高速铁路通信光缆故障的定位分析与处理

陆守东

(中国铁路上海局集团有限公司上海通信段，上海 200434)

铁路通信光缆承载着高铁运输安全的重要信息，光缆的安全畅通是保障信息传输的物理通道。目前铁路通信维护部门对光缆故障后产生告警的处置非常重视，基本能够在规定的时间内完成故障的处理，但对于未产生告警的光缆故障重视程度不足，导致故障问题随着时间不断劣化，最终影响到铁路通信系统正常运行。故障处理在方法上也比较单一，大多采用更换光缆的方式直接替换，没有排查故障分析原因，不但造成了经济损失外，还不利于后期防范工作的开展。一旦光缆故障，如何定位分析查找故障位置，采取何种方法处理光缆故障，尽量缩短光缆故障延时，减少对高铁运输安全的影响，是做好光缆维护工作的重中之重。下面重点对高铁通信光缆故障种类、定位分析以及处理方法进行分析探讨。

1 光缆故障种类及原因

高速铁路通信光缆一般沿上下行槽道敷设两根干线光缆，所有的通信业务利用两条光缆相互保护，正常情况下一根光缆中断会产生大量告警，但业务能够正常使用，不会导致行车中断。光缆故障大致可分为两根光缆全部中断、单根光缆中断、光缆中部分光纤中断或受损、单根光纤中断或受损4大类。故障产生的原因也有所不同，主要有外界和光缆自身两大类原因。

1.1 两根光缆全部中断

当高速铁路上下行光缆全部中断，此时必定影响业务导致列车无法正常运行，必须坚持抢通一侧的原则，申请临时计划抢通一侧光缆在用光纤，保证行车业务正常运行，恢复铁路行车秩序。两根光缆全部中断的原因主要为上下行光缆同径路，由施工、火灾以及偷盗等外界因素导致。

1.2 单根光缆中断

当单根光缆中断时，传输网管上会产生大量的告警信息，但由于另外一侧光缆的保护，正常情况下行车业务不受影响。此时应按照先抢通后修复的原则，利用另外一侧光缆备用光纤进行倒代，将中断光缆的在用光纤临时倒通，然后再组织修复。单根光缆中断主要原因与两根光缆全部中断类似，基本上都为外界因素导致。

1.3 光缆中部分光纤中断或受损

此时传输网管可能会产生一些告警，但比单根光缆中断告警数量少，也可能受影响的光纤都为备用光纤，网管无任何告警信息。针对传输网管存在告警的在用光纤，按照先抢通后修复的原则，将故障光纤倒代至备用光纤上消除网管告警，然后再组织修复。部分光纤中断或受损的原因除了施工、火灾和偷盗外，基本为鼠害、过涵过沟防护不良、槽道盖板砸伤等情况导致光缆变形光纤受力而产生的故障。

1.4 单根光纤中断或受损

对于单根光纤中断产生告警时，应按照先抢通后修复的原则，先倒代消除告警，再组织故障的处理。对于单个在用光纤受损，由于受损产生的衰耗大小不一，设备接收光功率也可能未超过灵敏度，所以设备上也可能不会产生任何告警。在日常网管光功率统计或现场测试发现后，也要尽快申请计划组织故障处理，避免故障点继续劣化影响设备正常使用。在日常维护中除鼠害和砸伤外部因素以外，光缆本身在接头盒内断纤、接头不良以及盘纤弯曲半径过小等原因较为常见。

2 光缆故障定位分析方法

光缆故障的定位分析就是利用网管告警和现场测试的数据，与光缆敷设径路、长度、接头位置等基础信息进行综合分析，最终目的是查找到光缆故障点的精确位置。光缆故障的定位分析方法从判断过程来分，大致可以分为初步分析法、预定位分析法和精准定位分析法。

2.1 初步分析法

初步分析法是通过网管告警分析光缆故障的区间范围，适用于光缆部分光纤中断或光缆中断故障的分析。当光缆中断或部分在用光纤中断时，传输网管上多套设备之间会产生连接中断告警，此时查找分析出最短距离两个设备之间的链路中断，就是光缆中断的区间范围。然后安排人员到达就近机房，使用光时域反射仪（OTDR）对故障光纤进行测试，测试出断点与机房的距离，为后续的分析提供数据支撑。

2.2 预定位分析法

预定位分析法适用于所有光缆故障的判断分析，根据光缆故障的现象、影响范围以及紧急程度。预定位分析方法也有所差异，可以从是否为施工影响分两类来分析。

1）施工影响光缆故障的预定位分析

一般光缆中断或多个光纤中断，传输网管上会产生大量连接中断告警，在没有维护人员作业和不可抗力的情况下，基本都为施工影响导致。此时施工地段基本存在大型机械和动土的迹象，应根据初步分析法判断的区间，立即安排人员现场测试出断点与机房的距离，与公里标进行换算作为预定位位置，尽快前往查找施工地点，找到光缆断点后尽快组织人员抢通。

2）非施工影响光缆故障的预定位分析

当光缆单纤中断或受损时，网管只有单方向告警或不告警，基本可以排除外界施工影响，此时根据处置原则倒通业务后进行预定位分析。根据现场测试故障点距机房的距离（一般不考虑光缆预留的情况下），将测试距离按95%的长度换算成公里标，与测试机房的公里标进行叠加换算，预定位故障公里标位置。然后再定位就近光缆接头盒，查询光缆径路图等资料，找出距离预定位故障点公里标最近的光缆接头盒，作为后续判断查找需要打开的接头。由于仪表测试存在一定的误差，加上线路上光缆径路走向、预留等不确定因素，测试故障点距离越长误差就越大，不利于精准定位查找故障点，所以一般将OTDR测试故障点距离控制在1 km左右，这也是要查找打开预定位就近接头的原因。

2.3 精准定位分析法

精准定位分析法适用于光缆单纤中断或受损故障的定位。通过预定位分析到达现场找到就近的接头，打开接头盒找出故障光纤，将故障光纤弯曲人为制作故障点（直径小于1 cm），联系机房测试，也可在接头盒内断开故障光纤使用OTDR进行现场测试，测试出故障点距接头盒距离。然后采用米标查找法寻找故障点。在接头盒处查看光缆米标数，将测试距离与米标进行叠加，换算成光缆故障点的米标数精确定位。找到精准定位光缆的米标数后，由于仪表测试可能会有正负误差，所以应以精准定位米标数为中心，向两侧掀起槽道盖板排查故障点。另外针对光缆断纤的故障，故障范围缩小到2 km左右，还可以采用红光笔送红光的辅助手段查找故障点。当然打开接头盒后，通过测试故障也可能在接头盒内，现场检查故障原因采用相应的处理措施即可。采用精准定位分析法查找光缆的故障，一般为鼠害、光缆砸伤居多。

3 光缆故障的处理方法

光缆故障的处理是在故障定位分析查找到故障点后，根据现场故障的具体原因，采取相应的处理方法，从而解决光缆故障的问题。光缆故障处理方法较多，总结下来大致可分为倒代法、替换法、熔接法、盘纤法和纵剥法5种。

3.1 倒代法

倒代法适用于光缆故障影响设备正常使用的处理方法，是光缆故障的应急处置措施，就是将故障光缆的在用光纤倒至另外一侧光缆的备用光纤上，消除网管上光路连接中断的告警，保证所有业务临时恢复正常。当光缆故障彻底解决后，必须将临时倒代的光纤倒回原光缆上，确保两条光缆上的业务始终处于相互保护的状态。当然，如果光缆是部分光纤或单纤中断影响业务，在本缆备用光纤具备倒代条件的情况下，优先使用本缆备用光纤倒代，保证应急处置过程中所有业务的保护还在两根光缆上。

3.2 替换法

替换法是光缆故障处置比较常用的方法，适用于光缆中断及部分光纤中断故障的处理，一般受外界施工等造成光缆中断采用此方法居多。它是使用一段备用光缆覆盖故障位置重新割接，达到恢复光缆正常使用的目的。采用替换法处理光缆故障，一般使用的备用光缆应不小于200 m，避免两个接头间光缆长度过小，导致OTDR特性测试时产生盲区效应，将两个接头的衰耗叠加为一处光纤衰耗点，不利于故障点的判断与查找。实际的故障处理中，使用替换法新增的光缆及接头，无疑会降低光缆的特性指标，但降低的参数都比较小，对业务的影响也微乎其微。但对于承载骨干或局干光传送网（OTN）业务的光缆，建议还是利用原有一个或两个接头重新布放光缆进行割接，尽量减少对光缆本身特性指标的影响。

3.3 熔接法

熔接法适用于光缆中断、部分光纤、单纤中断或受损故障的处理，是在不使用备用光缆的情况下直接对故障光缆或光纤进行熔接处理。当光缆中断在故障点有预留且满足接续长度时，应采用熔接法直接在断点增加一处接头，对故障光缆进行熔接处理。部分光纤、单纤中断或受损故障，当定位分析判断在接头盒内排除弯曲半径过小或受力导致时，基本都为接头不良，应在接头盒内找出故障光纤断开接头直接熔接恢复。

3.4 盘纤法

盘纤法适用于部分光纤或单纤受损故障的处理，此时光纤并未中断，光纤处于受力或弯曲半径过小的状态，导致光纤产生受损衰耗过大。一般在光缆成端的光纤配线架ODF盘和接头盒内较为常见。盘纤法就是将受力或弯曲半径过小的光纤重新盘纤，保证光纤不再受力且弯曲半径大于2.5 cm以上，从而解决光纤受损衰耗过大的故障。

3.5 纵剥法

纵剥法适用于部分光纤、单纤中断或受损故障的处理，与使用盘纤法不同的是光缆故障点不在接头盒内，而是光缆本身因外力受伤，光缆内束管变形挤压光纤导致受损或中断，一般受鼠害和砸伤的情况居多。纵剥法是在光缆受伤处，以受伤点为中心向两侧开剥光缆80～100 cm，在不中断束管和光纤的情况下，将束管受伤变形处使用尖嘴钳恢复束管的物理形态，正常情况下光纤受损的衰耗都会消失，最后再将束管盘一圈在接头盒内加固即可，需要注意的是束管变形处一定要盘放在接头盒侧面中间的位置，防止放在接头盒两端束管弯曲处受力导致再次变形产生衰耗。当然，束管受伤处也可能造成光纤中断，一般鼠害咬断的较多，在使用纵剥法发现光纤中断时，还应采用熔接法将中断光纤的整个束管全部熔接，最终解决光缆的故障问题。

4 总结

铁路通信光缆是高铁运输安全的基础保障，也是传送铁路各类信息的物理通道，光缆通道的安全畅通，直接影响到高铁运行安全。日常维护过程中一旦发现光缆故障，必须根据故障现象、紧急程度，坚持先抢通后修复的原则，尽量排除光缆故障的影响，减少对高铁行车安全的干扰。同时根据光缆故障的现象和原因，选择合适的定位分析和故障处理方法，在尽量不降低光缆特性指标的情况下，多个方法综合运用解决光缆故障，为高速铁路运输安全保驾护航。