淺談鐵路通信光纜線路的施工

摘 要：本文主要介紹了光纖通信的特點(diǎn)和光纜通信線路施工的程序以及光纜施工中應(yīng)注意的問題。

關(guān)鍵詞：光纖通信；光纜施工；光纖接續(xù)

中圖分類號(hào)： TN818 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

光纖通信是20世紀(jì)70年代初期出現(xiàn)的一種新的通信技術(shù)，光纖通信具有通信容量大、傳輸距離長、抗電磁干擾、保密性好等優(yōu)點(diǎn)，因此，在短短的三四十年中得到了迅速發(fā)展。如今光纖通信已經(jīng)成為國內(nèi)、國際通信網(wǎng)中的主要通信方式。在鐵路通信中，光纖通信也占據(jù)著舉足輕重的作用，承載著各種鐵路語音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。本文將基于光纜的性能特點(diǎn)，結(jié)合工程實(shí)際，全面介紹光纜施工的程序及需要注意的問題。

光纖通信的性能特點(diǎn)

光纖通信的優(yōu)點(diǎn)

傳輸頻帶寬，通信容量大

用一根光纖可以同時(shí)傳輸50萬個(gè)話路（40Gb/s）的試驗(yàn)已經(jīng)成功，它比傳統(tǒng)的同軸電纜、微波等要高出幾千倍甚至幾十萬倍以上。

體積小、重量輕、便于敷設(shè)和運(yùn)輸。

光纖的芯徑很細(xì)，多模光纖的芯徑為50μm左右，和人的頭發(fā)絲差不多，單模光纖的芯徑在10μm左右，纖芯加上包層后直徑一般為125μm，只有對(duì)稱電纜的1/3～1/4。成纜后，8芯光纜的橫截面積約為10mm，是對(duì)稱電纜的1/4～1/5。相比之下光纜的重量更是比電纜輕許多，這使得光纜的運(yùn)輸和敷設(shè)都比較方便。

中繼距離長

目前石英光纖在1310ns處的衰減可低于0.35dB/km，在1550nm處的衰減可低于0.2dB/km，這比目前的其他通信線路的衰減都要低，因此光纖通信系統(tǒng)的中繼距離也較其他通信線路構(gòu)成的系統(tǒng)長得多。

抗電磁干擾

由于光纖是非導(dǎo)電介質(zhì)，交變電磁波不會(huì)在其中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因此光纖通信不會(huì)受到電磁干擾，這比電纜通信線路具有很大優(yōu)越性。

光纖通信的缺點(diǎn)

抗拉強(qiáng)度很低

由于光纖在生產(chǎn)過程中表面存在或產(chǎn)生微裂痕，光纖受拉時(shí)應(yīng)力全加于此，從而使光纖的實(shí)際抗拉強(qiáng)度非常低。在光纜的施工過程中絕大部分拉力都應(yīng)在抗拉元件上。

光纖怕水

水進(jìn)入光纜后主要會(huì)產(chǎn)生三方面的影響。其一，會(huì)增加光纖的OH-吸收損耗，使光纖總損耗增大。其二，會(huì)造成光纜中的金屬構(gòu)件氧化，降低光纜的強(qiáng)度。其三，遇冷后，水結(jié)冰體積增大，有可能壓壞光纖。

鐵路通信中光纜線路的施工及注意問題

徑路復(fù)測(cè)

徑路復(fù)測(cè)是光纜線路施工前期必做的一項(xiàng)重要工作，復(fù)測(cè)資料將是后續(xù)施工的重要參考資料，也是竣工圖重要參考。徑路復(fù)測(cè)過程中不僅要實(shí)地測(cè)量光纜的總長度，也要合理確定光纜埋設(shè)的最佳位置，以及困難地段的防護(hù)方式，還要調(diào)查施工沿線的交通情況、水文地理情況等。

在徑路復(fù)測(cè)過程中，復(fù)測(cè)必須仔細(xì)認(rèn)真，復(fù)測(cè)資料須詳細(xì)完整。比如此次洛湛鐵路通信光纜的施工，由于工期安排緊湊，光纜施工和鐵路土建施工同時(shí)交叉施工。在光纜施工的時(shí)候，有很多橋梁還未成形，我們?cè)趶?fù)測(cè)的時(shí)候就必須準(zhǔn)確、合理的考慮各個(gè)橋梁處的預(yù)留長度。水文地理方面，由于當(dāng)?shù)亟煌ň€路繁多，排水溝渠復(fù)雜，因此整個(gè)鐵路線上交通及排水涵非常多。復(fù)測(cè)時(shí)每個(gè)涵洞處都必須適當(dāng)?shù)目紤]合理的預(yù)留長度，對(duì)于一些排水涵洞更要深刻考慮的各個(gè)季節(jié)涵洞排水量不通，要合理的選擇光纜的過涵方式。

單盤檢查及配盤

單盤檢查要根據(jù)光纜的出廠記錄核實(shí)光纜的機(jī)械物理特性是否符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。用OTDR（光時(shí)域反射儀）測(cè)試光纜的的長度和固有衰減，應(yīng)符合訂貨合同要求。

配盤時(shí)須注意，盡量按出廠盤號(hào)順序排列，以減少光纖參數(shù)差別而引起的接頭本身損耗。相鄰兩光纜的光纖的模場(chǎng)直徑之差應(yīng)小于1μm。

光纜的敷設(shè)

光纜敷設(shè)是光纜線路施工中的關(guān)鍵步驟，除了要遵循《鐵路通信工程施工技術(shù)指南》之外，還要注意以下問題。

光纜施工中，光纜的彎曲半徑不應(yīng)小于光纜外徑的20倍。這個(gè)就要求施工過程嚴(yán)格考慮到一些特殊地段需要光纜的彎曲情況。比如此次洛湛鐵路項(xiàng)目，由于有很多的排水涵及橋梁，過路、過涵時(shí)光纜徑路需要上繞到涵洞頂上及橋上，在施工過程中就要注意，必須在每個(gè)拐彎處安排施工人員，以防光纜彎曲過小或者刮蹭受傷。

在光纜敷設(shè)時(shí)，盡量選擇經(jīng)過培訓(xùn)的，有經(jīng)驗(yàn)的人員敷設(shè)光纜。在敷設(shè)時(shí)設(shè)專人指揮，保持通信暢通，以免敷設(shè)過程中個(gè)別人員忽快忽慢導(dǎo)致光纜打小圈、浪涌等問題的出現(xiàn)。人工牽引時(shí)，速度要均勻，一般控制在10m/min左右為宜，且牽引長度不能過長。

主要牽引力應(yīng)在光纜的加強(qiáng)芯上，而且牽引張力不應(yīng)超過允許張力的80%，瞬間牽引力不得超過允許張力的100%。

纜溝回填時(shí)，必須注意先回填30cm厚細(xì)土，嚴(yán)禁將石塊、磚頭等推入溝內(nèi)，回填后人工踏平。第一層細(xì)土填完后再填原土，每填30cm踏平一次。

光纜的接續(xù)與成端

光纜的制造長度一般為2km，所以光纜的接續(xù)是在所難免的，光纜接續(xù)工藝水平的高低直接關(guān)系著系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量和系統(tǒng)的可靠性。光纜接續(xù)分為光纖接續(xù)和光纜護(hù)套接續(xù)兩部分，核心是光纖接續(xù)。對(duì)光纖接續(xù)的基本要求是：

連接損耗小，滿足線路傳輸性能的要求；

連接后性能穩(wěn)定，長期可靠性好。

光纜的接續(xù)步驟一般分為：光纜護(hù)套的開剝處理、加強(qiáng)芯及金屬護(hù)層的接續(xù)處理、光纖的接續(xù)、光纖連接損耗的監(jiān)測(cè)及評(píng)估、光纖余留長度的收容處理、光纜接頭盒的封裝處理。本文著重介紹光纜接續(xù)應(yīng)注意的問題以及減小接續(xù)損耗的方法。

光纖端面制備處理包括去除涂敷層、裸纖的清洗、端面切割三個(gè)環(huán)節(jié)，在剝除涂覆層時(shí)就要注意動(dòng)作要平、穩(wěn)、快，既持纖要平，握鉗要穩(wěn)，剝纖要快，整個(gè)過程流暢自然。

切割光纖端面。切割光纖端面時(shí)要注意把切割刀放置平穩(wěn)，并清潔切割刀，切割出的光纖端面應(yīng)與軸線垂直且平整、無毛刺、無缺損。

光纖熔接。光纖熔接時(shí)，要注意光纖要平穩(wěn)、自然放入熔接機(jī)的V型槽，光纖端面不得碰觸槽底和電極，兩個(gè)端面也不能距離太遠(yuǎn)。

質(zhì)量評(píng)估。熔接機(jī)顯示的接續(xù)損耗只是一個(gè)估計(jì)值，它是根據(jù)光纖自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)過程中獲得的兩根光纖的的軸偏距、端面角偏離、及纖芯尺寸的匹配程度等圖像信息推算出來的。當(dāng)熔接過程中出現(xiàn)一些非幾何因素導(dǎo)致熔接質(zhì)量下降時(shí)，這個(gè)值是不準(zhǔn)的，必須對(duì)接續(xù)情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。不難想象，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不合格的接頭，現(xiàn)場(chǎng)重新熔接比盲目完成接續(xù)任務(wù)后再返工要簡單的多。在接續(xù)時(shí)我們就要注意，接續(xù)工作必須按程序依次認(rèn)真完成，須在對(duì)光纖進(jìn)行熱縮管熱縮之前對(duì)熔接結(jié)果進(jìn)行監(jiān)測(cè)。工程中，接續(xù)損耗的監(jiān)測(cè)普遍采用OTDR法。

光纖接續(xù)的程序如圖所示：

在光纖接續(xù)過程中影響光纖接續(xù)損耗的因素很多，只有消除各種不良因素才能從根本上降低光纖的接續(xù)損耗。根據(jù)實(shí)踐，可采用以下措施降低接續(xù)損耗：

選用性能良好的接續(xù)工具，在接續(xù)時(shí)要及時(shí)除去熔接機(jī)及切割刀V型槽中的光纖碎末。

選擇良好的工作環(huán)境。要避免在多塵土、多霧、大風(fēng)的露天中作業(yè)。當(dāng)氣溫過高或過低時(shí)要有適當(dāng)?shù)慕禍鼗蛏郎卮胧?/p>

光纖涂覆層剝除后，應(yīng)徹底擦拭，清潔光纖，且必須先清潔、后切割。

光纜的測(cè)試

當(dāng)光纜敷設(shè)及接續(xù)工作完成后，最后還要對(duì)整段光纜線路進(jìn)行整個(gè)中繼段的測(cè)試。工程中普遍采用背向散射法進(jìn)行光纜測(cè)試。只有通過背向散射曲線的測(cè)試才能發(fā)現(xiàn)光纜線路上的光纖連接部位是否可靠、有無異常，光纖衰減沿長度方向分布是否均勻、光纖全長上有無微裂傷部位以及非接頭部位有無“臺(tái)階”等異常現(xiàn)象。

光纖測(cè)試時(shí)需要對(duì)OTDR進(jìn)行合適的參數(shù)設(shè)置，不合理的參數(shù)設(shè)置將很大的影響測(cè)試的準(zhǔn)確性。一般來講參數(shù)設(shè)置包括波長、取樣時(shí)間、余長系數(shù)、脈沖寬度、距離（量程）等的設(shè)置。一般比較關(guān)鍵的參數(shù)設(shè)置有折射率、余長系數(shù)、距離范圍及脈沖寬度的設(shè)置。

折射率決定了OTDR測(cè)試距離的精度，而余長系數(shù)則考慮光纜長度和光纜中光纖長度的差值。距離范圍（量程）必須要大于光纖的長度，選擇小的量程會(huì)加快測(cè)試的速度，而選擇大的量程會(huì)增加測(cè)試誤差。實(shí)際中，距離范圍一般取被測(cè)光纜長度的1.5～2倍。脈沖寬度是指OTDR發(fā)出的光脈沖的長度，短脈沖可以提高分辨率，適用于短光纖測(cè)試，長脈沖可提高動(dòng)態(tài)范圍，適用于長光纖測(cè)試。

結(jié)語

光纖通信有其巨大的優(yōu)點(diǎn)，在鐵路通信中光纖通信發(fā)揮著巨大的作用，但是另一方面光纜又有一些自身的不足條件，這就要求我們施工人員在施工期間熟悉光纜的特點(diǎn)性能，掌握光纜施工技術(shù)要點(diǎn)，只有這樣我們才能更好的完成光纜施工任務(wù)。

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