重载铁路光缆线路故障原因及分析

王中强

摘 要：随着铁路重载技术的不断提升，对于列车重载能力的要求也在不断上升，浩吉铁路作为“北煤南运”的战略大通道，其技术要求更是想当严格。由于重载铁路作为可牵引万吨的货运铁路，在列车运输中需要对列车进行远程实施监控、追踪控制及管理，所以对铁路通信、信号的可靠性要求更高。光缆作为传输的主要途径，其搭载与行车相关的GSM-R、数字调度、CTC、SCADA等系统的传输性能则尤为重要，保证光缆线路的可靠运行，则将直接为列车运行作为最有利的保障。

关键词：重载铁路;可靠性;光缆线路

【中图分类号】TN913 【文献标识码】A 【文章编号】1674-3733（2020）02-0140-01

如何减少通信光缆线路的常见故障，保证光缆线路正常运行，已经逐渐成为铁路工程中一项非常重要的工作。本文从光缆的敷设方式出发，分析常见的光缆故障及原因，针对不同的原因提出相应的预防措施，从根本上来减少在施工过程中产生的故障，对于提高光缆施工质量有着极其重要的意义。

1 光缆线路的敷设方式

重载铁路光缆的敷设主要以直埋为主，其中光电缆线路在桥梁、隧道等位置有预留电缆槽道，光缆可直接在槽道内敷设;在路基直线段处则无预留槽道，故采用直埋方式，将光缆埋设于路肩两侧或者路基下坡脚处;对于一些特殊部位，比如上下涵、上下桥位置，则采取开挖和钢管、水泥槽防护相结合的方式进行敷设，涵顶或涵底则采用钢管或者水泥槽进行防护，以确保光缆线路的安全。

2 常见光缆故障原因

根据光缆的敷设方式以及光缆自身的材料特性，经过长期施工的经验进行分析，主要可归纳为以下几个方面：

（1）机械损伤所造成的故障：此类故障主要发生在光缆敷设完成之后，根据上述对光缆敷设径路的分析可以看出，后续很多施工位置可以和光缆敷设径路产生交叉，参考重载铁路的施工经验，从以下三个方面对机械损伤问题进行分析。是由于敷设径路冲突所导致光缆被挖断的情况，比如同侧信号电缆的敷设，在区间部分地段光电缆是同沟敷设的，但由于光电缆的埋设深度不同以及施工进度等因素不同，可能产生光缆沟的二次开挖，这样很容易导致光缆被挖断;亦或者是接触网基坑的位置与光缆径路产生冲突在开挖时可造成光缆被挖断;又如站内引入房间的光电缆，由于车站内有诸多管线交叉，各自施工时间不同，相互未对接，导致其余管线施工时造成光电缆的损坏等。

（2）电腐蚀所引起的故障：电腐蚀所引发的光缆线路故障问题主要原因包括以下几个方面：首先，针对架空敷设的光缆，由于光缆线路需要与高压线路架设在相同的杆体上，并且在架设过程中两者之间的距离较近，所以在高压线路通电使用过程中，一旦与光缆线路发生接触，将会造成光缆线路受到电腐蚀作用，引发故障问题。其次，在光缆线路使用过程中，随着时间推移，将会积聚大量灰尘，这些灰尘和杂质一旦受到空气湿度较高环境影响、静电作用，就会发生放电现象，导致光缆线路的保护层发生脱落，光缆内部纤细也可能发生断裂情况，导致光缆线路出现故障。

（3）环境造成的故障：针对不同环境条件下敷设的光缆，所造成的光缆故障的原因不尽相同。对于直埋敷设的光缆来讲，土质条件所带来的影响则比较大，比如由于环境污染导致土壤具备腐蚀性，而光缆外护套长时间跟土壤接触造成光缆被腐蚀破坏而产生故障;对于非直埋段或者架空线路来说，自然灾害比如大风暴雨天气、雷电或者火灾都可能直接造成光缆线路被损坏。同时，光缆线路当中使用最多的材料是塑料纤维、玻璃绝缘体等，此类材料的材质本身无法在高温环境下长时间使用，在太阳直晒下将会出现老化，不及时更换将会影响线路的正常使用。另外，如果在低温环境中，光缆线路中的保护套构件将会发生收缩现象，使接头盒密封性下降，进入水后结冰，在这种情况下将会直接造成光缆线路断裂。

3 故障的检测方法

故障的检测方法有很多，其中在铁路中最常用的检测方式是利用OTDR来进行测试。

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来对光纤损耗特性进行测试的。

OTDR利用其激光光源向被测光纤发送一光脉冲，光脉冲在光纤中传输时会因为光纤折射率的微小起伏而引起瑞利散射，同时光纤端面或故障点处折射率发生突变会引起菲涅尔反射，因此光脉冲在光纤本身及各特征点上会有光信号反射回OTDR，反射回的光信号通过一个定向耦合器耦合到 OTDR的接收器， 并在这里转换成电信号，经过OTDR内部的处理系统进行分析处理后最终在显示器上显示出结果曲线。

可用以下公式进行计算故障点距测试点的距离：

D=（c×t）/2n

其中D—单程测试距离

c—光在真空中的速度（约等于3×108m/s）

t—从光发送到接收的往返时间

n—被测光纤的折射率

4 预防措施

结合以上所述常见故障及原因分析，可针对不同种类的故障采取相应的预防措施。

（1）敷设光缆前首先要对光缆径路进行勘察，沿线排查可能在光缆施工过程中对光缆造成损伤或者不利于施工的部位，对特殊部位的施工进行讨论研究，制定合理的施工组织。

（2）与施工界面可产生交叉施工的专业提前进行对接，规划好各自的施工界面及施工流程，如施工部位存在冲突可及时与设计单位进行沟通，争得相关单位同意后进行调整，避免因施工直接造成光缆损坏。

（3）光缆在区间接头或者引入机房时均需要进行光纤熔接，所以光纤的熔接质量直接影响光纤的传输质量。所以针对光缆熔接过程中必须严格执行OTDR四道监测程序：1）熔接过程中对每一芯光纤进行实时跟踪监测，检查每一个熔接点的质量;2）每次盘纤后，对所盘光纤进行例检以确定盘纤带来的附加损耗;3）封接续盒前，对所有光纤进行统测，以查明有无漏测和光纤预留盘间对光纤及接头有无挤压;4）封盒后，对所有光纤进行最后检测，以检查封盒是否对光纤有损害。

结语：在重载铁路通信行业中，光缆依然占据着不可替代的作用，一旦光缆线路发生故障，将会给铁路运输造成重大的影响。由于通信光缆线路在使用过程中可能受到各种原因影响造成故障问题，因此，在鐵路施工过程中，严格按照设计要求及验收规范，形成标准化、规范化施工流程，建立完善的施工体系，对于保证光缆线路的正常使用具有极其重要的作用。

参考文献

[1] OTDR的原理及应用.北京：中国有限电视，2009.

[2] 李显.通信光缆线路维护的问题与对策探讨[J].数字通信世界，2017，05：208-209.