高速鐵路光纖線(xiàn)路的維護(hù)與常見(jiàn)故障原因及處理方法研究

摘 要：鐵路構(gòu)成了我國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施框架，扮演著經(jīng)濟(jì)活動(dòng)核心的角色，也是大眾日常出行不可或缺的選擇。在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，鐵路充當(dāng)著堅(jiān)強(qiáng)的支柱，確保其運(yùn)行安全對(duì)民眾、社會(huì)以及國(guó)家的利益至關(guān)重要。光纖線(xiàn)路，作為鐵路通訊網(wǎng)絡(luò)及眾多信息系統(tǒng)的根基，其地位日益凸顯。它不僅是確保鐵路運(yùn)輸安全與高效的關(guān)鍵要素，還肩負(fù)著傳遞鐵路信息、調(diào)度業(yè)務(wù)的重任。光纖線(xiàn)路線(xiàn)路的安全狀況直接決定了鐵路通訊系統(tǒng)能否順暢運(yùn)作，對(duì)鐵路通訊光纖線(xiàn)路進(jìn)行有效防護(hù)是極其關(guān)鍵的。

關(guān)鍵詞：高速鐵路 光纖線(xiàn)路防 維護(hù) 故障處理 方法研究

1 緒論

鐵路是旅途舒適、安全系數(shù)高的一種大眾交通出行工具，是國(guó)家重點(diǎn)提倡和發(fā)展建設(shè)的民生工程，特別是在黨的“二十大”上國(guó)家提出推動(dòng)綠色發(fā)展以來(lái)，鐵路行業(yè)達(dá)到與航空運(yùn)輸行業(yè)相媲美的出行方式，在以復(fù)興號(hào)為代表的高速標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組問(wèn)世，給動(dòng)車(chē)和高鐵的發(fā)展注入了無(wú)限動(dòng)力[1]。光纖線(xiàn)路作為鐵路通信網(wǎng)及各種信息網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)傳輸載體，在鐵路的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，發(fā)揮的作用也越來(lái)越重要[2]，它是我國(guó)鐵路系統(tǒng)之中的重要組成部分，主要承擔(dān)著鐵路通信信息傳輸?shù)淖饔?，它的安全直接影響鐵路通信系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，對(duì)于鐵路通信光纖線(xiàn)路線(xiàn)路的檢查及維護(hù)極為重要[3]。

2 光纖線(xiàn)路基本理論

2.1 光纖線(xiàn)路的概念及分類(lèi)

光纖線(xiàn)路是由一根或多根光纖組成的、符合光學(xué)、環(huán)境和機(jī)械特性的結(jié)構(gòu)體[4]。

光纖線(xiàn)路的種類(lèi)繁多，根據(jù)使用環(huán)境的不同，通常可以將它們分為室內(nèi)和室外兩種類(lèi)型。在鐵路的通信系統(tǒng)中，通常使用的是室外類(lèi)型的光纖線(xiàn)路。室外光纖線(xiàn)路進(jìn)一步細(xì)分為層絞式、中心管式和骨架式三種類(lèi)型，而我國(guó)的高速鐵路網(wǎng)絡(luò)主要采用層絞式光纖線(xiàn)路。

層絞式光纖線(xiàn)路的構(gòu)造較為復(fù)雜，它由核心部分、加強(qiáng)元件、防水材料和外層保護(hù)構(gòu)成[4]。其中，外層保護(hù)包括外護(hù)套和可能存在的外層防護(hù)。核心部分由光纖、松散套管光纖層、可能的捆綁線(xiàn)、覆蓋帶和內(nèi)襯管等組成；加強(qiáng)元件則位于光纖線(xiàn)路的中心，所述的加固元件可由金屬或其他非金屬材料制成。層絞式光纖通道的一個(gè)突出優(yōu)勢(shì)是它能夠容納更多的光纖，并且擁有出色的機(jī)械特性，同時(shí)安裝過(guò)程也很便捷分支連接。在鐵路通信中，層絞式光纖線(xiàn)路因其適用性廣而得到廣泛應(yīng)用，它不僅可以用于直接埋地、管道或槽道鋪設(shè)，還可以進(jìn)行架空鋪設(shè)。其結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1。

中心管式光纖線(xiàn)路由核心、加強(qiáng)部件、防水材質(zhì)和外部保護(hù)層組成[4]。外部保護(hù)層包括內(nèi)護(hù)套和潛在的外部護(hù)層。其核心部分由光纖和中心松散套管構(gòu)成，而加強(qiáng)部件則設(shè)置在中心松散套管的外部?；谒缮⑻坠軆?nèi)光纖的配置，中心管式光纖線(xiàn)路可以細(xì)分為帶有光纖帶的 center-tube 型和分離光纖的 center-tube 型等。

骨架式光纖線(xiàn)路的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，該光纖線(xiàn)路內(nèi)部的阻水帶環(huán)繞在骨架周?chē)?，使骨架與阻水帶結(jié)合成一個(gè)封閉的腔體，阻水帶外部有[4]鋼帶，鋼帶外部為聚乙烯外護(hù)層。這種光纖線(xiàn)路在我國(guó)僅限于干式光纖帶光纖線(xiàn)路，由于光纖線(xiàn)路的特殊結(jié)構(gòu)，使得光纖線(xiàn)路進(jìn)水后，阻水帶會(huì)吸水膨脹形成阻水凝膠屏障[4]。

2.2 鐵路通信光纖線(xiàn)路敷設(shè)方式

針對(duì)普速光纖線(xiàn)路的敷設(shè)方式，主要有以下三種方式：

直埋方式，將通信光纖線(xiàn)路鋪設(shè)于溝內(nèi)。架空布線(xiàn)是一種常見(jiàn)方式，涉及在鐵路沿線(xiàn)建立支架系統(tǒng)，并將光纖線(xiàn)路放置在支架之間，通過(guò)掛鉤使之懸掛起來(lái)。另一種方法是管道槽布線(xiàn)，它將光纖線(xiàn)路置入預(yù)制的槽道內(nèi)。

與傳統(tǒng)的光纖線(xiàn)路布設(shè)方法不同，高速鐵路主干線(xiàn)的光纖線(xiàn)路主要采用槽道布設(shè)技術(shù)，通常在鐵路兩側(cè)的通信信號(hào)專(zhuān)用電纜槽中進(jìn)行布設(shè)，當(dāng)光纖線(xiàn)路需要穿越接觸網(wǎng)基礎(chǔ)時(shí)，它會(huì)通過(guò)預(yù)留的通道穿過(guò)去。在槽道內(nèi)，會(huì)使用隔板或其他隔離材料來(lái)與信號(hào)電纜分隔。

對(duì)于高速鐵路沿線(xiàn)的業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)機(jī)房，其通常位于橋梁下方或斜坡底部。若機(jī)房位于高架橋下方，為便于光纖線(xiàn)路從橋上引入，需要借助排水孔或光纖線(xiàn)路引下孔，在橋梁上設(shè)置走線(xiàn)橋架，以便光纖線(xiàn)路從橋上沿著橋架至橋墩頂部，再至橋墩底部引下至地面。光纖線(xiàn)路會(huì)從橋上的槽道通過(guò)不同的孔洞引出，沿著橋墩的走線(xiàn)橋架抵達(dá)地面，并采用不同的路徑直埋至橋下機(jī)房。

站內(nèi)光纖線(xiàn)路的布設(shè)主要涉及高速鐵路線(xiàn)路通信機(jī)房與既有鐵路線(xiàn)通信機(jī)房間的連接，以及高速鐵路車(chē)站內(nèi)部各個(gè)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)間的光纖線(xiàn)路。光纖線(xiàn)路從高速鐵路通信機(jī)房到既有鐵路通信機(jī)房通常沿著鐵路線(xiàn)直接埋設(shè)，或在鐵路地界內(nèi)進(jìn)行。當(dāng)超出這些范圍時(shí)，大多數(shù)情況下會(huì)采用直接埋設(shè)的方式，或者利用現(xiàn)有的槽道和新建設(shè)的管道進(jìn)行鋪設(shè)。在高速鐵路車(chē)站內(nèi)部，光纖線(xiàn)路一般沿著鐵路線(xiàn)直埋或使用槽道布設(shè)。

2.3 鐵路通信光纖線(xiàn)路故障外因

鐵路通信光纖線(xiàn)路對(duì)于我國(guó)鐵路通信系統(tǒng)至關(guān)重要，若出現(xiàn)故障，可能會(huì)嚴(yán)重影響到鐵路通信系統(tǒng)的正常運(yùn)作。導(dǎo)致光纖線(xiàn)路故障的主要原因包括，自然因素、光纖線(xiàn)路質(zhì)量因素和外力因素，歸納如下表所示。

我國(guó)地形、氣候復(fù)雜，光纖線(xiàn)路需要在高溫與嚴(yán)寒中工作，當(dāng)溫度變化范圍大且頻繁時(shí)，光纖線(xiàn)路因熱脹冷縮造成的受力，引起光纖損耗增加，甚至斷纖[5]。大部分鐵路光纖線(xiàn)路采用的是直接埋地的方式布設(shè)，可是由于土壤的濕度較大，導(dǎo)致光纖線(xiàn)路的接頭部分發(fā)生進(jìn)水現(xiàn)象，進(jìn)而增加了信號(hào)損耗，影響了光纖線(xiàn)路的正常運(yùn)作。

理論上線(xiàn)纜的壽命為20-25年，但是實(shí)際使用中低于此值，原因是鋪設(shè)和維護(hù)過(guò)程中有壽命損耗。造成光纖線(xiàn)路線(xiàn)路故障產(chǎn)生的眾多原因中，外力因素如挖掘、車(chē)輛掛斷、人為蓄意破壞造成光纖線(xiàn)路故障約占所有故障的80％。

3 通信光纖線(xiàn)路的維護(hù)

光纖線(xiàn)路選擇，鐵路通信光纖線(xiàn)路施工，在選擇材料的時(shí)候，質(zhì)量首先放在第一位。優(yōu)等光纖線(xiàn)路確保了高度的信賴(lài)性，優(yōu)越的材料特性以及較長(zhǎng)的使用周期。采用層絞結(jié)構(gòu)的線(xiàn)路穩(wěn)定性較好，并且價(jià)格合理，其光纖接點(diǎn)密度在同類(lèi)產(chǎn)品中尤為突出。

在挑選布線(xiàn)路徑時(shí)，需全面考慮多方面因素，包括資源的有效利用、時(shí)間的高效節(jié)約、通信的流暢性等。總體而言，應(yīng)確保路徑選擇安全、經(jīng)濟(jì)、施工便捷以及日后維護(hù)簡(jiǎn)單。

精心挑選光纜接點(diǎn)位置至關(guān)重要，嚴(yán)格遵循操作規(guī)程。應(yīng)避免將接點(diǎn)設(shè)置在繁忙的路口或人流車(chē)流密集的地方，這些地方不便于操作和檢查。最佳位置應(yīng)是開(kāi)闊且光照條件良好的地方，而避免例如隧道或橋梁下方的局限空間，因?yàn)檫@些地方施工質(zhì)量難以保證。合理規(guī)劃接點(diǎn)位置以延長(zhǎng)其使用壽命，確保其高效運(yùn)作。在接點(diǎn)完成后，應(yīng)預(yù)留大約3米的光纜長(zhǎng)度，以便未來(lái)快速修復(fù)工作。

4 鐵路光纖線(xiàn)路的常見(jiàn)故障原因及處理方法

通過(guò)日常的巡查、維護(hù)找出故障，及時(shí)將故障處理，保證高速鐵路光纖線(xiàn)路通信正常。光纖線(xiàn)路可能出現(xiàn)問(wèn)題的地方多、種類(lèi)也不同。由于使用周期長(zhǎng)而老化、光纖線(xiàn)路材料質(zhì)量下降或因惡劣天氣如雷擊、暴雨接頭盒進(jìn)水等原因都會(huì)導(dǎo)致光纖線(xiàn)路障礙，從而對(duì)信號(hào)的傳輸產(chǎn)生不利影響。光纖線(xiàn)路不同位置出現(xiàn)故障的原因及處理方法有區(qū)別，詳細(xì)如表2所示。

通信光纖線(xiàn)路中段出現(xiàn)衰耗點(diǎn)時(shí)，處理查找到接頭處的大衰耗點(diǎn)，可采用打開(kāi)接頭盒重新熔接光纖，OTDR實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方法，要求故障處理后的接續(xù)損耗達(dá)到要求[5]。若經(jīng)多次熔接，接續(xù)損耗仍達(dá)不到保證，應(yīng)檢查光纖束管是否存在變形，盤(pán)纖時(shí)光纖彎曲半徑有無(wú)存在過(guò)小，光纖是否受壓等情況[5]。若衰耗值仍舊不符合要求，還需檢查接頭盒前后光纖線(xiàn)路是否存在其他故障由于接頭施工中光纖線(xiàn)路容易受傷，易受潮氣腐蝕，這種情況下應(yīng)截去一段光纖重新接續(xù)。必要時(shí)，此故障可采用現(xiàn)場(chǎng)OTDR帶假纖測(cè)試，對(duì)衰耗點(diǎn)進(jìn)行精確定位的方法[5]。

5 結(jié)論

本文首先對(duì)光纖線(xiàn)路及鐵路通信光纖線(xiàn)路防護(hù)的基本概念進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，然后從鐵路光纖線(xiàn)路出現(xiàn)故障的根本因素出發(fā)，對(duì)鐵路通信光纖線(xiàn)路的防護(hù)與維修工作提出建議，最后對(duì)高速鐵路通信光纖線(xiàn)路常見(jiàn)故障的原因及故障處理方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。希望通過(guò)本文的研究，能讓高速鐵路通信光纖線(xiàn)路健康、高效的完成信息傳輸?shù)娜蝿?wù)，同時(shí)保持較高的使用壽命，以促進(jìn)我國(guó)鐵路事業(yè)的蓬勃發(fā)展。

基金項(xiàng)目：2022年度柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院校級(jí)課題立項(xiàng)項(xiàng)目（2022-KCSZ05）；2021年度廣西高校中青年教師科研基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目（2021KY1389）。

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