高速铁路光纤线路的维护与常见故障原因及处理方法研究

摘 要：铁路构成了我国的基础设施框架，扮演着经济活动核心的角色，也是大众日常出行不可或缺的选择。在交通运输领域，铁路充当着坚强的支柱，确保其运行安全对民众、社会以及国家的利益至关重要。光纤线路，作为铁路通讯网络及众多信息系统的根基，其地位日益凸显。它不仅是确保铁路运输安全与高效的关键要素，还肩负着传递铁路信息、调度业务的重任。光纤线路线路的安全状况直接决定了铁路通讯系统能否顺畅运作，对铁路通讯光纤线路进行有效防护是极其关键的。

关键词：高速铁路 光纤线路防 维护 故障处理 方法研究

1 绪论

铁路是旅途舒适、安全系数高的一种大众交通出行工具，是国家重点提倡和发展建设的民生工程，特别是在党的“二十大”上国家提出推动绿色发展以来，铁路行业达到与航空运输行业相媲美的出行方式，在以复兴号为代表的高速标准动车组问世，给动车和高铁的发展注入了无限动力[1]。光纤线路作为铁路通信网及各种信息网络的基础传输载体，在铁路的应用领域越来越广，发挥的作用也越来越重要[2]，它是我国铁路系统之中的重要组成部分，主要承担着铁路通信信息传输的作用，它的安全直接影响铁路通信系统能否正常运行，对于铁路通信光纤线路线路的检查及维护极为重要[3]。

2 光纤线路基本理论

2.1 光纤线路的概念及分类

光纤线路是由一根或多根光纤组成的、符合光学、环境和机械特性的结构体[4]。

光纤线路的种类繁多，根据使用环境的不同，通常可以将它们分为室内和室外两种类型。在铁路的通信系统中，通常使用的是室外类型的光纤线路。室外光纤线路进一步细分为层绞式、中心管式和骨架式三种类型，而我国的高速铁路网络主要采用层绞式光纤线路。

层绞式光纤线路的构造较为复杂，它由核心部分、加强元件、防水材料和外层保护构成[4]。其中，外层保护包括外护套和可能存在的外层防护。核心部分由光纤、松散套管光纤层、可能的捆绑线、覆盖带和内衬管等组成；加强元件则位于光纤线路的中心，所述的加固元件可由金属或其他非金属材料制成。层绞式光纤通道的一个突出优势是它能够容纳更多的光纤，并且拥有出色的机械特性，同时安装过程也很便捷分支连接。在铁路通信中，层绞式光纤线路因其适用性广而得到广泛应用，它不仅可以用于直接埋地、管道或槽道铺设，还可以进行架空铺设。其结构示意图见图1。

中心管式光纤线路由核心、加强部件、防水材质和外部保护层组成[4]。外部保护层包括内护套和潜在的外部护层。其核心部分由光纤和中心松散套管构成，而加强部件则设置在中心松散套管的外部。基于松散套管内光纤的配置，中心管式光纤线路可以细分为带有光纤带的 center-tube 型和分离光纤的 center-tube 型等。

骨架式光纤线路的结构相对比较复杂，该光纤线路内部的阻水带环绕在骨架周围，使骨架与阻水带结合成一个封闭的腔体，阻水带外部有[4]钢带，钢带外部为聚乙烯外护层。这种光纤线路在我国仅限于干式光纤带光纤线路，由于光纤线路的特殊结构，使得光纤线路进水后，阻水带会吸水膨胀形成阻水凝胶屏障[4]。

2.2 铁路通信光纤线路敷设方式

针对普速光纤线路的敷设方式，主要有以下三种方式：

直埋方式，将通信光纤线路铺设于沟内。架空布线是一种常见方式，涉及在铁路沿线建立支架系统，并将光纤线路放置在支架之间，通过挂钩使之悬挂起来。另一种方法是管道槽布线，它将光纤线路置入预制的槽道内。

与传统的光纤线路布设方法不同，高速铁路主干线的光纤线路主要采用槽道布设技术，通常在铁路两侧的通信信号专用电缆槽中进行布设，当光纤线路需要穿越接触网基础时，它会通过预留的通道穿过去。在槽道内，会使用隔板或其他隔离材料来与信号电缆分隔。

对于高速铁路沿线的业务节点机房，其通常位于桥梁下方或斜坡底部。若机房位于高架桥下方，为便于光纤线路从桥上引入，需要借助排水孔或光纤线路引下孔，在桥梁上设置走线桥架，以便光纤线路从桥上沿着桥架至桥墩顶部，再至桥墩底部引下至地面。光纤线路会从桥上的槽道通过不同的孔洞引出，沿着桥墩的走线桥架抵达地面，并采用不同的路径直埋至桥下机房。

站内光纤线路的布设主要涉及高速铁路线路通信机房与既有铁路线通信机房间的连接，以及高速铁路车站内部各个业务节点间的光纤线路。光纤线路从高速铁路通信机房到既有铁路通信机房通常沿着铁路线直接埋设，或在铁路地界内进行。当超出这些范围时，大多数情况下会采用直接埋设的方式，或者利用现有的槽道和新建设的管道进行铺设。在高速铁路车站内部，光纤线路一般沿着铁路线直埋或使用槽道布设。

2.3 铁路通信光纤线路故障外因

铁路通信光纤线路对于我国铁路通信系统至关重要，若出现故障，可能会严重影响到铁路通信系统的正常运作。导致光纤线路故障的主要原因包括，自然因素、光纤线路质量因素和外力因素，归纳如下表所示。

我国地形、气候复杂，光纤线路需要在高温与严寒中工作，当温度变化范围大且频繁时，光纤线路因热胀冷缩造成的受力，引起光纤损耗增加，甚至断纤[5]。大部分铁路光纤线路采用的是直接埋地的方式布设，可是由于土壤的湿度较大，导致光纤线路的接头部分发生进水现象，进而增加了信号损耗，影响了光纤线路的正常运作。

理论上线缆的寿命为20-25年，但是实际使用中低于此值，原因是铺设和维护过程中有寿命损耗。造成光纤线路线路故障产生的众多原因中，外力因素如挖掘、车辆挂断、人为蓄意破坏造成光纤线路故障约占所有故障的80％。

3 通信光纤线路的维护

光纤线路选择，铁路通信光纤线路施工，在选择材料的时候，质量首先放在第一位。优等光纤线路确保了高度的信赖性，优越的材料特性以及较长的使用周期。采用层绞结构的线路稳定性较好，并且价格合理，其光纤接点密度在同类产品中尤为突出。

在挑选布线路径时，需全面考虑多方面因素，包括资源的有效利用、时间的高效节约、通信的流畅性等。总体而言，应确保路径选择安全、经济、施工便捷以及日后维护简单。

精心挑选光缆接点位置至关重要，严格遵循操作规程。应避免将接点设置在繁忙的路口或人流车流密集的地方，这些地方不便于操作和检查。最佳位置应是开阔且光照条件良好的地方，而避免例如隧道或桥梁下方的局限空间，因为这些地方施工质量难以保证。合理规划接点位置以延长其使用寿命，确保其高效运作。在接点完成后，应预留大约3米的光缆长度，以便未来快速修复工作。

4 铁路光纤线路的常见故障原因及处理方法

通过日常的巡查、维护找出故障，及时将故障处理，保证高速铁路光纤线路通信正常。光纤线路可能出现问题的地方多、种类也不同。由于使用周期长而老化、光纤线路材料质量下降或因恶劣天气如雷击、暴雨接头盒进水等原因都会导致光纤线路障碍，从而对信号的传输产生不利影响。光纤线路不同位置出现故障的原因及处理方法有区别，详细如表2所示。

通信光纤线路中段出现衰耗点时，处理查找到接头处的大衰耗点，可采用打开接头盒重新熔接光纤，OTDR实时监测的方法，要求故障处理后的接续损耗达到要求[5]。若经多次熔接，接续损耗仍达不到保证，应检查光纤束管是否存在变形，盘纤时光纤弯曲半径有无存在过小，光纤是否受压等情况[5]。若衰耗值仍旧不符合要求，还需检查接头盒前后光纤线路是否存在其他故障由于接头施工中光纤线路容易受伤，易受潮气腐蚀，这种情况下应截去一段光纤重新接续。必要时，此故障可采用现场OTDR带假纤测试，对衰耗点进行精确定位的方法[5]。

5 结论

本文首先对光纤线路及铁路通信光纤线路防护的基本概念进行了简要介绍，然后从铁路光纤线路出现故障的根本因素出发，对铁路通信光纤线路的防护与维修工作提出建议，最后对高速铁路通信光纤线路常见故障的原因及故障处理方法进行了简要分析。希望通过本文的研究，能让高速铁路通信光纤线路健康、高效的完成信息传输的任务，同时保持较高的使用寿命，以促进我国铁路事业的蓬勃发展。

基金项目：2022年度柳州铁道职业技术学院校级课题立项项目（2022-KCSZ05）；2021年度广西高校中青年教师科研基础能力提升项目（2021KY1389）。

参考文献：

[1]谢庆华.高速列车空气制动原理及泄漏处理方法研究与应用[J].石家庄铁路职业技术学院学报，2019，18（02）：60-65.

[2]马彦. 铁路长途通信光纤线路性能劣化分析研究[D].北京：北京交通大学，2017.

[3]陈哲.铁路通信光纤线路防护技术研究[D].北京：北京交通大学，2017.

[4]彭涌.通信工程光纤线路线路维护难点探究[J].中国新通信，2018，20（19）：11.

[5]陈波文.浅谈铁路通信光纤线路线路的维护工作[J].铁道通信信号，2012，48（01）：73-75.

[6]王换.铁路通信光纤线路线路维护要点及故障处理[J].现代经济信息，2018（10）：382.

[7]周丽芳.铁路通信光纤线路维护要点分析与故障处理探讨[J].中国新通信，2016，18（07）：56.