交联聚乙烯单芯电缆若干米, 型号分别为YJLV、ZR-YJV(95)、ZR-YJV(120)（见表1, 图1）。YJLV为铝芯电缆, 由导体和绝缘层构成, ZR-YJV(95)和ZR-YJV(120)为铜芯电缆, 由导体、绝缘层和外护套三部分构成^[1]。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 三种单芯电缆的特征属性 Table 1 Three kinds of characteristic single-strand cable 型号 绞合形式 线芯数量/根 单根线芯半径/mm 截面面积/mm² 截面形状 近似外径/mm YJLV 正规绞合 24 1.26 120 近似圆形 12.32 ZR-YJV(95) 19 1.26 95 11 ZR-YJV(120) 24 1.26 120 12.32

表1 三种单芯电缆的特征属性 Table 1 Three kinds of characteristic single-strand cable

图1

Fig.1

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图1 三种单芯线缆的实物截面结构（a.YJLV; b. ZR-YJV[95]; c. ZR-YJV[120]）Fig.1 Characteristic sectional structures of three kinds of single-strand cable (a. YJLV; b. ZR-YJV [95]; c. ZR-YJV [120])

金虎牌断线钳, 德克XLJ-D-300A棘轮式线缆剪, 可调式钢锯, 博喜牌角磨机各一把（见图2）。

图2

Fig.2

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图2 实验工具（a.断线钳; b.线缆剪; c.钢锯; d.角磨机）Fig.2 Tools used for experiment (a. bolt cutter; b. cables scissors; c. hacksaw; d. angle grinder)

1.3.1 提取方式与提取工具的确认

采用查阅相关文献资料、咨询相关专家及实验的方法, 结合使用的电缆线性能, 通过对电缆线这种离散型客体的破坏方式特点、常用工具的破坏机制及范围分析, 确认适用于电缆线客体的提取方式和工具种类。

1.3.2 提取长度的确定

在确定提取长度的实验中, 为便于观察现场痕迹的变化情况, 模拟现场痕迹的形成条件, 利用钢锯制作现场工具痕迹样本。采用预实验的方法, 以痕迹端特征不发生变化为基准, 首先确定出实验用电缆线的最大提取长度; 其次, 利用不同种类的工具, 以5 cm为间距进行截取, 在每次截取时, 用双手将电缆线两端固定, 防止因电缆线滑动或对电缆线两端施力太大而带来影响, 若痕迹特征不发生变化, 记录相关数据, 并拍照固定, 确定出每种工具最小的提取长度。若以5 cm为间距提取时, 现场痕迹发生变化, 则以最后一次未发生变化的长度为基准, 以1 cm为间距进行实验, 确定出不同提取方式及不同提取工具的最小提取长度。

电缆线作为一种线状客体, 主要由多根铜、铝合金的线芯按照一定绞制方式加工, 同时在导线的外部有保护层、绝缘层, 达到增强机械性能及绝缘的目的^{[2, 3]}; 另外, 一些室外的架空电缆线, 为了提高电缆线的抗拉能力, 其线芯有单根或多根钢制抗拉原件, 故电缆线具有较高的抗破坏性能。针对电缆线这种客体, 为了达到盗窃或破坏的目的, 可采取的破坏方式主要有拉伸、弯折、砍切、钳剪、割削等方式。

弯折破坏方式即利用双手或加持工具分别握住或夹住电线的不同部位, 施加一对反方向的作用力, 使电线局部发生弯曲变形, 多次作用下电线局部的塑性、韧性降低, 脆性升高, 发生局部断裂, 从而达到破坏的目的, 但这种破坏方式只适用于单根或双根线芯构成的电线, 尤其是裸电线, 而对于成套线芯绞合而成并且经过严密包裹的电缆则无法达到破坏的目的。因此, 弯折破坏方式不适用于现场电缆线的提取。拉伸破坏需要电缆线的两端分别固定于某种客体, 而现场中遗留的电缆线往往一端失去束缚, 故这种破坏方式也不适用于现场电缆线的提取。在砍切破坏电缆线时, 由于其作用强度过大, 容易造成现场痕迹的破坏; 另外, 当电缆直径较大时, 需要多次动作才能达到破坏的目的（见图3）, 故砍切的方式也不适合用来提取电缆这种客体。因此, 本文选择以钳剪和割削这两种方式提取电缆类客体开展实验。

图3

Fig.3

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图3 多次砍切形成的电缆线断头痕迹特征Fig.3 Characteristic marks formed with an axe to hew the cable several times

在实验过程中, 确定不同提取方式及工具提取电缆线最短长度是通过观察截取不同长度时, 现场痕迹是否发生变化而确定。以YJLV型电缆线为例, 不同提取方式及其工具的最短有效提取长度的确定如图4所示。

图4

Fig.4

Figure Option ViewDownloadNew Window

图4 不同提取方式及工具提取YJLV型电缆线最短长度的确定（a.断线钳提取30cm; b.线缆剪提取36cm; c.钢锯提取5cm; d.角磨机提取3cm; e.断线钳提取29cm; f.线缆剪提取35cm; g.钢锯提取4cm; h.角磨机提取2cm）Fig.4 Determining the shortest lengths of YJLV cable cut with different procuring ways and tools (a. bolt cutter to shear 30cm; b: cable scissors to cut 36cm; c. hacksaw to sever 5cm; d. angle grinder to amputate 3cm; e. bolt cutter to shear 29cm; f. cable cutter to hew 35cm; g. hacksaw to sever 4cm; h. angle grinder to amputate 2cm)

从图中可以看出, 断线钳、线缆剪提取YJLV型电缆线时, 当截取的长度分别为29 cm和35 cm, 现场痕迹局部的线芯因受力的作用发生了位置的改变, 从而造成现场痕迹形貌发生改变; 而当截取长度分别为30 cm和36 cm时, 现场痕迹无变化。因此, 利用断线钳、线缆剪剪切提取YJLV断头时, 最短有效提取长度分别为30 cm和36 cm。根据同样的方法, 得出利用钢锯、角磨机提取YJLV断头的最短有效长度分别为5 cm和3 cm。针对另外两种型号电缆线的最短有效提取长度的确定如图5、6所示。

图5

Fig.5

Figure Option ViewDownloadNew Window

图5 不同提取方式及工具提取ZR-YJV(95)型电缆线最短长度的确定（a.断线钳提取50cm; b.线缆剪提取52cm; c.钢锯提取5cm; d.角磨机提取3cm; e.断线钳提取49cm; f.线缆剪提取51cm; g.钢锯提取4cm; h.角磨机提取2cm）Fig.5 Determining the shortest lengths of ZR-YJV(95) cable cut with different procuring ways and tools (a. bolt cutter to shear 50cm; b. cable scissors to cut 52cm; c. hacksaw to sever 5cm; d. angle grinder to amputate 3cm; e. bolt cutter to shear 49cm; f. cable cutter to chop 51cm; g. hacksaw to sever 4cm; h. angle grinder to amputate 2cm)

图6

Fig.6

Figure Option ViewDownloadNew Window

图6 不同提取方式及工具提取ZR-YJV(120)型电缆线最短长度的确定（a.断线钳提取55cm; b.线缆剪提取70cm; c.钢锯提取5cm; d.角磨机提取5cm; e.断线钳提取54cm; f.线缆剪提取69cm; g.钢锯提取4cm; h.角磨机提取4cm）Fig.6 Determining the shortest lengths of ZR-YJV(120) cable cut with different procuring ways and tools (a. bolt cutter to shear 55cm; b. cable scissors to cut 70cm; c. hacksaw to sever 5cm; d. angle grinder to amputate 5cm; e. bolt cutter to shear 54cm; f. cable cutter to chop 69cm; g. hacksaw to hew 4cm; h. angle grinder to amputate 4cm)

通过实验, 不同工具提取不同种类电缆的长度的具体数值如表2所示。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 不同工具提取长度值 Table 2 The adequate procuring lengths of cables cut with different tools 提取方式 提取工具 电缆线型号 最短有效提取 长度/cm 最佳提取 长度/cm 提取方式 提取工具 电缆线型号 最短有效提取 长度/cm 最佳提取 长度/cm 钳剪提取 断线钳 YJLV 30 55 割削提取 钢锯 YJLV 5 5 ZR-YJV(95) 50 ZR-YJV(95) 5 ZR-YJV(120) 55 ZR-YJV(120) 5 线缆剪 YJLV 36 70 角磨机 YJLV 3 5 ZR-YJV(95) 52 ZR-YJV(95) 3 ZR-YJV(120) 70 ZR-YJV(120) 5

表2 不同工具提取长度值 Table 2 The adequate procuring lengths of cables cut with different tools

从表中可以看出, 使用同种工具提取时, 随着电缆线非金属外护套的添加或线芯数量的增加, 最短有效提取长度相应增加。以钳剪提取为例, 铜合金线芯电缆线的最短有效提取长度（≥ 50 cm）均大于铝合金线芯电缆（≥ 30 cm）。针对不同的电缆线, 利用钳剪方式提取的电缆最短有效长度在30~70 cm之间, 其中断线钳对该种电缆线的最佳提取长度为55 cm、线缆剪的最佳提取长度为70 cm; 利用割削方式提取的电缆最短有效长度在5 cm及以下, 且钢锯和角磨机对该种电缆线的最佳提取长度均为5 cm。

从断线钳、线缆剪、钢锯、角磨机四种工具提取电缆线实验结果来看, 这四种工具可以用于直径小于16 mm、有高分子外护套、无抗拉原件电缆线的提取。对于直径超过16 mm^[4], 或含抗拉元件、金属外护套的电缆线, 由于其直径及机械性能超过断线钳^[5]、某种线缆剪最大的剪切范围（因为线缆剪一般用于剪切无钢抗拉元件、金属外护套的电缆线）, 故不能使用断线钳、线缆剪等钳剪工具剪切提取现场遗留的此类电缆线断头。因此, 割削提取方法是现场电缆线断头的最佳提取方法。

钢锯锯割提取现场电缆线断头的最短长度为5 cm, 角磨机切削提取现场电缆线断头的最短长度为3 cm; 另外, 钢锯一般不带绝缘手柄, 对现场勘验人员无法进行保护; 钢锯锯割提取所需时间较长, 特别是当现场遗留的电缆线断头数量较多时, 严重影响现场勘验的效率。因此, 从操作的简便性及提取的效率角度来看, 角磨机特别是充电式角磨机为现场提取电缆线断头这种物证的最佳工具。

断线钳剪切电缆时, 上下刃口在同一平面内, 二刃口为对口咬合, 给电缆施加的力大小相等、方向相反^[5]。断线钳发挥剪切作用是以持续变化的角度作用于客体, 通过减小两刃之间的夹角来实现对客体的挤压, 直至夹角变为零时发生断裂^[6]。在断线钳剪切电缆线的一瞬间, 电缆的受力方向如图7所示。断线钳施加在电缆线上的一对钳力几乎与电缆轴线方向垂直, 挤压客体使得电缆线受力局部产生塑性变形, 当刃口斜面作用在电缆线上, 电缆线受到断线钳斜刃侧的推挤力, 使得局部线芯发生挤压与弯曲变形。随着钳刃的持续剪切作用, 在客体被钳断瞬间, 刃侧与客体呈静态接触, 此时, 主要靠刃部两侧的推挤力将客体拉断, 形成两个断头, 从而达到提取的目的。由于电缆由多根线芯绞合而成, 导体材料一般为铜或铝, 延展性、塑性好, 硬度大, 且当电缆线直径较大时, 电缆线通常被置于断线钳刃口上端, 为了使客体发生断裂, 往往需要施加更大的钳力, 作用时间也会相应变长。此时, 电缆线受到斜刃侧的推挤力也会相应增加, 导致未钳断的线芯弯曲变形程度加大, 从而造成提取最短长度的增加。

图7

Fig.7

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图7 断线钳剪切电缆受力示意图Fig.7 Schematic for the cable to receive the force from a bolt cutter shearing it

棘轮式线缆剪剪切电缆时, 由于线缆剪上下刃口不在同一平面内, 所以二刃口给电缆施加的作用力符合剪切力特点：二力大小相等、方向相反, 施加于电缆线切面上力的作用线平行且相距很近但永远不重合^[7]。简化后的力学模型, 如图8所示。线缆剪施加在电缆线上的一对剪切力几乎与电缆轴线方向垂直, 使得电缆线受力局部发生剪切变形, 形成剪切断头的坡面; 由于线缆剪刃部斜刃侧的作用, 电缆线还会受到斜刃侧的推挤力, 造成电缆线左右两部分沿着m-m面发生相对位移, 局部线芯发生挤压与弯曲变形; 在多次作用下, 剪应力超过线芯的断裂强度, 电缆线局部断裂, 形成两个断头, 从而达到提取的目的。

图8

Fig.8

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图8 线缆剪剪切电缆受力示意图Fig.8 Schematic for the cable to receive the force from the cable scissors shearing it

在棘轮式线缆剪剪切提取多线芯电缆时, 在斜刃侧的作用下, 未剪断的线芯发生弯曲变形, 与相邻的已剪断线芯间会产生相对的微小位置变化, 造成未剪断的线芯沿电缆线的轴向发生微小的位移。另外, 棘轮式线缆剪在每次作用后, 钳具的刃部与电缆线局部呈相对静止的状态, 从而使得未剪断的线芯发生轴向位移增加, 造成提取最短长度的增加。而断线钳剪切时, 一是作用力两侧的断头基本不会发生相对位移, 二是电缆线在力的作用下瞬间发生剪断, 从而造成断线钳剪切提取同种电缆线的长度小于棘轮式线缆剪提取的最短长度。但棘轮式线缆剪相比于断线钳更为轻巧, 携带方便, 且能剪切更粗大的线材^[8], 因此在现场实物提取电缆线中应用更为普遍。

钢锯和角磨机提取单芯电缆的长度近似相等, 主要由于其破坏机制基本相同。钢锯和角磨机同为多齿型工具, 破坏客体时, 发生层次切削作用, 多个行程达到破坏的目的。在切削提取时, 工具齿的刃部施加在线芯上的切削力基本与电缆线线芯轴向垂直, 且基本不会产生在线芯轴向上的分力。另外, 工具的每个齿产生的应力较小, 造成线芯基本不会发生轴向的位移。因此, 钢锯和角磨机发挥层次切削作用提取现场电缆线断头时, 其提取的最短长度较小（5 cm）, 远小于剪切提取方法的最短长度（30 cm）。但在切削提取过程中, 电缆线的线芯会在电缆线轴向的垂直方向上, 发生微小的交替位移, 故利用割削提取方法提取的最短长度应不小于5 cm。角磨机和钢锯相比, 其在运转时能够产生极高的转速, 造成电缆线局部产生高温, 造成线芯的机械强度降低, 切削所需的作用力小于钢锯切削的作用力。因此, 角磨机对客体的影响比钢锯小, 提取长度相对较短。