铁路漏泄电缆故障监测系统介绍

杨 戍

（中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安 710043）



铁路漏泄电缆故障监测系统介绍

杨 戍

（中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安 710043）

对铁路现有的直通式漏缆监测系统和反射式漏缆故障精确定位监测系统的构成进行介绍，并在精确定位方面进行了比较分析。

漏泄电缆；监测；故障定位

漏泄同轴电缆，是外导体不完全封闭的同轴电缆。射频信号在漏泄同轴电缆内部传输的过程中，一部分通过外导体孔隙耦合到外部空间；另一方面，外部空间的射频信号也可以通过外导体孔隙耦合到电缆内部。因此，漏泄同轴电缆兼顾射频信号传输线及收发天线的双重功能。漏泄同轴电缆主要应用于现代无线通信系统、集群通信系统等无线电波不能直接传播或者传播不良的隧道、矿井、智能建筑、轨道交通等特定的封闭或复杂局限空间中。在铁路无线通信系统中，采用漏泄同轴电缆（漏缆）是进行无线网络覆盖设计时，解决铁路隧道、路堑等无线电磁波传播受限区段的主要方式。尤其是采用列车控制系统的高速铁路，对承载列控业务的GSM-R无线网络系统要求是出现单点故障也不能影响列控业务的使用，无线网络必须无死角覆盖，则漏泄电缆的使用是否正常显得尤为重要。

1　漏泄电缆系统组成概述

1.1漏泄同轴电缆（漏缆）无线覆盖典型组网方式

如图1所示。在无线覆盖的典型方式中，基站是信号源，直放站是延伸基站信号覆盖的一种中继设备，是解决无线网络延伸覆盖比较经济的手段。而漏泄同轴电缆则兼顾射频信号传输线及收发天线的双重功能，可将直放站的信号进一步延伸至隧道、路堑等基站信号覆盖不良的地方，以满足覆盖指标要求。

1.2直通式漏缆监测系统

如图2所示，RU和MU之间监控数据通过光纤传输，MU提供FE监控接口，经过传输网汇聚到监控中心网管终端。直放站近端机MU内置漏缆检测主控模块，直放站远端机RU内置漏缆检测模块，检测模块根据主控模块指令发送一定功率的检测信号，信号经过整条漏缆后，在漏缆末端的下一级直放站远端机漏缆检测模块接收到该检测信号后，和预设定的告警门限值比较，若低于告警门限则发出告警。

1.3反射式漏缆故障精确定位监测系统

反射式漏缆故障精确定位监测系统，如图3所示。

1.3.1漏缆故障定位监测系统构成

在被测漏缆链路的一端（通常在直放站远端机处）接入插入器，由漏缆故障定位单元对该被测漏缆链路开始测试，从所述插入器的一端一直测试至最远端，测试被测漏缆链路及其所接的接头、跳线、避雷器、直流阻隔器或天线整个传输线路中每个位置的设备。该检测数据由光纤传输至临近基站机房内的现场管理单元（FSU）后，接入铁路专用传输网络，上传至监控中心。

1.3.2漏缆故障定位单元原理

故障定位单元中微控制单元（MCU）主要完成电源接入及系统控制功能。通过控制逻辑电路控制两路信号：一路通过环形器发射出去，进行故障探测，另一路通过混频器与故障反射信号进行混频，解调出重要的中频信号进行故障分析。数字信号处理（DSP）主要进行发射与接收信号的计算，得出准确的距离信息。如图4所示。

2　两种漏缆监测系统的比较分析

一条完整的漏缆安装链路需要漏缆接头、跳线、调相头、避雷器、直流阻隔器等配件。直通式漏缆监测系统能监测到两个直放站远端机之间的全部漏缆链路，但如果连接漏缆的配件故障，维护人员只能先对每处配件进行检查，如果所有配件正常，才能确定是漏缆自身故障。一般漏缆主要在隧道内架设，长度通常为200～1 000 m左右，如果在较长的漏缆某处发生弯折、挤压、人为破坏等情况，直通式漏缆监测系统只能显示这整条（段）漏缆故障，不能判别出具体的故障点。而检修人员也只能对发生故障的整条（段）漏缆进行徒步巡检，维护工作费时费力。

反射式漏缆监测系统的原理和功能：发出近似通信频率的检测信号，由被测漏缆的近端开始扫描测试，一直扫描测试至漏缆最远端，测试漏缆及所接的接头、跳线、调相头、避雷器、直流阻隔器等整个漏缆链路中的各个配件。同时接收所发射出去的信号，计算漏缆和各个配件反射回来的回波损耗值和驻波值（漏缆及配件都具有自己固定的物理射频特性值）。如果反射回来的回波损耗值和驻波值与发射的不同，则显示出该不同值所在的具体位置，监测数据通过现场管理单元上传至监控中心。系统可以配合漏缆工程设计图，将全部漏缆链路呈现在网管监测界面上，在监控中心不仅可以监测到漏缆链路的具体故障点位置，而且还能知道是什么部件或配件原因，使维护人员现场排除故障之前心中有数，准备好相关备件，极大地缩短了维护时间，降低了维护成本。

3　小结

至2014年底，全国铁路营业里程达11.2万km，其中高铁营业里程达到16 456 km，所有铁路无线通信网络中均使用漏泄电缆，个别运营线路中隧道的比例甚至达到整个线路的80%。随着设备的逐步老化和工程安装问题，漏缆、接头、跳线等无源部件开始进入故障多发期。由于漏泄电缆多使用于隧道等地形困难区，维护工作受到长大隧道距离长、检修窗口时间短等因素的限制，有些故障很难被及时发现，造成行车调度通信话音和数据交互的中断，严重影响到铁路行车运营的安全。通过上述介绍可以看到反射式漏缆监测系统能对漏泄电缆的实时状态进行快速、有效的监测，还能够对发生故障点的位置（精确范围10 m）进行定位，极大地提高了维护工作效率和能力，社会经济效益明显。

［1］中华人民共和国铁道部.TB10755-2010 高速铁路通信工程施工质量验收标准［S］.北京：中国铁道出版社，2011.

［2］中华人民共和国铁道部.TB/T 3201-2008 中华人民共和国铁道行业标准 铁路通信漏泄同轴电缆［S］.北京：中国铁道出版社，2008.

The paper introduces the structure of existing straight-through leaky coaxial cable monitoring system and reflective leaky coaxial cable fault locating monitoring system and gives comparison and analysis in precise locating aspect.

leaky coaxial cable； monitoring； fault location

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.02.026

2015-07-29）