鐵路漏泄電纜故障監(jiān)測系統(tǒng)介紹

楊 戍

（中鐵第一勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，西安 710043）

?

鐵路漏泄電纜故障監(jiān)測系統(tǒng)介紹

楊 戍

（中鐵第一勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，西安 710043）

對鐵路現(xiàn)有的直通式漏纜監(jiān)測系統(tǒng)和反射式漏纜故障精確定位監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成進(jìn)行介紹，并在精確定位方面進(jìn)行了比較分析。

漏泄電纜；監(jiān)測；故障定位

漏泄同軸電纜，是外導(dǎo)體不完全封閉的同軸電纜。射頻信號在漏泄同軸電纜內(nèi)部傳輸?shù)倪^程中，一部分通過外導(dǎo)體孔隙耦合到外部空間；另一方面，外部空間的射頻信號也可以通過外導(dǎo)體孔隙耦合到電纜內(nèi)部。因此，漏泄同軸電纜兼顧射頻信號傳輸線及收發(fā)天線的雙重功能。漏泄同軸電纜主要應(yīng)用于現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)、集群通信系統(tǒng)等無線電波不能直接傳播或者傳播不良的隧道、礦井、智能建筑、軌道交通等特定的封閉或復(fù)雜局限空間中。在鐵路無線通信系統(tǒng)中，采用漏泄同軸電纜（漏纜）是進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋設(shè)計時，解決鐵路隧道、路塹等無線電磁波傳播受限區(qū)段的主要方式。尤其是采用列車控制系統(tǒng)的高速鐵路，對承載列控業(yè)務(wù)的GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要求是出現(xiàn)單點故障也不能影響列控業(yè)務(wù)的使用，無線網(wǎng)絡(luò)必須無死角覆蓋，則漏泄電纜的使用是否正常顯得尤為重要。

1　漏泄電纜系統(tǒng)組成概述

1.1漏泄同軸電纜（漏纜）無線覆蓋典型組網(wǎng)方式

如圖1所示。在無線覆蓋的典型方式中，基站是信號源，直放站是延伸基站信號覆蓋的一種中繼設(shè)備，是解決無線網(wǎng)絡(luò)延伸覆蓋比較經(jīng)濟(jì)的手段。而漏泄同軸電纜則兼顧射頻信號傳輸線及收發(fā)天線的雙重功能，可將直放站的信號進(jìn)一步延伸至隧道、路塹等基站信號覆蓋不良的地方，以滿足覆蓋指標(biāo)要求。

1.2直通式漏纜監(jiān)測系統(tǒng)

如圖2所示，RU和MU之間監(jiān)控數(shù)據(jù)通過光纖傳輸，MU提供FE監(jiān)控接口，經(jīng)過傳輸網(wǎng)匯聚到監(jiān)控中心網(wǎng)管終端。直放站近端機(jī)MU內(nèi)置漏纜檢測主控模塊，直放站遠(yuǎn)端機(jī)RU內(nèi)置漏纜檢測模塊，檢測模塊根據(jù)主控模塊指令發(fā)送一定功率的檢測信號，信號經(jīng)過整條漏纜后，在漏纜末端的下一級直放站遠(yuǎn)端機(jī)漏纜檢測模塊接收到該檢測信號后，和預(yù)設(shè)定的告警門限值比較，若低于告警門限則發(fā)出告警。

1.3反射式漏纜故障精確定位監(jiān)測系統(tǒng)

反射式漏纜故障精確定位監(jiān)測系統(tǒng)，如圖3所示。

1.3.1漏纜故障定位監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成

在被測漏纜鏈路的一端（通常在直放站遠(yuǎn)端機(jī)處）接入插入器，由漏纜故障定位單元對該被測漏纜鏈路開始測試，從所述插入器的一端一直測試至最遠(yuǎn)端，測試被測漏纜鏈路及其所接的接頭、跳線、避雷器、直流阻隔器或天線整個傳輸線路中每個位置的設(shè)備。該檢測數(shù)據(jù)由光纖傳輸至臨近基站機(jī)房內(nèi)的現(xiàn)場管理單元（FSU）后，接入鐵路專用傳輸網(wǎng)絡(luò)，上傳至監(jiān)控中心。

1.3.2漏纜故障定位單元原理

故障定位單元中微控制單元（MCU）主要完成電源接入及系統(tǒng)控制功能。通過控制邏輯電路控制兩路信號：一路通過環(huán)形器發(fā)射出去，進(jìn)行故障探測，另一路通過混頻器與故障反射信號進(jìn)行混頻，解調(diào)出重要的中頻信號進(jìn)行故障分析。數(shù)字信號處理（DSP）主要進(jìn)行發(fā)射與接收信號的計算，得出準(zhǔn)確的距離信息。如圖4所示。

2　兩種漏纜監(jiān)測系統(tǒng)的比較分析

一條完整的漏纜安裝鏈路需要漏纜接頭、跳線、調(diào)相頭、避雷器、直流阻隔器等配件。直通式漏纜監(jiān)測系統(tǒng)能監(jiān)測到兩個直放站遠(yuǎn)端機(jī)之間的全部漏纜鏈路，但如果連接漏纜的配件故障，維護(hù)人員只能先對每處配件進(jìn)行檢查，如果所有配件正常，才能確定是漏纜自身故障。一般漏纜主要在隧道內(nèi)架設(shè)，長度通常為200～1 000 m左右，如果在較長的漏纜某處發(fā)生彎折、擠壓、人為破壞等情況，直通式漏纜監(jiān)測系統(tǒng)只能顯示這整條（段）漏纜故障，不能判別出具體的故障點。而檢修人員也只能對發(fā)生故障的整條（段）漏纜進(jìn)行徒步巡檢，維護(hù)工作費時費力。

反射式漏纜監(jiān)測系統(tǒng)的原理和功能：發(fā)出近似通信頻率的檢測信號，由被測漏纜的近端開始掃描測試，一直掃描測試至漏纜最遠(yuǎn)端，測試漏纜及所接的接頭、跳線、調(diào)相頭、避雷器、直流阻隔器等整個漏纜鏈路中的各個配件。同時接收所發(fā)射出去的信號，計算漏纜和各個配件反射回來的回波損耗值和駐波值（漏纜及配件都具有自己固定的物理射頻特性值）。如果反射回來的回波損耗值和駐波值與發(fā)射的不同，則顯示出該不同值所在的具體位置，監(jiān)測數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場管理單元上傳至監(jiān)控中心。系統(tǒng)可以配合漏纜工程設(shè)計圖，將全部漏纜鏈路呈現(xiàn)在網(wǎng)管監(jiān)測界面上，在監(jiān)控中心不僅可以監(jiān)測到漏纜鏈路的具體故障點位置，而且還能知道是什么部件或配件原因，使維護(hù)人員現(xiàn)場排除故障之前心中有數(shù)，準(zhǔn)備好相關(guān)備件，極大地縮短了維護(hù)時間，降低了維護(hù)成本。

3　小結(jié)

至2014年底，全國鐵路營業(yè)里程達(dá)11.2萬km，其中高鐵營業(yè)里程達(dá)到16 456 km，所有鐵路無線通信網(wǎng)絡(luò)中均使用漏泄電纜，個別運營線路中隧道的比例甚至達(dá)到整個線路的80%。隨著設(shè)備的逐步老化和工程安裝問題，漏纜、接頭、跳線等無源部件開始進(jìn)入故障多發(fā)期。由于漏泄電纜多使用于隧道等地形困難區(qū)，維護(hù)工作受到長大隧道距離長、檢修窗口時間短等因素的限制，有些故障很難被及時發(fā)現(xiàn)，造成行車調(diào)度通信話音和數(shù)據(jù)交互的中斷，嚴(yán)重影響到鐵路行車運營的安全。通過上述介紹可以看到反射式漏纜監(jiān)測系統(tǒng)能對漏泄電纜的實時狀態(tài)進(jìn)行快速、有效的監(jiān)測，還能夠?qū)Πl(fā)生故障點的位置（精確范圍10 m）進(jìn)行定位，極大地提高了維護(hù)工作效率和能力，社會經(jīng)濟(jì)效益明顯。

［1］中華人民共和國鐵道部.TB10755-2010 高速鐵路通信工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：中國鐵道出版社，2011.

［2］中華人民共和國鐵道部.TB/T 3201-2008 中華人民共和國鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 鐵路通信漏泄同軸電纜［S］.北京：中國鐵道出版社，2008.

The paper introduces the structure of existing straight-through leaky coaxial cable monitoring system and reflective leaky coaxial cable fault locating monitoring system and gives comparison and analysis in precise locating aspect.

leaky coaxial cable； monitoring； fault location

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.02.026

2015-07-29）