高速鐵路光纖線路的維護與常見故障原因及處理方法研究

摘 要：鐵路構成了我國的基礎設施框架，扮演著經濟活動核心的角色，也是大眾日常出行不可或缺的選擇。在交通運輸領域，鐵路充當著堅強的支柱，確保其運行安全對民眾、社會以及國家的利益至關重要。光纖線路，作為鐵路通訊網絡及眾多信息系統的根基，其地位日益凸顯。它不僅是確保鐵路運輸安全與高效的關鍵要素，還肩負著傳遞鐵路信息、調度業務的重任。光纖線路線路的安全狀況直接決定了鐵路通訊系統能否順暢運作，對鐵路通訊光纖線路進行有效防護是極其關鍵的。

關鍵詞：高速鐵路 光纖線路防 維護 故障處理 方法研究

1 緒論

鐵路是旅途舒適、安全系數高的一種大眾交通出行工具，是國家重點提倡和發展建設的民生工程，特別是在黨的“二十大”上國家提出推動綠色發展以來，鐵路行業達到與航空運輸行業相媲美的出行方式，在以復興號為代表的高速標準動車組問世，給動車和高鐵的發展注入了無限動力[1]。光纖線路作為鐵路通信網及各種信息網絡的基礎傳輸載體，在鐵路的應用領域越來越廣，發揮的作用也越來越重要[2]，它是我國鐵路系統之中的重要組成部分，主要承擔著鐵路通信信息傳輸的作用，它的安全直接影響鐵路通信系統能否正常運行，對于鐵路通信光纖線路線路的檢查及維護極為重要[3]。

2 光纖線路基本理論

2.1 光纖線路的概念及分類

光纖線路是由一根或多根光纖組成的、符合光學、環境和機械特性的結構體[4]。

光纖線路的種類繁多，根據使用環境的不同，通常可以將它們分為室內和室外兩種類型。在鐵路的通信系統中，通常使用的是室外類型的光纖線路。室外光纖線路進一步細分為層絞式、中心管式和骨架式三種類型，而我國的高速鐵路網絡主要采用層絞式光纖線路。

層絞式光纖線路的構造較為復雜，它由核心部分、加強元件、防水材料和外層保護構成[4]。其中，外層保護包括外護套和可能存在的外層防護。核心部分由光纖、松散套管光纖層、可能的捆綁線、覆蓋帶和內襯管等組成；加強元件則位于光纖線路的中心，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突出優勢是它能夠容納更多的光纖，并且擁有出色的機械特性，同時安裝過程也很便捷分支連接。在鐵路通信中，層絞式光纖線路因其適用性廣而得到廣泛應用，它不僅可以用于直接埋地、管道或槽道鋪設，還可以進行架空鋪設。其結構示意圖見圖1。

中心管式光纖線路由核心、加強部件、防水材質和外部保護層組成[4]。外部保護層包括內護套和潛在的外部護層。其核心部分由光纖和中心松散套管構成，而加強部件則設置在中心松散套管的外部。基于松散套管內光纖的配置，中心管式光纖線路可以細分為帶有光纖帶的 center-tube 型和分離光纖的 center-tube 型等。

骨架式光纖線路的結構相對比較復雜，該光纖線路內部的阻水帶環繞在骨架周圍，使骨架與阻水帶結合成一個封閉的腔體，阻水帶外部有[4]鋼帶，鋼帶外部為聚乙烯外護層。這種光纖線路在我國僅限于干式光纖帶光纖線路，由于光纖線路的特殊結構，使得光纖線路進水后，阻水帶會吸水膨脹形成阻水凝膠屏障[4]。

2.2 鐵路通信光纖線路敷設方式

針對普速光纖線路的敷設方式，主要有以下三種方式：

直埋方式，將通信光纖線路鋪設于溝內。架空布線是一種常見方式，涉及在鐵路沿線建立支架系統，并將光纖線路放置在支架之間，通過掛鉤使之懸掛起來。另一種方法是管道槽布線，它將光纖線路置入預制的槽道內。

與傳統的光纖線路布設方法不同，高速鐵路主干線的光纖線路主要采用槽道布設技術，通常在鐵路兩側的通信信號專用電纜槽中進行布設，當光纖線路需要穿越接觸網基礎時，它會通過預留的通道穿過去。在槽道內，會使用隔板或其他隔離材料來與信號電纜分隔。

對于高速鐵路沿線的業務節點機房，其通常位于橋梁下方或斜坡底部。若機房位于高架橋下方，為便于光纖線路從橋上引入，需要借助排水孔或光纖線路引下孔，在橋梁上設置走線橋架，以便光纖線路從橋上沿著橋架至橋墩頂部，再至橋墩底部引下至地面。光纖線路會從橋上的槽道通過不同的孔洞引出，沿著橋墩的走線橋架抵達地面，并采用不同的路徑直埋至橋下機房。

站內光纖線路的布設主要涉及高速鐵路線路通信機房與既有鐵路線通信機房間的連接，以及高速鐵路車站內部各個業務節點間的光纖線路。光纖線路從高速鐵路通信機房到既有鐵路通信機房通常沿著鐵路線直接埋設，或在鐵路地界內進行。當超出這些范圍時，大多數情況下會采用直接埋設的方式，或者利用現有的槽道和新建設的管道進行鋪設。在高速鐵路車站內部，光纖線路一般沿著鐵路線直埋或使用槽道布設。

2.3 鐵路通信光纖線路故障外因

鐵路通信光纖線路對于我國鐵路通信系統至關重要，若出現故障，可能會嚴重影響到鐵路通信系統的正常運作。導致光纖線路故障的主要原因包括，自然因素、光纖線路質量因素和外力因素，歸納如下表所示。

我國地形、氣候復雜，光纖線路需要在高溫與嚴寒中工作，當溫度變化范圍大且頻繁時，光纖線路因熱脹冷縮造成的受力，引起光纖損耗增加，甚至斷纖[5]。大部分鐵路光纖線路采用的是直接埋地的方式布設，可是由于土壤的濕度較大，導致光纖線路的接頭部分發生進水現象，進而增加了信號損耗，影響了光纖線路的正常運作。

理論上線纜的壽命為20-25年，但是實際使用中低于此值，原因是鋪設和維護過程中有壽命損耗。造成光纖線路線路故障產生的眾多原因中，外力因素如挖掘、車輛掛斷、人為蓄意破壞造成光纖線路故障約占所有故障的80％。

3 通信光纖線路的維護

光纖線路選擇，鐵路通信光纖線路施工，在選擇材料的時候，質量首先放在第一位。優等光纖線路確保了高度的信賴性，優越的材料特性以及較長的使用周期。采用層絞結構的線路穩定性較好，并且價格合理，其光纖接點密度在同類產品中尤為突出。

在挑選布線路徑時，需全面考慮多方面因素，包括資源的有效利用、時間的高效節約、通信的流暢性等。總體而言，應確保路徑選擇安全、經濟、施工便捷以及日后維護簡單。

精心挑選光纜接點位置至關重要，嚴格遵循操作規程。應避免將接點設置在繁忙的路口或人流車流密集的地方，這些地方不便于操作和檢查。最佳位置應是開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，因為這些地方施工質量難以保證。合理規劃接點位置以延長其使用壽命，確保其高效運作。在接點完成后，應預留大約3米的光纜長度，以便未來快速修復工作。

4 鐵路光纖線路的常見故障原因及處理方法

通過日常的巡查、維護找出故障，及時將故障處理，保證高速鐵路光纖線路通信正常。光纖線路可能出現問題的地方多、種類也不同。由于使用周期長而老化、光纖線路材料質量下降或因惡劣天氣如雷擊、暴雨接頭盒進水等原因都會導致光纖線路障礙，從而對信號的傳輸產生不利影響。光纖線路不同位置出現故障的原因及處理方法有區別，詳細如表2所示。

通信光纖線路中段出現衰耗點時，處理查找到接頭處的大衰耗點，可采用打開接頭盒重新熔接光纖，OTDR實時監測的方法，要求故障處理后的接續損耗達到要求[5]。若經多次熔接，接續損耗仍達不到保證，應檢查光纖束管是否存在變形，盤纖時光纖彎曲半徑有無存在過小，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路是否存在其他故障由于接頭施工中光纖線路容易受傷，易受潮氣腐蝕，這種情況下應截去一段光纖重新接續。必要時，此故障可采用現場OTDR帶假纖測試，對衰耗點進行精確定位的方法[5]。

5 結論

本文首先對光纖線路及鐵路通信光纖線路防護的基本概念進行了簡要介紹，然后從鐵路光纖線路出現故障的根本因素出發，對鐵路通信光纖線路的防護與維修工作提出建議，最后對高速鐵路通信光纖線路常見故障的原因及故障處理方法進行了簡要分析。希望通過本文的研究，能讓高速鐵路通信光纖線路健康、高效的完成信息傳輸的任務，同時保持較高的使用壽命，以促進我國鐵路事業的蓬勃發展。

基金項目：2022年度柳州鐵道職業技術學院校級課題立項項目（2022-KCSZ05）；2021年度廣西高校中青年教師科研基礎能力提升項目（2021KY1389）。

參考文獻：

[1]謝慶華.高速列車空氣制動原理及泄漏處理方法研究與應用[J].石家莊鐵路職業技術學院學報，2019，18（02）：60-65.

[2]馬彥. 鐵路長途通信光纖線路性能劣化分析研究[D].北京：北京交通大學，2017.

[3]陳哲.鐵路通信光纖線路防護技術研究[D].北京：北京交通大學，2017.

[4]彭涌.通信工程光纖線路線路維護難點探究[J].中國新通信，2018，20（19）：11.

[5]陳波文.淺談鐵路通信光纖線路線路的維護工作[J].鐵道通信信號，2012，48（01）：73-75.

[6]王換.鐵路通信光纖線路線路維護要點及故障處理[J].現代經濟信息，2018（10）：382.

[7]周麗芳.鐵路通信光纖線路維護要點分析與故障處理探討[J].中國新通信，2016，18（07）：56.