孟德智

【摘要】 鐵路通信系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量與鐵路運(yùn)輸組織及運(yùn)行安全密切相關(guān)，采用漏泄同軸電纜（漏纜）則是解決鐵路隧道、路塹等無(wú)線電磁波傳播受限區(qū)段通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的主要方法，是保證車地?cái)?shù)據(jù)交互的重要行車設(shè)備。漏泄電纜、天饋線系統(tǒng)的性能對(duì)鐵路GSM-R移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行有著很重要的影響，因此非常有必要對(duì)漏泄電纜、天饋線系統(tǒng)進(jìn)行全面的在線監(jiān)測(cè)。本文主要研究、介紹兩種漏纜的監(jiān)測(cè)方式，重點(diǎn)介紹漏纜故障定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。檢測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)隧洞內(nèi)的短光纖傳至鄰近基站（機(jī)房）內(nèi)的控制單元FSU，再經(jīng)傳輸網(wǎng)絡(luò)傳至監(jiān)控中心。相信成功應(yīng)用漏纜在線故障定位技術(shù)，對(duì)鐵路通信的未來(lái)發(fā)展具有很重要的實(shí)際意義。

【關(guān)鍵詞】 鐵路無(wú)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(duì)鐵路GSM-R移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行有很重要的影響，但是對(duì)泄漏電纜及天饋線系統(tǒng)的檢測(cè)，一直沒(méi)有得到全面、完整地解決，因此非常有必要對(duì)泄漏電纜、天饋線系統(tǒng)進(jìn)行全面在線監(jiān)測(cè)。

從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行維護(hù)、工程實(shí)現(xiàn)等層面做了深入的調(diào)研，漏纜、天饋線等無(wú)源部件的故障占整個(gè)射頻無(wú)線系統(tǒng)問(wèn)題50%以上，接頭、跳線、天線等問(wèn)題占無(wú)源部件問(wèn)題80%以上，隨著GSM-R系統(tǒng)運(yùn)行開通，由于設(shè)備質(zhì)量問(wèn)題或工程安裝問(wèn)題，部分漏纜所連接的接頭、跳線、天線將開始進(jìn)入故障多發(fā)期。但由于維護(hù)的實(shí)際困難，例如長(zhǎng)大隧道、維修天窗時(shí)間、被動(dòng)式巡檢方式等因素的限制，故障很難被及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理。

二、故障原因

因材料、外力、安裝等問(wèn)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(guò)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(guò)度，此類故障一般在施工完畢后較長(zhǎng)時(shí)間（幾個(gè)月甚至一年）后才會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)，射頻傳輸性能才會(huì)逐漸變差。

（三）踩踏、磕壓，射頻特性變壞。

（四）防水未做好，接頭進(jìn)水、霧腐蝕，此類故障一般在施工完畢后較長(zhǎng)時(shí)間（幾個(gè)月甚至1年）后才會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)，射頻傳輸性能才會(huì)逐漸變差。

（五）工程安裝過(guò)程中，沒(méi)有按安裝規(guī)范操作，未做到如下要求：

精心清理中心導(dǎo)體上的粘合劑、正確修整和擴(kuò)展外導(dǎo)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(zhǎng)時(shí)間（幾個(gè)月甚至一年）后才會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)，射頻傳輸性能會(huì)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(shí)有效的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)對(duì)漏泄電纜、天饋線系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，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(cè)系統(tǒng)原理

3.1在漏纜雙端測(cè)試原理

發(fā)射機(jī)發(fā)射檢測(cè)信號(hào)（功率P），進(jìn)入被檢測(cè)漏纜端口A，接收機(jī)在被檢測(cè)漏纜另一端端口B接收該檢測(cè)信號(hào)（功率 P′），△P（漏纜損耗） = P - P′，檢測(cè)整段的△P（漏纜損耗），當(dāng)△P發(fā)生異常時(shí)，判定有故障；其中P或P′的檢測(cè)數(shù)據(jù)，需要通過(guò)漏纜傳輸至同一端，進(jìn)行比較計(jì)算。

在某頻率下，同軸電纜的傳輸衰減系數(shù)α是一個(gè)穩(wěn)定參數(shù)，傳輸損耗Ls表示射頻信號(hào)通過(guò)泄漏電纜時(shí)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(zhǎng)度（km），對(duì)漏纜兩端信號(hào)電平進(jìn)行測(cè)量，可以得到漏泄電纜的信號(hào)傳輸實(shí)際損耗值Ls， 傳輸損耗變化量：ΔLs= Ls- Ls，如果實(shí)際測(cè)試值Ls比理論值Ls大過(guò)一定范圍，則可以判斷出泄漏電纜出現(xiàn)故障。因此通過(guò)對(duì)傳輸損耗變化量的分析，可以準(zhǔn)確顯示漏纜的工作狀態(tài)是否正常。

雙端式漏纜監(jiān)測(cè)測(cè)試簡(jiǎn)易、成本低，但不能做到漏纜故障定位，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不能獨(dú)立于被監(jiān)測(cè)的漏纜而工作，當(dāng)漏纜有大損壞時(shí)無(wú)法檢測(cè)到數(shù)據(jù)。

3.2在漏纜單端測(cè)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(cè)信號(hào)，由被測(cè)漏纜的近端開始掃描測(cè)試，一直掃描測(cè)試至漏纜最遠(yuǎn)端，測(cè)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(gè)漏纜鏈路每個(gè)位置的回波損耗和駐波值（每個(gè)位置的物理射頻特性值），并顯示出該不良點(diǎn)所在的具體位置。本文選擇此原理進(jìn)行研究。

四、漏纜及天饋線故障定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案簡(jiǎn)述

為了不影響GSM-R設(shè)備正常工作，故障定位設(shè)備檢測(cè)頻率應(yīng)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(chǎng)對(duì)漏纜的實(shí)際測(cè)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(duì)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(lái)進(jìn)行漏纜及天饋線測(cè)試。

漏纜及天饋線故障定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由漏纜檢測(cè)單元、信號(hào)接入器、FSU（現(xiàn)場(chǎng)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(cè)單元主要功能是產(chǎn)生故障定位信號(hào)、信號(hào)處理和通信部分，故障定位信號(hào)插入器將故障定位監(jiān)測(cè)單元產(chǎn)生的故障定位信號(hào)，送進(jìn)漏纜鏈路中，并將檢測(cè)到的故障信號(hào)送回定位監(jiān)測(cè)單元，進(jìn)行信號(hào)處理，計(jì)算出故障發(fā)生點(diǎn)的回波損耗和故障發(fā)生的位置，并進(jìn)行存儲(chǔ)或轉(zhuǎn)發(fā)。

漏纜檢測(cè)單元檢測(cè)兩段漏纜鏈路每個(gè)位置的回波損耗和駐波值，檢測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)隧洞內(nèi)的短光纖傳至鄰近基站（機(jī)房）內(nèi)的控制單元FSU，再經(jīng)傳輸網(wǎng)絡(luò)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(cè)數(shù)據(jù)，就可以及時(shí)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(shí)排障提供保障。

五、結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)調(diào)查分析和實(shí)際維護(hù)工作的要求，故障定位的方式可以提高維護(hù)效率，并及時(shí)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(cè)系統(tǒng)更加能夠適應(yīng)今后的鐵路通信施工及運(yùn)行維護(hù)工作。

參 考 文 獻(xiàn)

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