鐵路漏泄電纜故障監測系統介紹

楊 戍

（中鐵第一勘察設計院集團有限公司，西安 710043）

?

鐵路漏泄電纜故障監測系統介紹

楊 戍

（中鐵第一勘察設計院集團有限公司，西安 710043）

對鐵路現有的直通式漏纜監測系統和反射式漏纜故障精確定位監測系統的構成進行介紹，并在精確定位方面進行了比較分析。

漏泄電纜；監測；故障定位

漏泄同軸電纜，是外導體不完全封閉的同軸電纜。射頻信號在漏泄同軸電纜內部傳輸的過程中，一部分通過外導體孔隙耦合到外部空間；另一方面，外部空間的射頻信號也可以通過外導體孔隙耦合到電纜內部。因此，漏泄同軸電纜兼顧射頻信號傳輸線及收發天線的雙重功能。漏泄同軸電纜主要應用于現代無線通信系統、集群通信系統等無線電波不能直接傳播或者傳播不良的隧道、礦井、智能建筑、軌道交通等特定的封閉或復雜局限空間中。在鐵路無線通信系統中，采用漏泄同軸電纜（漏纜）是進行無線網絡覆蓋設計時，解決鐵路隧道、路塹等無線電磁波傳播受限區段的主要方式。尤其是采用列車控制系統的高速鐵路，對承載列控業務的GSM-R無線網絡系統要求是出現單點故障也不能影響列控業務的使用，無線網絡必須無死角覆蓋，則漏泄電纜的使用是否正常顯得尤為重要。

1　漏泄電纜系統組成概述

1.1漏泄同軸電纜（漏纜）無線覆蓋典型組網方式

如圖1所示。在無線覆蓋的典型方式中，基站是信號源，直放站是延伸基站信號覆蓋的一種中繼設備，是解決無線網絡延伸覆蓋比較經濟的手段。而漏泄同軸電纜則兼顧射頻信號傳輸線及收發天線的雙重功能，可將直放站的信號進一步延伸至隧道、路塹等基站信號覆蓋不良的地方，以滿足覆蓋指標要求。

1.2直通式漏纜監測系統

如圖2所示，RU和MU之間監控數據通過光纖傳輸，MU提供FE監控接口，經過傳輸網匯聚到監控中心網管終端。直放站近端機MU內置漏纜檢測主控模塊，直放站遠端機RU內置漏纜檢測模塊，檢測模塊根據主控模塊指令發送一定功率的檢測信號，信號經過整條漏纜后，在漏纜末端的下一級直放站遠端機漏纜檢測模塊接收到該檢測信號后，和預設定的告警門限值比較，若低于告警門限則發出告警。

1.3反射式漏纜故障精確定位監測系統

反射式漏纜故障精確定位監測系統，如圖3所示。

1.3.1漏纜故障定位監測系統構成

在被測漏纜鏈路的一端（通常在直放站遠端機處）接入插入器，由漏纜故障定位單元對該被測漏纜鏈路開始測試，從所述插入器的一端一直測試至最遠端，測試被測漏纜鏈路及其所接的接頭、跳線、避雷器、直流阻隔器或天線整個傳輸線路中每個位置的設備。該檢測數據由光纖傳輸至臨近基站機房內的現場管理單元（FSU）后，接入鐵路專用傳輸網絡，上傳至監控中心。

1.3.2漏纜故障定位單元原理

故障定位單元中微控制單元（MCU）主要完成電源接入及系統控制功能。通過控制邏輯電路控制兩路信號：一路通過環形器發射出去，進行故障探測，另一路通過混頻器與故障反射信號進行混頻，解調出重要的中頻信號進行故障分析。數字信號處理（DSP）主要進行發射與接收信號的計算，得出準確的距離信息。如圖4所示。

2　兩種漏纜監測系統的比較分析

一條完整的漏纜安裝鏈路需要漏纜接頭、跳線、調相頭、避雷器、直流阻隔器等配件。直通式漏纜監測系統能監測到兩個直放站遠端機之間的全部漏纜鏈路，但如果連接漏纜的配件故障，維護人員只能先對每處配件進行檢查，如果所有配件正常，才能確定是漏纜自身故障。一般漏纜主要在隧道內架設，長度通常為200～1 000 m左右，如果在較長的漏纜某處發生彎折、擠壓、人為破壞等情況，直通式漏纜監測系統只能顯示這整條（段）漏纜故障，不能判別出具體的故障點。而檢修人員也只能對發生故障的整條（段）漏纜進行徒步巡檢，維護工作費時費力。

反射式漏纜監測系統的原理和功能：發出近似通信頻率的檢測信號，由被測漏纜的近端開始掃描測試，一直掃描測試至漏纜最遠端，測試漏纜及所接的接頭、跳線、調相頭、避雷器、直流阻隔器等整個漏纜鏈路中的各個配件。同時接收所發射出去的信號，計算漏纜和各個配件反射回來的回波損耗值和駐波值（漏纜及配件都具有自己固定的物理射頻特性值）。如果反射回來的回波損耗值和駐波值與發射的不同，則顯示出該不同值所在的具體位置，監測數據通過現場管理單元上傳至監控中心。系統可以配合漏纜工程設計圖，將全部漏纜鏈路呈現在網管監測界面上，在監控中心不僅可以監測到漏纜鏈路的具體故障點位置，而且還能知道是什么部件或配件原因，使維護人員現場排除故障之前心中有數，準備好相關備件，極大地縮短了維護時間，降低了維護成本。

3　小結

至2014年底，全國鐵路營業里程達11.2萬km，其中高鐵營業里程達到16 456 km，所有鐵路無線通信網絡中均使用漏泄電纜，個別運營線路中隧道的比例甚至達到整個線路的80%。隨著設備的逐步老化和工程安裝問題，漏纜、接頭、跳線等無源部件開始進入故障多發期。由于漏泄電纜多使用于隧道等地形困難區，維護工作受到長大隧道距離長、檢修窗口時間短等因素的限制，有些故障很難被及時發現，造成行車調度通信話音和數據交互的中斷，嚴重影響到鐵路行車運營的安全。通過上述介紹可以看到反射式漏纜監測系統能對漏泄電纜的實時狀態進行快速、有效的監測，還能夠對發生故障點的位置（精確范圍10 m）進行定位，極大地提高了維護工作效率和能力，社會經濟效益明顯。

［1］中華人民共和國鐵道部.TB10755-2010 高速鐵路通信工程施工質量驗收標準［S］.北京：中國鐵道出版社，2011.

［2］中華人民共和國鐵道部.TB/T 3201-2008 中華人民共和國鐵道行業標準 鐵路通信漏泄同軸電纜［S］.北京：中國鐵道出版社，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）