浅谈铁路通信过江水底光缆中断点的定位方法

2012-06-19 09:25双传斌上海铁路局上海通信段
上海铁道增刊 2012年2期
关键词:精确定位径路水底

双传斌 上海铁路局上海通信段

铁路通信系统在铁路运输生产领域承载着基础性的工作,铁路列车调度指挥信息及各类运输行车安全数据信息(各类MIS系统)均依托铁路通信网络进行可靠传送。

通信光缆是构成铁路通信系统的骨架,对整个系统起到支撑作用。靖江南站-江阴北站间的过江水底光缆是新长铁路承接长江两岸通信的重要通道,作用极其重要。因此,发生过的江水底光缆中断故障时如何迅速准确定位故障点就显得尤为重要。

在光缆线路的维护工作中,地下缆线径路的确定是一个难题,过江水底光缆中断点的精确定位更是一个十分棘手的问题。下面针对新长线靖江南至江阴北过江水底光缆中断点精确定位方法进行探讨。

1 探测光电缆径路的基本原理

在通信光电缆径路探测定位方面,“电磁法”的使用频率比较高。“电磁法”就是通过发射机施加某种频率交变的电流或磁场至被测光电缆,使之产生电磁场,用接收机在地面上测量其强度及分布便可确定被测光电缆的位置和埋深。其基本原理是依据“安培定则”,即通电导线产生磁场(右手法则)。也就是说用右手握住通电直导线,让大拇指指向电流的方向,那么四指的指向就是磁感线的环绕方向,如图1,将大拇指的方向朝向直面,图中虚线所示的就是产生的磁场方向。

图1 右手法则示意图

2 探测光电缆径路的基本方法

对于不同的探测环境,应用电磁法原理探测光电缆路径时依据发射机连接方法、接收机接收探测数据的不同具体描述如下。

2.1 从发射机角度分为直连法、耦合法、感应法三种

(1)直连法是将测试信号直接施加到被测的光电缆线路上的方法。直连法适用于有金属等导体的缆线连接方法如图2所示。

图2 直连法示意图

(2)耦合法是由发射机发送的信号用一个耦合钳夹在被测的光电缆线路上,将测试信号耦合进入被测光电缆线路,连接方法如图3所示。耦合法主要用于电缆或小金属管线,特别是带电电缆。

(3)感应法通过电磁感应把测试信号加载到被测的光电缆线路上,连接方法如图4所示。感应法适用于单独布放敷设的管线。

图4 感应法示意图

2.2 从接收机角度分为极大值法、极小值法两种。

(1)极大值法又称峰值法,在峰值模式下,接收机接收到通信线路正上方的电磁场值最大,如图5所示。此模式下的电磁场幅度大而宽,容易发现光电缆的大概位置,但精确度不高。

图5 峰值法测量示意图

(2)极小值法又称谷值法,这种方法是寻找信号最弱点,用零点位置来确定光电缆位置。谷值模式下,接收机接收到的信号呈马鞍形分布,光电缆正上方的电磁场值最小,如图6所示。此方法的定位准确度高,但是受到附近电磁场的影响较大。

图6 谷值法测量示意图

综合峰值法和谷值法的优缺点,在现实探测工作中可先用峰值法找到光电缆的大致位置,再用谷值法进行精确定位。

3 精确定位过江水底光缆中断点的运用实例

新长铁路靖江南至江阴北32芯过江水底光缆于2009年12月28日被江上航行的船舶抛、起锚操作过程中拉断,之后因客观原因一直未能组织处理。在此期间,新长铁路大江南北之间的铁路通信大通道只能租用电信的4芯光缆。因为地方城市基建建设不断,租用的电信光缆时常受损,铁路通信安全方面无法得到保证。2012年,鉴于保障铁路通信安全畅通的实际出发,上海铁路局决定修复靖江南至江阴北站间过江水底光缆。

在水底光缆修复过程中发现,长江南岸边至江中水底光缆连同加强的33根钢丝均彻底中断,长江南岸的水底光缆一端在距南栈桥约100 m处已找到,而通往长江北岸的一端找不到。经过半个多月的潜水打捞作业,始终未能找到水底光缆的断头。准确定位过江水底光缆中断点成为成功修复过江光缆的“拦路虎”。经过集思广益,最终决定采用光缆径路探测仪进行水底光缆的准确定位工作。

第一步:进行过江水底光缆的特性分析。在长江北岸水线房用OTDR光时域反射仪测试出过江江底光缆在3.2 km处中断,观察每一根纤的轨迹图,确认32根光缆均处于良好的状态。比较以往数据,表明不存在其它断点,且通往北岸的过江光缆断头有可能还被埋在断点附近的江底积淤中。

第二步:确认探测仪发射机的连接方法。根据电磁法原理和发射机连接的三种方法的特点和适用范围,首先排除了耦合法。又因长江上无线电波频率干扰比较大,继而也排除了感应法,最终确定使用直连法进行定位探测。

第三步:采用直连法进行定位探测。首先,纵剖开北栈桥钢槽内过江光缆外保护层,露出外加强钢丝,将探测仪发射机的红色电极线良好连接到钢丝上,将黑色电极线良好地连接在轮渡栈桥的钢架上,发射机发射信号通过大地构成完整的信号电流的回路。此时,开始在长江南岸水面上探测。打开接收机,调整为峰值模式,联系北岸发射机用8 kHz频率发送,船舶载着接收机在江面上百米范围内按“之”字形往返探测,未发现光缆位置。改变发射机频率为33 kHz后,再进行“之”字形探测过程中,发现接收机收到了北岸发来的信号,移动船舶,找出最强信号点,后让发射机进行开、关,调整发射电流大小多次,确认接收机接收到的信号是通过江底光缆发射的,同时也确认了过江水底光缆的大致位置。将接收机调整为谷值模式,进行精确定位,接收端反复调整接受模式,确认过江水底光缆的准确位置。为更精确定位水底光缆中断点的确切位置,缓慢延光缆径路方向移动船舶不断确认光缆径路,当接收机接收到的信号突然消失,返回信号又突然变强,反复多次确认水底光缆的中断点就在下方,用经纬度定位仪锁定水上位置,再用水下测量绳测出水面至江底深度。最终,在锁定的位置上,至水面下18 m(其中江底积淤埋深3 m)处,找到了过江光缆。水底光缆找到了,断点位置精确定位了,余下的光缆接续工作便是水到渠成。合理运用探测原理和方法在水面下18 m深处精确定位光缆中断点,创下了一项光缆探测新纪录。

4 结束语

勤于思考、善于总结、敢为人先、勇于创新,这是从事铁路通信线路维护工作必须具备的能力。随着社会的进步和科技的发展,江湖桥隧大跨度的建设,为光电缆通道提供了便利,水底光缆却在逐步减少,原因大多是中断后难以准确定位中断点,因难以修复而废弃。此次成功定位水底光缆中断点,希望能给线路维护工作提供一定的参考。

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