一、前言
随着光通信的快速发展，光缆行业的新产品最近几年也是层出不穷。自从本公司2006年研发了适用于农村和街区光电同传的光电复合式光缆后（专利号：ZL200620009848.1），此类产品一经推出，就成为市场上热销的品类。通过近几年生产和研发此类产品，发现该类产品还有进一步改进的潜力。为此，公司相关部门人员对原有光电复合缆又进行了研发改进，并同时获得了国家四项专利（专利号：201120155194.4、201120155017.6、201120155054.7、201120154950.1）。在此，我们将研发改进的过程进行了整理，以飨同行的同时，也是对公司此专利产品的申明和保护。
二、传统设计思路和其弊病
光电复合缆原来的设计思路是：适应于低电压传输特性的若干单股或多股绝缘铜线依光缆SZ层绞方式与松套管光纤绞合组成缆芯并护套成最终成品。这种思路有三个特点：第一是工艺实施上与传统光缆并没有什么不同，可操作性强。第二是该种缆传输低压电流，但其绝缘铜线的粗细规格客户要求的很多。要保证松套管光纤绞合后缆芯整体呈符合光缆设计使用的对称结构，则松套管外径必须要随同绝缘铜线的粗细同步调整。第三是绞合成型的缆芯外要绕扎一层起绝缘作用的聚酯带。
图1 原来GTTS-6B1.3+2×2.0mm2结构
光电复合缆的这种传统设计在实际生产、销售过程中还是感受到一些弊端。主要是若绝缘铜线较粗或根数一多，而客户要求的光纤芯数较小，则必然要求光纤松套管的外径相应增加，随之带来的就是材料成本大幅增加。另外，光缆外径也是急剧增大导致相同段长的普通光缆和光电复合缆所装盘具大小有很大差异，一般大小的光缆盘具也已无法装载光电复合缆。另外若客户要求的光纤芯数偏多，则一方面对成缆生产造成一定的困难，另一方面则是成品缆线粗细堪比电力电缆，甚至更粗。这类缆线的粗笨，成本高的问题是摆在我们面前急需解决的。
三、改进的切入点
为节能降耗，我们参考了我公司开发的夹带测温光缆的高压和超高压电缆其不对称的结构。提出将光电复合缆结构也改造为不对称。即就是光纤松套管仍按照普通光缆工艺依光纤芯数确定相应外径大小。而绞合时将金属加强件、填充绳数目和尺寸减少（小），并重新调整排列松套管、金属加强件、填充绳的位置。这种调整是基于绝缘铜线也可充当缆线的强度元件，那么就可以撤销或减少（小）原有的钢丝等强度元件。这样就很大程度减小了缆线的最终外径。不过撤销或减少（小）钢丝加强件并不会降低缆线的抗机械外力性能。
图2 GTTS-6B1+2×2.0mm2改进结构
比如以GTTS-6B1+2×2.0mm2为例，其传统设计中钢丝外径为1.8mm，能承受的张力约490KN，而如图2所示的这种改进的结构形式中所用钢丝外径为1.5mm，因为两根绝缘铜线也充当了强度原件的作用，虽然绝缘铜线杨氏模量约0.91×1011N/m2比钢丝要低很多，但总的承受张力能达到1449KN，较传统的提高很多。这里特别要强调的是传统设计中将绝缘铜线是按填充单元对待，所以绞合节距设置小，绝缘铜线和松套管密绕钢丝加强件而成缆，绝缘铜线的抗张强度没有充分利用起来。现在增大了绞合节距，绝缘铜线趋向于平行设置，这样就充分利用了绝缘铜线的抗张性能。毕竟绝缘铜线仍是具有一定绞合，上述理论计算数值不可能达到那么大，但综合抗张性能肯定是比传统的更好。另外，此种不对称结构大致呈现四单元，其成品外径能大幅降低，理论计算表明GTTS-6B1+2×2.0mm2传统设计其外径约12.7mm，改进型则为10.2mm，缩小了19%，明显的节约了材料成本和装盘费用。以下图3到图6为我们依据上述原则开发的几种常见改进型光电复合缆结构图。
图3 适用于GTTS 2-12B1+2×2.0-8.0mm2
图4 适用于GTTS 14-24B1+2×2.0-8.0mm2
图5 适用于GTTS 14-24B1+4×2.0-8.0mm2
图6 适用于GTTS 30-72B1+2×6.0mm2以上
四、产品的质量验证
在改进了光电复合缆的几种结构形式通过实验验证成功并获得国家专利后，最近我们根据客户订单要求生产了GTTS-12B1.3+2×2.0mm2和GTTS-24B1.3+2×4.0mm2两种型号规格的一批光电复合缆，并对其做了各项试验进行验证。下面列举了GTTS-12B1.3+2×2.0mm2和GTTS-24B1.3+2×4.0mm2的拉伸试验和高低温试验结果。
图7 GTTS-24B1.3+2×4.0mm2的拉伸试验图像
图8 GTTS-12B1.3+2×2.0mm2的拉伸试验图像
图9 GTTS-12B1.3+2×2.0mm2的高低温试验数据
图10 GTTS-24B1.3+2×4.0mm2的高低温试验数据
图11 GTTS-24B1.3+2×4.0mm2的高低温试验数据
由于光电复合缆目前没有行业标准，所以我们参照了本公司制定的企业标标准TPY-QB05-2006进行的上述试验。上述试验结果证明了这类改进型光电复合缆性能是符合标准要求的，证明了改进了效用。
五、结语
光电复合缆作为一种近年来新开发的产品，必定有很多进一步改进的切入点，我们公司顺应这种趋势，迎难而上协同努力打开突破口，将碰到的问题逐一化解，为本公司的节能增效再添一处亮点。同时这种改进活动也为以后的进一步质量改进等提供了很好的范本。
