重載鐵路光纜線路故障原因及分析

王中強(qiáng)

摘 要：隨著鐵路重載技術(shù)的不斷提升，對于列車重載能力的要求也在不斷上升，浩吉鐵路作為“北煤南運(yùn)”的戰(zhàn)略大通道，其技術(shù)要求更是想當(dāng)嚴(yán)格。由于重載鐵路作為可牽引萬噸的貨運(yùn)鐵路，在列車運(yùn)輸中需要對列車進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)施監(jiān)控、追蹤控制及管理，所以對鐵路通信、信號的可靠性要求更高。光纜作為傳輸?shù)闹饕緩剑浯钶d與行車相關(guān)的GSM-R、數(shù)字調(diào)度、CTC、SCADA等系統(tǒng)的傳輸性能則尤為重要，保證光纜線路的可靠運(yùn)行，則將直接為列車運(yùn)行作為最有利的保障。

關(guān)鍵詞：重載鐵路;可靠性;光纜線路

【中圖分類號】TN913 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-3733（2020）02-0140-01

如何減少通信光纜線路的常見故障，保證光纜線路正常運(yùn)行，已經(jīng)逐漸成為鐵路工程中一項(xiàng)非常重要的工作。本文從光纜的敷設(shè)方式出發(fā)，分析常見的光纜故障及原因，針對不同的原因提出相應(yīng)的預(yù)防措施，從根本上來減少在施工過程中產(chǎn)生的故障，對于提高光纜施工質(zhì)量有著極其重要的意義。

1 光纜線路的敷設(shè)方式

重載鐵路光纜的敷設(shè)主要以直埋為主，其中光電纜線路在橋梁、隧道等位置有預(yù)留電纜槽道，光纜可直接在槽道內(nèi)敷設(shè);在路基直線段處則無預(yù)留槽道，故采用直埋方式，將光纜埋設(shè)于路肩兩側(cè)或者路基下坡腳處;對于一些特殊部位，比如上下涵、上下橋位置，則采取開挖和鋼管、水泥槽防護(hù)相結(jié)合的方式進(jìn)行敷設(shè)，涵頂或涵底則采用鋼管或者水泥槽進(jìn)行防護(hù)，以確保光纜線路的安全。

2 常見光纜故障原因

根據(jù)光纜的敷設(shè)方式以及光纜自身的材料特性，經(jīng)過長期施工的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，主要可歸納為以下幾個(gè)方面：

（1）機(jī)械損傷所造成的故障：此類故障主要發(fā)生在光纜敷設(shè)完成之后，根據(jù)上述對光纜敷設(shè)徑路的分析可以看出，后續(xù)很多施工位置可以和光纜敷設(shè)徑路產(chǎn)生交叉，參考重載鐵路的施工經(jīng)驗(yàn)，從以下三個(gè)方面對機(jī)械損傷問題進(jìn)行分析。是由于敷設(shè)徑路沖突所導(dǎo)致光纜被挖斷的情況，比如同側(cè)信號電纜的敷設(shè)，在區(qū)間部分地段光電纜是同溝敷設(shè)的，但由于光電纜的埋設(shè)深度不同以及施工進(jìn)度等因素不同，可能產(chǎn)生光纜溝的二次開挖，這樣很容易導(dǎo)致光纜被挖斷;亦或者是接觸網(wǎng)基坑的位置與光纜徑路產(chǎn)生沖突在開挖時(shí)可造成光纜被挖斷;又如站內(nèi)引入房間的光電纜，由于車站內(nèi)有諸多管線交叉，各自施工時(shí)間不同，相互未對接，導(dǎo)致其余管線施工時(shí)造成光電纜的損壞等。

（2）電腐蝕所引起的故障：電腐蝕所引發(fā)的光纜線路故障問題主要原因包括以下幾個(gè)方面：首先，針對架空敷設(shè)的光纜，由于光纜線路需要與高壓線路架設(shè)在相同的桿體上，并且在架設(shè)過程中兩者之間的距離較近，所以在高壓線路通電使用過程中，一旦與光纜線路發(fā)生接觸，將會造成光纜線路受到電腐蝕作用，引發(fā)故障問題。其次，在光纜線路使用過程中，隨著時(shí)間推移，將會積聚大量灰塵，這些灰塵和雜質(zhì)一旦受到空氣濕度較高環(huán)境影響、靜電作用，就會發(fā)生放電現(xiàn)象，導(dǎo)致光纜線路的保護(hù)層發(fā)生脫落，光纜內(nèi)部纖細(xì)也可能發(fā)生斷裂情況，導(dǎo)致光纜線路出現(xiàn)故障。

（3）環(huán)境造成的故障：針對不同環(huán)境條件下敷設(shè)的光纜，所造成的光纜故障的原因不盡相同。對于直埋敷設(shè)的光纜來講，土質(zhì)條件所帶來的影響則比較大，比如由于環(huán)境污染導(dǎo)致土壤具備腐蝕性，而光纜外護(hù)套長時(shí)間跟土壤接觸造成光纜被腐蝕破壞而產(chǎn)生故障;對于非直埋段或者架空線路來說，自然災(zāi)害比如大風(fēng)暴雨天氣、雷電或者火災(zāi)都可能直接造成光纜線路被損壞。同時(shí)，光纜線路當(dāng)中使用最多的材料是塑料纖維、玻璃絕緣體等，此類材料的材質(zhì)本身無法在高溫環(huán)境下長時(shí)間使用，在太陽直曬下將會出現(xiàn)老化，不及時(shí)更換將會影響線路的正常使用。另外，如果在低溫環(huán)境中，光纜線路中的保護(hù)套構(gòu)件將會發(fā)生收縮現(xiàn)象，使接頭盒密封性下降，進(jìn)入水后結(jié)冰，在這種情況下將會直接造成光纜線路斷裂。

3 故障的檢測方法

故障的檢測方法有很多，其中在鐵路中最常用的檢測方式是利用OTDR來進(jìn)行測試。

OTDR的工作原理是利用光的背向散射法，即利用光的瑞利散射特性來對光纖損耗特性進(jìn)行測試的。

OTDR利用其激光光源向被測光纖發(fā)送一光脈沖，光脈沖在光纖中傳輸時(shí)會因?yàn)楣饫w折射率的微小起伏而引起瑞利散射，同時(shí)光纖端面或故障點(diǎn)處折射率發(fā)生突變會引起菲涅爾反射，因此光脈沖在光纖本身及各特征點(diǎn)上會有光信號反射回OTDR，反射回的光信號通過一個(gè)定向耦合器耦合到 OTDR的接收器， 并在這里轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過OTDR內(nèi)部的處理系統(tǒng)進(jìn)行分析處理后最終在顯示器上顯示出結(jié)果曲線。

可用以下公式進(jìn)行計(jì)算故障點(diǎn)距測試點(diǎn)的距離：

D=（c×t）/2n

其中D—單程測試距離

c—光在真空中的速度（約等于3×108m/s）

t—從光發(fā)送到接收的往返時(shí)間

n—被測光纖的折射率

4 預(yù)防措施

結(jié)合以上所述常見故障及原因分析，可針對不同種類的故障采取相應(yīng)的預(yù)防措施。

（1）敷設(shè)光纜前首先要對光纜徑路進(jìn)行勘察，沿線排查可能在光纜施工過程中對光纜造成損傷或者不利于施工的部位，對特殊部位的施工進(jìn)行討論研究，制定合理的施工組織。

（2）與施工界面可產(chǎn)生交叉施工的專業(yè)提前進(jìn)行對接，規(guī)劃好各自的施工界面及施工流程，如施工部位存在沖突可及時(shí)與設(shè)計(jì)單位進(jìn)行溝通，爭得相關(guān)單位同意后進(jìn)行調(diào)整，避免因施工直接造成光纜損壞。

（3）光纜在區(qū)間接頭或者引入機(jī)房時(shí)均需要進(jìn)行光纖熔接，所以光纖的熔接質(zhì)量直接影響光纖的傳輸質(zhì)量。所以針對光纜熔接過程中必須嚴(yán)格執(zhí)行OTDR四道監(jiān)測程序：1）熔接過程中對每一芯光纖進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測，檢查每一個(gè)熔接點(diǎn)的質(zhì)量;2）每次盤纖后，對所盤光纖進(jìn)行例檢以確定盤纖帶來的附加損耗;3）封接續(xù)盒前，對所有光纖進(jìn)行統(tǒng)測，以查明有無漏測和光纖預(yù)留盤間對光纖及接頭有無擠壓;4）封盒后，對所有光纖進(jìn)行最后檢測，以檢查封盒是否對光纖有損害。

結(jié)語：在重載鐵路通信行業(yè)中，光纜依然占據(jù)著不可替代的作用，一旦光纜線路發(fā)生故障，將會給鐵路運(yùn)輸造成重大的影響。由于通信光纜線路在使用過程中可能受到各種原因影響造成故障問題，因此，在鐵路施工過程中，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求及驗(yàn)收規(guī)范，形成標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化施工流程，建立完善的施工體系，對于保證光纜線路的正常使用具有極其重要的作用。

參考文獻(xiàn)

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