一种高强高导防冰除冰智能接触线及其生产设备的制作方法

本发明涉及线材领域，尤其涉及一种高强高导防冰除冰智能接触线及其生产设备。

背景技术：

1、随着铁路电气化率越来越高，对接触网的运行安全需求也越来越高，接触线是接触网的组成部分，接触线是所有供电类导线中工作环境最恶劣的一种，正常工作时需要承受冲击、振动、温差变化、环境腐蚀、磨耗、电火花烧蚀和极大的工作张力，因此其性能直接影响到高速列车的安全运行。

2、目前国内外对于接触线在强度和导电率的方面的现状：目前对铜合金导电材料的综合使用性能要求越来越高，在保持高强度（硬度）、韧性、耐磨性的同时，仍保持较高的导电性、导热性、耐寒性、无铁磁性等特性，这些优良的特性，使铜合金逐渐成为电力、信息、交通、能源、轻工及航天航空等高科技领域中使用的重要金属材料。很多场合很少以纯铜的形式应用，这是因为纯铜的强度较低( 300～500 mpa)，冷加工后虽然可以达到400 mpa，但伸长率仅为2%，在加热或一定温度下使用时，其强化效果很容易消失。所以，纯铜仅能应用于受力不大的电力、电器、电子的导电体、散热体、装饰件等。在保持纯铜的一些优良性能的前提下，尽可能提高铜的强度(硬度)和耐磨性，随即高强度高导电性铜合金逐渐被研发出来。目前高速电气化铁路接触线有cu-ag、cu-sn、cu-mg、cu-cr-zr等，大部分采用传统的连续挤压（英文简称conform）的设备，处理晶粒粗大的问题，但处理的效果并不理想。

3、目前国内外对于接触线在防冰除冰方面的现状：接触网线是电气化铁路供电系统的主要元件，主要包括接触线和承力索，担负着把电能输送给电力机车使用的重要任务，对轨道机车安全运行具有关键作用。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。

4、目前国内外对于接触线在智能化监测方面的现状：目前针对接触线监测，主要还处辅设之前检测检验，以及辅设运行之后进行人工巡视巡察，通过人工便携式的设备沿线检测接触线的运行状态，监测水平和效率低，而且很多隐患并不能及时发现，我们都知道接触线可能存在的缺陷包括裂纹、空心、夹杂等，如果不及时发现，会给列车运行安全带来巨大的隐患。

5、目前国内外对于接触线在铁路通信方面的现状：铁路通信网络是高速铁路的神经系统，主要服务于高速铁路行车设备间,以及设备和人员、系统间的通信；铁路通信分为有线通信和无线通信，其中有线通信包含铁路电话、通信通道，数据服务。有线通信的作用主要是作为信道,利用电线或光缆来传输信号和数据,并利用通信线路把分散的通信设备连成完整、可靠的通信网，目前我国高速铁路干线主要采用光缆进行数据传输。接触线构成铁路接触网重要组成部分，如果接触线可埋入光纤光缆，也可以承载部分通讯功能。

6、综上所述，亟需开发一种处理铜合金晶粒细化的特殊处理设备，使得接触线的晶粒可以达到亚纳米级，既增抗拉强度，也提高导电率，从而实现高强高导；同时可达到防冰除冰效果，可实现智能监测和铁路通信。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述不足，提供一种高强高导防冰除冰智能接触线及其生产设备，实现接触线的高强高、防冰除冰、智能化监测和通讯功能，将为我国高速铁路接触网设计提供了更安全更广阔的空间。

2、本发明的目的是这样实现的：

3、一种高强高导防冰除冰智能接触线，它包括线材本体，所述线材本体包括铜合金层，所述铜合金层的中心设有一个线芯，线芯的外部缠绕有一层光纤和一层电阻丝，所述光纤和电阻丝交错缠绕形成缠绕层，所述缠绕层的外部设有导热绝缘层，所述导热绝缘层的外部设有第一复合层，所述第一复合层的外部设有第二复合层；所述线材本体的两侧分别设有一个用于悬挂的沟槽，位于接触线截面上部且左右对称的用于悬挂的两个沟槽，两个沟槽的对角线的下方设置线芯。

4、进一步地，所述线芯为钢芯或钢丝绳，所述线芯和缠绕层之间还设有内绝缘层。

5、进一步地，所述线芯为橡胶棒或碳纤维棒。

6、进一步地，所述第一复合层和第二复合层为铜合金单丝或纯铜单丝组成的包裹层。

7、进一步地，所述第一复合层和第二复合层为扇形钢丝绳，相邻两个扇形钢丝之间形成槽沟。

8、一种高强高导防冰除冰智能接触线的生产设备，它包括由上至下依次布置的进料模具、冷却系统和斧型穿线模具，所述斧型穿线模具连接水平模具，所述进料模具内设有铜合金腔体，所述进料模具的一侧设有进料口，底部设有出料口，所述进料模具的顶部设有三个冲头口，中间一个冲头口设置在直角通道的正上方，该冲头口内设置第一冲头，其他两个冲头口分别对称布置在中间冲头口的两侧，且分别设置第二冲头和第三冲头，所述第一冲头的通道体积为第二冲头和第三冲头的通道体积的2倍；所述冲头口、进料口、出料口均与铜合金腔体连通，所述出料口下方连接直角通道，出料口通过直角通道连接斧型穿线模具，该直角通道的外部设有冷却系统；所述斧型穿线模具包括模具本体，所述模具本体的中心设有穿线通道，所述穿线通道的一端为进口，另一端伸入至水平模具内；所述水平模具为大小头整理模具。

9、进一步地，所述进料模具的进料口内放置铜合金杆杆坯或铜杆。

10、进一步地，所述斧型穿线模具的穿线通道内放置复合棒，所述复合棒包括由内至外包裹布置的线芯、内绝缘层、光纤电阻丝缠绕层、导热绝缘层、第一复合层和第二复合层，光纤电阻丝缠绕层包括交错缠绕的光纤和电阻丝。

11、进一步地，所述线芯采用钢芯、钢丝绳或橡胶棒、碳纤维棒。

12、进一步地，所述第一复合层和第二复合层采用铜合金绞线、钢丝绳或铜绞线。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

14、（1）本发明的接触线实现防冰除冰和智能化在线监测的同时具有一定通讯功能，提高了导电率和抗拉强度，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。

15、（2）本发明的生产设备中设置斧型模具，不仅可以使产生大塑性形变，同时又可以让铜合金绞线与铜合金坯料进行复合，从而成功地在接触线中无损地埋入电阻丝和光纤，既保持了钢芯铜合金接触线整体优良的高导电特性，又增加钢芯铜合金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。

16、（3）本发明的生产设备中采用三种不同的工序，形成三种不同程度的力，发挥不同的作用，相辅相成：1、冲头工序形成的力f1，是一种大推力，可以充分使铜合金在斧型模具直角处，产生大塑性形变，同时推着铜合金沿着水平方向，向右推行；/2、多道次轧制形成的力f2，让接触线杆坯的整体直径逐步减小的同时，可以让铜合金料坯与铜合金绞线充分紧密结合，同时也形成沿水平方向，与f1一起形成合力，向右推行；3、出料时采用拉拔成形工序，形成的拉拔的力f3，与f1、f2一起形成合力f，使接触线拉拔型，从而不损伤埋入的电阻丝和光纤；因此f1、f2、f3三种力发挥不同的作用，可以达到在接触线中无损埋入电阻丝和光纤的同时，又得铜合金晶粒细化的效果。

17、（4）本发明的生产设备由于采用了连续挤压、组合冲头和斧型模具的特殊工艺，实现了工业化连续大长度的细晶化处理，细晶可达到亚纳米级（1-2um）。