通信漏泄電纜及天饋線問題分析和監測方法的研究

孟德智

【摘要】 鐵路通信系統運行質量與鐵路運輸組織及運行安全密切相關，采用漏泄同軸電纜（漏纜）則是解決鐵路隧道、路塹等無線電磁波傳播受限區段通信網絡覆蓋的主要方法，是保證車地數據交互的重要行車設備。漏泄電纜、天饋線系統的性能對鐵路GSM-R移動通信網絡的安全運行有著很重要的影響，因此非常有必要對漏泄電纜、天饋線系統進行全面的在線監測。本文主要研究、介紹兩種漏纜的監測方式，重點介紹漏纜故障定位監測系統。檢測數據通過隧洞內的短光纖傳至鄰近基站（機房）內的控制單元FSU，再經傳輸網絡傳至監控中心。相信成功應用漏纜在線故障定位技術，對鐵路通信的未來發展具有很重要的實際意義。

【關鍵詞】 鐵路無線通信 漏泄電纜 天饋線 故障定位

一、背景介紹

泄漏電纜、天饋線系統的性能對鐵路GSM-R移動通信網絡的安全運行有很重要的影響，但是對泄漏電纜及天饋線系統的檢測，一直沒有得到全面、完整地解決，因此非常有必要對泄漏電纜、天饋線系統進行全面在線監測。

從系統設計、運行維護、工程實現等層面做了深入的調研，漏纜、天饋線等無源部件的故障占整個射頻無線系統問題50%以上，接頭、跳線、天線等問題占無源部件問題80%以上，隨著GSM-R系統運行開通，由于設備質量問題或工程安裝問題，部分漏纜所連接的接頭、跳線、天線將開始進入故障多發期。但由于維護的實際困難，例如長大隧道、維修天窗時間、被動式巡檢方式等因素的限制，故障很難被及時發現處理。

二、故障原因

因材料、外力、安裝等問題，使漏纜及天饋線的傳輸特性發生了改變，隨之產生故障。例如：

（一）人為彎折過度，電纜的彎折小于最小彎曲半徑，射頻特性變壞。

（二）接頭根部受力過度，此類故障一般在施工完畢后較長時間（幾個月甚至一年）后才會顯現出來，射頻傳輸性能才會逐漸變差。

（三）踩踏、磕壓，射頻特性變壞。

（四）防水未做好，接頭進水、霧腐蝕，此類故障一般在施工完畢后較長時間（幾個月甚至1年）后才會顯現出來，射頻傳輸性能才會逐漸變差。

（五）工程安裝過程中，沒有按安裝規范操作，未做到如下要求：

精心清理中心導體上的粘合劑、正確修整和擴展外導體、除去泡沫介質中的金屬芯片、正確緊固接頭、確保合適的探針深度，此類故障一般在施工完畢后立刻或較長時間（幾個月甚至一年）后才會顯現出來，射頻傳輸性能會逐漸變差。

綜上所述，漏纜及天饋線系統存在著各種隱患，迫切需要切實有效的在線監測系統來對漏泄電纜、天饋線系統進行實時在線監測，保障鐵路通信和行車的安全。

三、漏纜及天饋線故障定位監測系統原理

3.1在漏纜雙端測試原理

發射機發射檢測信號（功率P），進入被檢測漏纜端口A，接收機在被檢測漏纜另一端端口B接收該檢測信號（功率 P′），△P（漏纜損耗） = P - P′，檢測整段的△P（漏纜損耗），當△P發生異常時，判定有故障；其中P或P′的檢測數據，需要通過漏纜傳輸至同一端，進行比較計算。

在某頻率下，同軸電纜的傳輸衰減系數α是一個穩定參數，傳輸損耗Ls表示射頻信號通過泄漏電纜時的衰減值，Ls=α×d式中：α-電纜傳輸衰減系數（dB/km）；d-電纜長度（km），對漏纜兩端信號電平進行測量，可以得到漏泄電纜的信號傳輸實際損耗值Ls， 傳輸損耗變化量：ΔLs= Ls- Ls，如果實際測試值Ls比理論值Ls大過一定范圍，則可以判斷出泄漏電纜出現故障。因此通過對傳輸損耗變化量的分析，可以準確顯示漏纜的工作狀態是否正常。

雙端式漏纜監測測試簡易、成本低，但不能做到漏纜故障定位，監測系統不能獨立于被監測的漏纜而工作，當漏纜有大損壞時無法檢測到數據。

3.2在漏纜單端測試原理

漏纜故障的原理和功能是：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、天線等整個漏纜鏈路每個位置的回波損耗和駐波值（每個位置的物理射頻特性值），并顯示出該不良點所在的具體位置。本文選擇此原理進行研究。

四、漏纜及天饋線故障定位監測系統實現方案簡述

為了不影響GSM-R設備正常工作，故障定位設備檢測頻率應在GSM-R頻段外，但需靠近GSM-R頻段，才能體現GSM-R頻段的特性；根據現場對漏纜的實際測試，800MHz左右的特性與GSM-R頻段（900MHz左右）的特性基本一致，700MHz以下的特性與GSM-R頻段特性對于故障的特性已開始不一致了，頻率相差越大，特性也相差越大；因此，選用700MHz ～ 1100MHz，并且在GSM-R頻段之外的頻段來進行漏纜及天饋線測試。

漏纜及天饋線故障定位監測系統主要由漏纜檢測單元、信號接入器、FSU（現場控制單元）、監控中心、數據傳輸鏈路等部分組成。

漏纜故障定位檢測單元主要功能是產生故障定位信號、信號處理和通信部分，故障定位信號插入器將故障定位監測單元產生的故障定位信號，送進漏纜鏈路中，并將檢測到的故障信號送回定位監測單元，進行信號處理，計算出故障發生點的回波損耗和故障發生的位置，并進行存儲或轉發。

漏纜檢測單元檢測兩段漏纜鏈路每個位置的回波損耗和駐波值，檢測數據通過隧洞內的短光纖傳至鄰近基站（機房）內的控制單元FSU，再經傳輸網絡傳至監控中心。

根據網管中心提供的漏纜及天饋線的在線故障定位監測數據，就可以及時發現前文中描述的各類漏纜及天饋線故障，并且明確故障發生的確切位置，給及時排障提供保障。

五、結束語

經過調查分析和實際維護工作的要求，故障定位的方式可以提高維護效率，并及時排除故障隱患，保障鐵路通信和行車的安全。漏纜故障定位監測系統更加能夠適應今后的鐵路通信施工及運行維護工作。

參 考 文 獻

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