孟德智

【摘要】 鐵路通信系統(tǒng)運行質(zhì)量與鐵路運輸組織及運行安全密切相關，采用漏泄同軸電纜（漏纜）則是解決鐵路隧道、路塹等無線電磁波傳播受限區(qū)段通信網(wǎng)絡覆蓋的主要方法，是保證車地數(shù)據(jù)交互的重要行車設備。漏泄電纜、天饋線系統(tǒng)的性能對鐵路GSM-R移動通信網(wǎng)絡的安全運行有著很重要的影響，因此非常有必要對漏泄電纜、天饋線系統(tǒng)進行全面的在線監(jiān)測。本文主要研究、介紹兩種漏纜的監(jiān)測方式，重點介紹漏纜故障定位監(jiān)測系統(tǒng)。檢測數(shù)據(jù)通過隧洞內(nèi)的短光纖傳至鄰近基站（機房）內(nèi)的控制單元FSU，再經(jīng)傳輸網(wǎng)絡傳至監(jiān)控中心。相信成功應用漏纜在線故障定位技術，對鐵路通信的未來發(fā)展具有很重要的實際意義。

【關鍵詞】 鐵路無線通信 漏泄電纜 天饋線 故障定位

一、背景介紹

泄漏電纜、天饋線系統(tǒng)的性能對鐵路GSM-R移動通信網(wǎng)絡的安全運行有很重要的影響，但是對泄漏電纜及天饋線系統(tǒng)的檢測，一直沒有得到全面、完整地解決，因此非常有必要對泄漏電纜、天饋線系統(tǒng)進行全面在線監(jiān)測。

從系統(tǒng)設計、運行維護、工程實現(xiàn)等層面做了深入的調(diào)研，漏纜、天饋線等無源部件的故障占整個射頻無線系統(tǒng)問題50%以上，接頭、跳線、天線等問題占無源部件問題80%以上，隨著GSM-R系統(tǒng)運行開通，由于設備質(zhì)量問題或工程安裝問題，部分漏纜所連接的接頭、跳線、天線將開始進入故障多發(fā)期。但由于維護的實際困難，例如長大隧道、維修天窗時間、被動式巡檢方式等因素的限制，故障很難被及時發(fā)現(xiàn)處理。

二、故障原因

因材料、外力、安裝等問題，使漏纜及天饋線的傳輸特性發(fā)生了改變，隨之產(chǎn)生故障。例如：

（一）人為彎折過度，電纜的彎折小于最小彎曲半徑，射頻特性變壞。

（二）接頭根部受力過度，此類故障一般在施工完畢后較長時間（幾個月甚至一年）后才會顯現(xiàn)出來，射頻傳輸性能才會逐漸變差。

（三）踩踏、磕壓，射頻特性變壞。

（四）防水未做好，接頭進水、霧腐蝕，此類故障一般在施工完畢后較長時間（幾個月甚至1年）后才會顯現(xiàn)出來，射頻傳輸性能才會逐漸變差。

（五）工程安裝過程中，沒有按安裝規(guī)范操作，未做到如下要求：

精心清理中心導體上的粘合劑、正確修整和擴展外導體、除去泡沫介質(zhì)中的金屬芯片、正確緊固接頭、確保合適的探針深度，此類故障一般在施工完畢后立刻或較長時間（幾個月甚至一年）后才會顯現(xiàn)出來，射頻傳輸性能會逐漸變差。

綜上所述，漏纜及天饋線系統(tǒng)存在著各種隱患，迫切需要切實有效的在線監(jiān)測系統(tǒng)來對漏泄電纜、天饋線系統(tǒng)進行實時在線監(jiān)測，保障鐵路通信和行車的安全。

三、漏纜及天饋線故障定位監(jiān)測系統(tǒng)原理

3.1在漏纜雙端測試原理

發(fā)射機發(fā)射檢測信號（功率P），進入被檢測漏纜端口A，接收機在被檢測漏纜另一端端口B接收該檢測信號（功率 P′），△P（漏纜損耗） = P - P′，檢測整段的△P（漏纜損耗），當△P發(fā)生異常時，判定有故障；其中P或P′的檢測數(shù)據(jù)，需要通過漏纜傳輸至同一端，進行比較計算。

在某頻率下，同軸電纜的傳輸衰減系數(shù)α是一個穩(wěn)定參數(shù)，傳輸損耗Ls表示射頻信號通過泄漏電纜時的衰減值，Ls=α×d式中：α-電纜傳輸衰減系數(shù)（dB/km）；d-電纜長度（km），對漏纜兩端信號電平進行測量，可以得到漏泄電纜的信號傳輸實際損耗值Ls， 傳輸損耗變化量：ΔLs= Ls- Ls，如果實際測試值Ls比理論值Ls大過一定范圍，則可以判斷出泄漏電纜出現(xiàn)故障。因此通過對傳輸損耗變化量的分析，可以準確顯示漏纜的工作狀態(tài)是否正常。

雙端式漏纜監(jiān)測測試簡易、成本低，但不能做到漏纜故障定位，監(jiān)測系統(tǒng)不能獨立于被監(jiān)測的漏纜而工作，當漏纜有大損壞時無法檢測到數(shù)據(jù)。

3.2在漏纜單端測試原理

漏纜故障的原理和功能是：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、天線等整個漏纜鏈路每個位置的回波損耗和駐波值（每個位置的物理射頻特性值），并顯示出該不良點所在的具體位置。本文選擇此原理進行研究。

四、漏纜及天饋線故障定位監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)方案簡述

為了不影響GSM-R設備正常工作，故障定位設備檢測頻率應在GSM-R頻段外，但需靠近GSM-R頻段，才能體現(xiàn)GSM-R頻段的特性；根據(jù)現(xiàn)場對漏纜的實際測試，800MHz左右的特性與GSM-R頻段（900MHz左右）的特性基本一致，700MHz以下的特性與GSM-R頻段特性對于故障的特性已開始不一致了，頻率相差越大，特性也相差越大；因此，選用700MHz ～ 1100MHz，并且在GSM-R頻段之外的頻段來進行漏纜及天饋線測試。

漏纜及天饋線故障定位監(jiān)測系統(tǒng)主要由漏纜檢測單元、信號接入器、FSU（現(xiàn)場控制單元）、監(jiān)控中心、數(shù)據(jù)傳輸鏈路等部分組成。

漏纜故障定位檢測單元主要功能是產(chǎn)生故障定位信號、信號處理和通信部分，故障定位信號插入器將故障定位監(jiān)測單元產(chǎn)生的故障定位信號，送進漏纜鏈路中，并將檢測到的故障信號送回定位監(jiān)測單元，進行信號處理，計算出故障發(fā)生點的回波損耗和故障發(fā)生的位置，并進行存儲或轉(zhuǎn)發(fā)。

漏纜檢測單元檢測兩段漏纜鏈路每個位置的回波損耗和駐波值，檢測數(shù)據(jù)通過隧洞內(nèi)的短光纖傳至鄰近基站（機房）內(nèi)的控制單元FSU，再經(jīng)傳輸網(wǎng)絡傳至監(jiān)控中心。

根據(jù)網(wǎng)管中心提供的漏纜及天饋線的在線故障定位監(jiān)測數(shù)據(jù)，就可以及時發(fā)現(xiàn)前文中描述的各類漏纜及天饋線故障，并且明確故障發(fā)生的確切位置，給及時排障提供保障。

五、結(jié)束語

經(jīng)過調(diào)查分析和實際維護工作的要求，故障定位的方式可以提高維護效率，并及時排除故障隱患，保障鐵路通信和行車的安全。漏纜故障定位監(jiān)測系統(tǒng)更加能夠適應今后的鐵路通信施工及運行維護工作。

參 考 文 獻

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