线方式进行改造，从而提高d电缆的抗扰度，杜绝车厢或机柜上的干扰信号耦合进入d电缆，从而有效降低d电缆在使用过程中的干扰情况。
[0058]
在本技术的一个实施例中，单线型抗电磁干扰d电缆的主要使用性能指标包括：d电缆可以完成上行4.23mhz信号的传输和下行27.095mhz信号的传输；d电缆端口适配自主化cau天线d接口；d电缆整体不设接地点(即与车体相隔离)；d电缆绝缘电阻≥500mω(在500vdc的条件下)；d电缆耐电压≥1000vac；d电缆盐雾耐受需达到96h以上；d电缆的低烟无卤指标应满足标准gb/t17651.2和gb/t176502，阻燃指标应满足标准gb/t18380.31；冲击要求符合iec61373中1类b级；震动要求符合iec61373中1类b级。
[0059]
实施例二：
[0060]
结合实施例一，在本技术的实施例二中的抗电磁干扰电缆还包括第二信号传输线缆3，第二信号传输线缆3与第一信号传输线缆1并排设置；
[0061]
图4为根据本发明实施例二的电缆内部连接关系示意图，图5为根据本发明实施例二的一种抗电磁干扰电缆的电缆截面结构示意图，具体是一种四线型抗电磁干扰电缆，如图4和图5所示，包括一根第一信号传输线缆1和三根第二信号传输线缆3；
[0062]
第二信号传输电缆包括第二芯线31、第二绝缘层33、第二屏蔽层32和第四保护层34；第二绝缘层33、第二屏蔽层32和第四保护层34依次套设在第二芯线31外；第二屏蔽层32与第二芯线31绝缘。
[0063]
在本技术的实施例中，第一芯线11的材质为铜绞线，用于传输27.095mhz的功率波；第一屏蔽层12为铜箔和镀锡铜丝编织构成，或第一屏蔽层12为双层结构，外层由铜箔和镀锡铜丝编织构成，内层为包裹在第一绝缘层13外的一层铝箔或一层pet材料(pet，即聚对苯二甲酸乙二醇酯，在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120
℃，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好，但耐电晕性较差，抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好)。第二芯线31的材质为镀银铜线；第二绝缘层33为非极性树脂材料，第二屏蔽层32为铜箔和镀锡铜丝编织构成，或第二屏蔽层32为双层结构，外层由铜箔和镀锡铜丝编织构成，内层为包裹在第二绝缘层33外的一层铝箔或一层pet材料；第四保护层34为无卤阻燃弹性体。
[0064]
参见图5，本实施例中，第二保护层4包覆在第一保护层14和第四保护层34外，第二保护层4具体是充填在第三保护层5内的低烟无卤阻燃填充料，第三保护层5为无卤阻燃弹性体，第二保护层4和第三保护层5共同起到保护内部第一信号传输电缆1和第二信号传输电缆3的作用。
[0065]
参见图4，根据本技术的实施例二，连接器2内有a、b、c、d、e、f、g、h8个接口，其中g、h导通，b、c、d之间导通，e、f导通，a、b、e、g相互隔离。电缆中有四根信号传输线缆，除了与第一信号传输线缆1连接的第一线缆接口a和第二线缆接口g，其余六个接口为第二信号传输电缆的预留接口位置。图4中第一信号传输线缆1与连接器2连接，电缆中三根第二信号传输线缆3空置，不与连接器2连通。
[0066]
结合图1、图4进行比较可知，本实施例是在常规电缆的基础上，将除粗线(传输27.095mhz功率波的第一芯线11)和第一屏蔽层12外的所有的芯线及屏蔽层接口(使图1中的四线型抗电磁干扰电缆中的第二信号传输线缆3不与连接器2连接，仅通过第一信号传输线缆1传输27.095mhz的功率)；即简化电缆内部的芯线连接方式，使得承担通信任务的粗线保持通信功能，不会对电缆的正常工作产生影响。
[0067]
图1中的四线型抗电磁干扰电缆中的第二信号传输线缆3还通过与连接器2连接，而连接器2通过c接口接地，使得接地第一信号传输线缆1接地。图4中，电缆中仅有第一信号传输线缆1与连接器2连接，且连接器2与第一信号传输线缆1不导通，电缆与车体不导通，从而实现本发明的电缆在保证通信传输功能的前提下，具有更好的抗电磁干扰能力。
[0068]
如图5所示，第一信号传输电缆1比第二信号传输电缆3粗，实际中可以通过将第一信号传输电缆的第一保护层14和每根第二信号传输电缆的第四保护层34设置成不同的颜色进行区别，并对应将连接器2中的接口对应进行标识。便于安装和故障维修。
[0069]
本实施例中的四线型抗电磁干扰电缆可作为d电缆使用。
[0070]
应当理解的是，实施例一和实施例二中的电缆内部结构中均只设置了一个屏蔽层，本领域技术人员可以根据实际要求设置双屏蔽层或多层屏蔽层，例如可以在第二保护层4和第三保护层5之间再设置一层屏蔽层，如图7所示，为根据本发明实施例的一种四芯双屏蔽层电缆的剖面结构示意图，在第二保护层4和第三保护层5之间还设置了一层护套和一层外屏蔽层，外屏蔽层同样由铜箔和镀锡铜丝编织构成，编制密度大于80％。
[0071]
实施例三：
[0072]
本发明还公开了一种电缆的连接方法，该电缆为本发明前面所述的抗电磁干扰电缆，包括下面步骤：
[0073]
使电缆的两端分别连接位于列车内的应答器通信单元和位于列车外的应答器天线，并使第一信号传输线缆1在所述应答器通信单元和所述应答器天线之间传输信号；
[0074]
使电缆中的第一信号传输线缆1与列车车体绝缘；具体地，使两个连接器2的第一线缆接口与列车车体绝缘；两个连接器2的第二线缆接口与列车车体绝缘，使第一信号传输
线缆1的两端分别仅与应答器通信单元和应答器天线接通。
[0075]
本实施例中的电缆为实施例一或实施例二中所述的抗电磁干扰电缆。
[0076]
通过该方法，使用于在应答器天线和应答器通信单元之间通信的电缆与列车车体隔离，从而实现杜绝干扰信号通过车体途径传输进入应答器系统。
[0077]
本发明的抗电磁干扰电缆的安装方法，包括下面步骤：
[0078]
首先将第一信号传输线缆1的第一芯线11与连接器2内的第一线缆接口连通，将第一信号传输线缆1的第一屏蔽层12与连接器2内的第二线缆接口连通；其中第一芯线11与第一屏蔽层12绝缘；第一线缆接口、第二线缆接口和连接器2的壳体之间绝缘。
[0079]
第一信号传输线缆1穿过车体后，然后将两端的连接器2分别连接应答器通信单元和应答器天线。
[0080]
实施例四：
[0081]
基于相同的技术构思，本技术实施例还提供一种应答器系统，图6为根据本发明实施例的应答器系统，包括应答器通信单元、应答器天线和电缆，所述的电缆为本发明实施例一或实施例二中抗电磁干扰电缆。由于本方案采用了上述的抗电磁干扰电缆，具体原理可以参照前面实施例一和实施例二的说明，在此不再赘述。
[0082]
实施例五：
[0083]
基于相同的技术构思，本技术实施例还提供一种列车，包括应答器系统，该应答器系统为本发明实施例四中所述的应答器系统。由于本方案采用了上述的应答器系统，具体原理可以参照前面实施例一、实施例二和实施例四的说明，在此不再赘述。
[0084]
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。