- вынос всей строительной длины ОК вдоль траншеи на руках (рисунок 2.12).



Рисунок 2.12. Прокладка кабеля без применения механизмов

а) размотка кабеля с барабана и перемещение кабеля по роликам;

б) размотка кабеля снизу барабана петлей, занесенной через барабан

В обоих вариантах при сматывании кабеля барабан должен равномерно вращаться специальными механизмами или вручную. Вращение барабана за счет тяги кабеля не допускается. Скорость вращения барабана должна постоянно согласовываться со скоростью прокладки кабеля по трассе. Необходимое число рабочих определяется из расчета нагрузки на одного рабочего не более 35 кг массы кабеля. Расстояние между рабочими должно быть таким, чтобы кабель при выноске не волочился по земле. При недостаточном количестве рабочих применяют способ «петли». Барабан в этом случае устанавливают посредине или в другой, заранее отмеренной точке трассы. ОК должен укладываться посредине дна траншеи без натяжения и плотно прилегать к дну траншеи. При прокладке нескольких кабелей в одной траншее их следует располагать параллельно с расстоянием между ними не менее 50 мм без перекрещивания. При наличии на трассе различных пересечений кабель прокладывают способом «петли», протягивая ее в предварительно проложенной под препятствием полиэтиленовой трубе.

Прокладка кабеля бестраншейным способом. Строительство магистральных и внутризоновых ВОЛС характеризуется большой протяженностью, различными климатическими, почвенно-грунтовыми и топографическими условиями. Прокладку ОК осуществляют комплексные механизированные колонны, в состав которых входят строительные машины и механизмы общестроительного назначения (тракторы, бульдозеры, экскаваторы и др.), а также специальные машины и механизмы для прокладки кабеля (кабелеукладчики, тяговые лебедки, пропорщики грунта, машины для прокола грунта под препятствиями и др.).

Бестраншейный способ прокладки кабеля с помощью кабелеукладчика благодаря высокой производительности и эффективности является основным. С помощью ножевого кабелеукладчика в грунте прорезается узкая щель, и кабель укладывается на ее дно на заданную глубину залегания (0,9… 1,2 м). При этом на кабель действуют механические нагрузки. Кабель на пути от барабана до выхода из направляющей кассеты подвергается воздействию продольного растяжения, поперечного сжатия и изгиба, а в случаях применения вибрационных кабелеукладчиков - вибрационному воздействию.

Прежде чем приступить к работе, кабельная линия размечается вехами и подготавливают поверхность для прохода кабелеукладчика (расчищают трассу от пней, камней, бугров и ям). С помощью ножа (5) кабелеукладчик (2) разрезает грунт до образования в земле щели, в которую будет размещаться кабель (7). Кабель разматывается с барабана (3) и по мере передвижения механизма осуществляется бестраншейная прокладка (рисунок 2.13).

Рисунок 2.13. Бестраншейная прокладка кабеля

(1 - пассивный кабелеукладчик; 4 - транспортер кабельной продукции; 6 - кассета для проводов)

При наличии на трассе каменистых включений и других препятствий, должна производиться предварительная пропорка грунта, осуществляемая пропорщиками (рисунок 2.14).

Рисунок 2.14. Пропорщики грунта

Подъем и заглубление ножа кабелеукладчика проводится в предварительно вырытом котловане для предотвращения недопустимых изгибов ОК. Вместе окончания одной строительной длины и начала другой отрывается котлован. Конец проложенного ОК освобождается из кассеты. Оставшаяся длина кабеля не должна быть менее 8 м. С другой стороны котлована заряжают в кассету конец следующей строительной длины ОК, оставляя тот же запас ОК. В дальнейшем в котловане монтируется оптическая соединительная муфта.

Прокладка ВОК в грунт в защитных полиэтиленовых трубах. Защитная полиэтиленовая труба (ЗПТ) - современная альтернатива традиционной асбестоцементной трубе кабельной канализации (рисунок 2.15). ЗПТ может быть использована как для увеличения емкости традиционной кабельной канализации с одновременным приданием ей новых характеристик (путем прокладки ее в каналы существующей кабельной канализации), так и для прокладки непосредственно в грунт, фактически выполняя функции междугородной кабельной канализации.



Рисунок 2.15. Защитная полиэтиленовая труба (ЗПТ)

Использование ЗПТ для строительства ВОЛС имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами прокладки кабеля в грунт:

- ЗПТ выполняет функцию механической защиты ОК, благодаря чему может быть применен кабель без брони, т.е. более дешевый, что удешевляет стоимость строительства;

- прокладка ЗПТ проводится с помощью тех же средств, что и прокладка оптического кабеля. При этом повреждения ОК при проведении земляных работ исключаются, т.к. ОК вводится в ЗПТ после завершения основной части прокладки;

- одновременно можно прокладывать несколько ЗПТ, учитывая резервирование и перспективу расширения сети без повторного проведения земляных работ;

- в случае, если ОК поврежден или перестал удовлетворять потребностям, он может быть извлечен из ЗПТ и заменен другим; применение ЗПТ с твердым антифрикционным внутренним слоем позволяет прокладывать оптический кабель большой строительной длины.

ЗПТ представляет собой трубу 25-63 мм (строительная длина в среднем 2 км) из полиэтилена высокой плотности с имеющимся на внутренней поверхности антифрикционным покрытием. Применение ЗПТ при сооружении волоконно-оптических линий передачи позволяет, однократно выполнив прокладку нескольких каналов ЗПТ, эффективно затем ее использовать, проводя последующую прокладку ОК в резервные каналы ЗПТ или же производя по мере необходимости замену ОК без необходимости проведения земляных работ.

Прокладка ОК в кабельной канализации

Прокладка ОК непосредственно в каналах кабельной канализации. Прокладка ОК в кабельной канализации ведется как традиционным методом протаскивания, который используется для электрических кабелей, так и методом задувки. При протаскивании используются управляемые лебедки, тросы и направляющие устройства. Лебедки всегда оборудуются устройствами, которые ограничивают усилие протаскивания или даже останавливают работу, когда нагрузка, которой подвергается ОК, приближается к опасному уровню. При подготовке кабельной канализации особое внимание уделяется смазке канала, поскольку трение оказывает очень вредное влияние на оболочку ОК.

Для прокладки ОК в кабельной канализации применяются:

- концевые лебедки с ручным, бензиновым или электрическим приводами и регулируемым ограничением усилия тяжения (рисунок 2.16, а);

- устройство для размотки кабеля с барабана (домкраты, кабельная тележка) (рисунок 2.16, б);

- гофрированные трубы с продольным разрезом для ввода кабеля через люк колодца в канал кабельной канализации (рисунок 2.16, в);

- люкоогибающие ролики для прохождения кабеля через люк колодца (рисунок 2.17, а);

- горизонтальные распорки и кабельные блоки для плавных поворотов кабеля в угловых колодцах (рисунок 2.17, б);

- разрезные направляющие воронки, устанавливаемые на каналах кабельной канализации или ЗПТ для обеспечения требуемого радиуса изгиба и защиты оболочки кабеля от повреждений на входе и выходе канала (рисунок 2.17, в);

- кабельный наконечник с чулком для тяжения кабеля (рисунок 2.17, г);

- компенсатор кручения.

Прокладка кабеля на коротких участках осуществляется от первого колодца трассы, на сложных участках и на участках длиной больше 1 км, как правило, от середины участка или участка с наибольшим количеством поворотов. Прокладка строительных длин ОК длиной 2000 м и более должна производиться только в полиэтиленовой трубе.

Прокладка кабеля на коротких участках осуществляется от первого колодца трассы, на сложных участках и на участках длиной больше 1 км, как правило, от середины участка или участка с наибольшим количеством поворотов. Прокладка строительных длин ОК длиной 2000 м и более должна производиться только в полиэтиленовой трубе.

Барабан с кабелем устанавливается в 1,5…2 м от люка колодца. На люк колодца устанавливается рама с гофрированной трубой для ввода кабеля в канал канализации. С противоположной стороны трассы на люк колодца устанавливаются люкоогибающие ролики, а в 2…3 м от люка - концевая лебедка. При прокладке больших строительных длин, а также на сложных участках трассы со множеством поворотов применяют различные методы разделения продольной нагрузки. Самый простой и наиболее распространенный из них известен как «метод восьмерки», когда прокладка ОК с одного барабана ведется в две стороны. При этом барабан устанавливается у колодца, находящегося примерно посередине участка. Сначала ОК протаскивается с барабана в одну сторону, а затем остаток ОК равномерно сматывается с барабана, укладывается на земле в виде восьмерки и протаскивается в противоположную сторону. Этот метод требует наличия необходимого места для размещения ОК и защиты его от загрязнения.

Более сложный метод разделения продольной нагрузки связан с использованием на промежуточных пунктах специальных кабельных лебедок. ОК прокладывают непосредственно с барабана в одну сторону, а максимальная нагрузка на кабель зависит от расстояния между промежуточными пунктами. Однако при проведении работ необходимо хорошее согласование концевой и промежуточных лебедок.

Прокладка ОК в кабельной канализации методом задувки может осуществляться как непосредственно в канале, так и в полиэтиленовых трубках, предварительно заложенных в канал.

Прокладка ОК в предварительно проложенных защитных пластмассовых трубках нашла широкое применение во всем мире. Этот способ наиболее полно использует преимущества ОК и весьма эффективен при прокладке магистральных и зоновых ВОЛС. Предварительное создание междугородной кабельной канализации удлиняет строительный сезон и сокращает сроки строительства благодаря возможности прокладки трубок на трудных и стесненных участках трасс, в населенных пунктах, в зимний период. Эффективно решаются многие вопросы эксплуатации, аварийно-восстановительных работ и, особенно, последующей модернизации и развития телекоммуникационной сети.

Использование защитных пластмассовых трубок позволяет в свою очередь использовать легкие небронированные ОК, строительная длина которых достигает 6 км и более.

Для сооружения трубопроводов обычно применяют трубки из полиэтилена или из поливинилхлорида. Наружный диаметр выпускаемых трубок 25…63 мм. Для уменьшения трения оболочки ОК при прокладке внутренняя поверхность трубок покрыта смазкой, срок службы которой не меньше срока службы трубки. Длина выпускаемых трубок от 600 м до 4000 м. Их наматывают на барабан и обычно прокладывают бестраншейным способом или в подготовленную траншею при температуре окружающей среды от -10°С до +50°С. При монтаже трубок используются пластмассовые и металлические соединительные муфты, а также переходные и компенсирующие температурное изменение длины муфты.

Прокладку ОК в трубках осуществляют двумя способами: протаскиванием (или проталкиванием) и задувкой.

Протаскивание ОК в трубке обычно осуществляется с помощью лебедки и троса (рисунок 2.18). В большинстве случаев трос прокладывают с помощью плотно пригнанной по размерам трубки тележки-поводка, которая приводится в движение сжатым воздухом. Иногда трос заранее прокладывается в трубке. Трение между ОК и трубкой вызывает увеличение усилия протаскивания, особенно возрастающее на поворотах и изгибах траектории. Это усилие ограничивает длину, которая может быть проложена за одно протаскивание. Контроль за усилием на лебедке позволяет максимальное усилие на ОК поддерживать ниже определенного предела.

ОК могут также прокладываться непосредственно с помощью тележки-поводка, приводимой в движение сжатым воздухом (рисунок 2.19). Это в свою очередь приводит к уменьшению процесса прокладки на одну операцию (прокладка троса) и позволяет обходиться без лебедки.

Однако у этого метода (он обычно называется проталкиванием) имеются существенные недостатки. Во-первых, усилие проталкивания, определяемое площадью сечения тележки и избыточным давлением на ней (Р - Ра), всегда меньше усилия протаскивания. В противном случае сжатый воздух повредит трубку или ОК. Во-вторых, когда кабели проталкиваются они могут выгибаться и прижиматься к стенке трубки, что вызывает дополнительное трение. Это приводит к тому, что прокладываемая длина значительно меньше, чем при протаскивании, и составляет несколько сот метров.

Пневмопрокладка (задувка). Одной из возможностей распределения усилий вдоль кабеля является применение метода задувки, который первоначально был разработан для легких и гибких городских ОК, а в последнее время стал широко применяться для прокладки ОК на магистральных и зоновых ВОЛС.

При методе задувки в трубку вдоль ОК с помощью обычного компрессора нагнетается высокоскоростной поток воздуха, и на кабель начинает действовать распределенная сила (рисунок 2.20). Появление этой силы вызвано тяговым усилием вязкого, перемещающегося с большой скоростью воздуха. Сила пропорциональна диаметрам кабеля и трубки, а также величине избыточного давления сжатого воздуха. Суммарное по длине ОК усилие задувки по величине на порядок меньше усилия протаскивания, что уменьшает опасность повреждения ОК и позволяет существенно облегчить его конструкцию за счет силовых и армирующих элементов. Тем не менее, монтажные длины ОК за одну процедуру задувки в большинстве случаев сравнимы с монтажными длинами при протаскивании, а на извилистых трассах даже превышают их. Последнее обстоятельство, а именно слабая зависимость результатов использования метода от степени искривления траектории трубки, чрезвычайно упрощает распределение кабельных колодцев по трассе.

Значительное повышение эффективности метода задувки может быть достигнуто дополнительным протаскиванием или проталкиванием.

Преимущества пневмопрокладки:

- исключение технологических перемоток кабеля при преодолении препятствий;

- низкие напряжения в кабеле во время пневмопрокладки;

- снижение силы трения между кабелем и трубкой во время прокладки.

Прокладка ВОЛС внутри зданий, по сравнению с другими видами монтажа, дело менее затратное и не представляет особых сложностей. Конструкция используемого для этих целей оптоволоконного кабеля более гибкая и легкая, а длина трасс небольшая, что значительно упрощает монтаж.

Способы прокладки ВОЛС внутри здания, как правило, зависят от назначения помещения. Это может быть производственное помещение, где прокладка кабеля ВОЛС осуществляется открытым способом или жилое (офисное) помещение, где осуществляется скрытая прокладка кабеля. Существуют способы прокладки кабеля внутри помещения после дорогого ремонта, не нарушая последнего (внутри полых стен).

В производственных помещениях, узлах связи, центрах обработки данных и др. прокладка ВОЛС и других коммуникаций осуществляется по кабелеростам, кабельным лестницам, направляющим. Иногда кабели закрепляются к потолку при помощи специальных крюков и подвесов.

Прокладка ВОЛС внутри зданий по кабельным лоткам и направляющим производится с помощью кабельных роликов, лебедки, устройств для размотки кабельных барабанов.

Если прокладка оптического кабеля производится в длинных коридорах и используются открытые кабельтросы и желоба, для удобства работы кабель укладывается на полу симметрично оси желоба и только потом крепится. Крепление кабеля в желобах производится через 2-3 м пластиковыми хомутами. В закрытых желобах на горизонтальных участках трассы кабель не крепится. Необходимо не допускать перекрещивания кабелей внутри желоба.

При прокладке оптического кабеля в сквозных технических этажах зданий, нежилых помещениях и чердаках удобно использовать металлические подвесы. Для этого предварительно натягивают несущий трос, к которому впоследствии крепится оптический кабель. При этом нет необходимости рассчитывать на прочность, учитывая сложные погодные нагрузки, такие как ветер и гололед. Таким же способом прокладывают оптический кабель в подвалах зданий, если не предусмотрены специальные кабельные каналы.

Подвеска самонесущего ОК на опорах

Для воздушной подвески используют ОК, предназначенные для прокладки в земле, которые прикрепляются к имеющимся воздушным линиям связи тросом, либо ОК с самонесущим тросом. При подвеске следует учитывать прочность ОК при растяжении, длину пролета, стрелу провеса, механическую нагрузку (статическую и динамическую), колебания температуры, конструкцию опоры, способ натяжения ОК, конструкцию креплении к несущему тросу (если трос не встроен в кабель), защиту от грызунов, заземление, величину натяжения ОК при прокладке, способ выравнивания стрелы провеса, изменение натяжения ОК. Несущий трос (отдельный или встроенный в кабель) должен обеспечивать минимальный радиус изгиба ОК и ограничивать оказываемую па него нагрузку.

Подвеска ОК на опорах контактной сети железных дорог осуществляется с полевой стороны, с обеспечением нормируемых расстояний от проводов и сооружений, а также от поверхности земли.

Переходы ОК с одной стороны железной дороги на другую выполняются либо подземным способом с использованием кабельного канала из неметаллических труб, либо по воздуху с подвеской ОК на дополнительно установленных опорах. Расстояние перехода от фундамента ближайшей опоры контактной сети должно составлять не менее 10 м, а угол пересечения переходом железной дороги должен быть близок к 90 град.

При подвеске ОК на опорах предварительно устанавливаются раскаточные ролики, по которым протягивается диэлектрический трос-лидер. Через вертлюг и кабельный чулок он соединяется с барабаном ОК, установленном на подъемно-тормозном устройстве.

Протяжка троса-лидера с прикрепленным к нему ОК производится плавно лебедкой. При протягивании ОК производится визуальный контроль за его провисанием и отсутствием закручивания по трассе членами бригады, оснащенными биноклями и переносными радиостанциями. Работы по закреплению ОК в расчетном положении производят не позднее, чем через 48 ч после его раскатки. В ходе этих работ выполняют: крепление ОК на опорах натяжными зажимами, перекладывание ОК с роликов в поддерживающие зажимы, укладывают и закрепляют на опорах технологические запасы длин ОК.

Смонтированные муфты и технологический запас длины ОК крепятся на опорах, на расстоянии не менее 6 м от уровня грунта. Муфты, устанавливаемые на опорах, должны противостоять воздействию охотничьего оружия.

Подвеска ОК с креплением к внешним несущим элементам (с шагом 50..60 см), применяемая на опорах линий связи, идентична технике подвески медно-жильных кабелей. Если масса ОК относительно велика, в качестве подвесов используют оцинкованные хомуты или же хомуты из стойкой к воздействию солнечного излучения пластмассы.

Особого внимания заслуживает опыт подвески ОК на линиях электропередач (ЛЭП). Для этих целей используют кабели: без металлических элементов, подвешиваемые на опорах ЛЭП; самонесущие без металлических элементов, подвешиваемые традиционным способом; встроенные в грозозащитный трос. Пролет между опорами воздушных линий электропередач, на которых монтируется ОК, должен быть не более 400 м, при этом необходимо обеспечить требуемый габарит подвески от земли. Прочность заделки кабеля в зажиме должна быть не менее 34 кН. Такие требования к креплению ОК могут успешно выполнить спиральные зажимы, которые навиваются на кабель.

Спиральные зажимы просты в монтаже и при малых затратах времени на их установку обеспечивают гарантированное качество крепления. Крепление ОК на промежуточных опорах осуществляется поддерживающими, а на анкерно-угловых опорах натяжными зажимами (рисунок 2.24). Известен также способ подвески ОК путем навивки его на один из проводов ЛЭП. При всех рассмотренных методах воздушной подвески ОК на концах строительной длины всегда оставляются запасы кабеля, длина которых должна позволить проводить на земле необходимые измерения и выполнять монтаж соединительных муфт с соблюдением правил техники безопасности.

Прокладка ОК через водные преграды

По действующим нормам прокладка кабеля связи через судоходные реки, сплавные и несудоходные реки глубиной до 3 м проводится с минимальным заглублением до 1 м. Без заглубления прокладка допускается при глубине водоемов более 8 м по согласованию с организациями, эксплуатирующими водоем. Заглубление кабеля в дно оросительного канала и арыка является обязательным. Практически целесообразность заглубления кабеля и его величина определяются проектом. Указанные требования распространяются также на ОК связи и соответственно на способы и приемы производства прокладочных работ: укладку кабелей с буксирных или самоходных судов, понтонов, барж в подводные траншеи. Для такой прокладки используются ОК с металлическими упрочняющими элементами и металлическими оболочками. Эти кабели более герметичны, и их механические характеристики позволяют использовать традиционные технические средства прокладки.

Кабелеукладчики рекомендуется применять только на мелководье, так как на больших глубинах невозможно проконтролировать процесс прокладки кабеля. Грунты при этом не должны быть выше категории.

Прокладка ОК без металлических элементов через отдельные водные преграды вызывает определенные трудности. Прокладку кабеля рекомендуется выполнять с применением укладки защитного трубопровода и его заглублением в дно. Полиэтиленовые трубки, а на опасных участках стальные трубы могут прокладываться (как подземный кабель) на глубине до 1,2 м. Преимуществом применения трубок является то, что при встрече с неожиданным препятствием (даже при пропорке грунта) возможные повреждения ограничиваются трубкой, а не кабелем. При прокладке магистральных ОК первичной сети на переходах через внутренние водные пути - судоходные и сплавные реки, водохранилища - осуществляется резервирование кабельного перехода путем прокладки кабелей по двум створам (верхнему и нижнему), расположенным на расстоянии не менее 300 м друг от друга. При наличии на трассе мостов автомобильных дорог общегосударственного и республиканского значения допускается прокладка одного из кабелей по мосту. При этом в основном и резервном кабелях включается по 50% ОВ.

При невозможности бестраншейной прокладки ОК кабелеукладчиками кабели на переходах через водные преграды прокладываются в предварительно разработанные подводные траншеи. Весьма эффективным и простым средством разработки траншей для прокладки ОК в несвязных и мало связных грунтах являются гидромониторы, с помощью которых размывается грунт.

Гидромониторы используются для размывания, траншей глубиной до 2 м на водных преградах глубиной 8…12 м обслуживаются водолазами. Разработанные на заданную глубину подводные траншеи должны приниматься по акту комиссией. Акт приемки готовой траншеи является единственным документом, разрешающим прокладку кабелей на водных переходах. Прокладка ОК на размываемых берегах, имеющих уклон более 30 град, на подъемах и спусках должна производиться вручную зигзагообразно (змейкой) с отклонением от оси направления прокладки на 1,5 м на участке длиной 5 м. При прокладке ОК на крутых берегах и в скальных грунтах вырубают штробу. В скальных грунтах кабель прокладывают на песчаной подушке с толщиной верхнего и нижнего слоев не менее 15 см. Для избежания повреждений подводных ОК зона выполнения подводных кабельных переходов ограждается на судоходных водных путях предостерегающими створными знаками судоходной обстановки - «Подводный переход». Эти створные знаки (створные столбы) устанавливаются на обоих берегах в 100 м выше и ниже по течению от места расположения кабельного перехода. Они должны быть хорошо видны с судов, иметь на своих вершинах диски диаметром 1,2 м, на которых изображается перечеркнутый полосой якорь.

Горизонтальное направленное бурение. Одним из вариантов прокладки ОК через водные преграды является технология горизонтального направленного бурения (ГНБ). Строительство по технологии горизонтального направленного бурения осуществляется в три этапа: бурение пилотной скважины, последовательное расширение скважины и протягивание трубопровода.

Перед началом работ тщательно изучаются свойства и состав грунта, дислокация существующих подземных коммуникаций, оформляются соответствующие разрешения и согласования на производство подземных работ. Осуществляется выборочное зондирование грунтов и, при необходимости, шурфление особо сложных пересечений трассы бурения с существующими коммуникациями. Результаты этих работ имеют определяющее значение для выбора траектории и тактики строительства скважины.

Бурение пилотной скважины. Бурение пилотной скважины - особо ответственный этап работы, от которого во многом зависит конечный результат. Оно осуществляется при помощи породоразрушающего инструмента - буровой головки со скосом в передней части и встроенным излучателем.

Расширение скважины. Расширение скважины осуществляется после завершения пилотного бурения. При этом буровая головка отсоединяется от буровых штанг и вместо нее присоединяется риммер - расширитель обратного действия. Приложением тягового усилия с одновременным вращением риммер протягивается через створ скважины в направлении буровой установки, расширяя пилотную скважину до необходимого для протаскивания трубопровода диаметра. Для обеспечения беспрепятственного протягивания трубопровода через расширенную скважину ее диаметр должен на 25-50% превышать диаметр трубопровода.

Протягивание трубопровода. Протягивание трубопровода на противоположной от буровой установки стороне скважины располагается готовая к протягиванию плеть трубопровода. К переднему концу плети крепится оголовок с воспринимающим тяговое усилие вертлюгом и риммером. Вертлюг позволяет вращаться буровой нити и риммеру, и в то же время не передает вращательное движение на трубопровод. Таким образом, буровая установка затягивает в скважину плеть протягиваемого трубопровода по проектной траектории.

2.6 Монтаж волоконно-оптических кабелей связи

В состав монтажных работ входят:

а) входной контроль ОК и проверка их после прокладки;

б) сращивание в муфтах строительных длин кабелей, проложенных в кабельной канализации, коллекторах, непосредственно в грунте, по стенам зданий, подвешенных на столбовых и стоечных опорах;

в) ввод и включение кабелей в оптические оконечные устройства;

г) измерения оптических и электрических характеристик кабелей в процессе контрольных измерений смонтированных линий;

д) отделка трассы, укладка и крепление муфт и запасов ОК в колодцах, установка консолей и специальных кронштейнов в колодцах, крепление и защита муфт на опорах; укладка и защита муфт в котлованах;

е) маркировка кабелей и оконечных устройств;

ж) выполнение мероприятий по защите кабельных линий от коррозии, влияния линий высокого напряжения и других помех.

Монтаж муфт на ВОЛС следует производить в монтажной машине, кабельных колодцах или в монтажных палатках над котлованом при плюсовой температуре, необходимой для нормальной работы сварочных устройств. При необходимости должен быть обеспечен постоянный обогрев окружающего воздуха средствами, обеспечивающими выполнение требований пожарной безопасности и охраны труда.

2.7 Рефлектометрия оптических волокон

Принципиальное отличие рефлектометрии от прямого измерения оптических потерь состоит в том, что оптический рефлектометр, размещенный на ближнем конце, посылает в проверяемый сегмент излучение и регистрирует сигналы, вернувшиеся назад к исходному порту. Измерительного оборудования или заглушек на дальнем конце сегмента нет.

Современные рефлектометры определяют значения оптических потерь на участках волокна, муфтах и коннекторных соединениях. Однако такая оценка производится на основании отраженного излучения - метод заведомо менее точный, чем непосредственное измерение потерь при помощи источника излучения на одном конце и измерителя на другом. Вместе с тем, рефлектометрия позволяет определить, какой из элементов ВОЛС вносит наибольший вклад в общие потери, без детализации по составным элементам линии.

Оптический рефлектометр состоит из лазерного источника света (лазерного диода)‚ оптического детектора (фотоприемника)‚ ответвителя‚ дисплея и контроллера (управляющего процессора).

Лазер посылает световые импульсы по команде контроллера. При различных условиях измерений можно выбирать различные длительности импульса. Свет проходит через ответвитель и входит в тестируемое волокно. У некоторых оптических рефлектометров имеется по два лазера‚ с помощью которых можно тестировать волокна на двух различных длинах волн. Использовать оба лазера одновременно нельзя. С одного лазера на другой можно переключиться простым нажатием кнопки.

Ответвитель - это устройство‚ позволяющее свету распространяться только в определенных направлениях: от лазерного источника к тестируемому волокну и от тестируемого волокна к детектору. Свет не может идти от источника прямо к измерителю. Таким образом‚ импульсы из источника света направляются в тестируемое волокно‚ а отраженная световая энергия - обратное рассеяние и френелевское отражение - направляется в детектор.

Детектор - это фотоприемник‚ который измеряет уровень мощности света‚ идущего из тестируемого волокна.

Управляющий процессор (контроллер) подсказывает лазеру‚ когда надо посылать импульс; получает от измерителя данные об уровнях мощности; рассчитывает расстояния до точек рассеяния и отражения в волокне; в нем хранятся отдельные точки измерений; он посылает информацию на дисплей.

Одним из основных компонентов блока контроллера является очень точная схема синхронизации‚ которая используется для точного измерения разницы во времени между посылкой импульса лазером и обнаружением отраженного света измерителем. Умножив это время распространения импульса в обоих направлениях (туда и обратно) на скорость света в волокне (которая представляет собой скорость света в безвоздушном пространстве‚ скорректированную введением показателя преломления)‚ и поделив его пополам‚ можно рассчитать расстояние от оптического рефлектометра до нужной точки.

Блок дисплея - это экран на электронно-лучевой трубке или на жидких кристаллах‚ на который выводятся точки измерений‚ образующие рефлектограмму волокна‚ а также параметры настройки рефлектометра и результаты измерений. На большинстве дисплеев рефлектометров точки измерений для большей наглядности соединяются друг с другом линией. С помощью выведенных на экран курсоров на рефлектограмме можно выбрать любую точку измерений. Когда курсор находится на какой-либо точке‚ на экран выводится расстояние до этой точки. У рефлектометра с двумя курсорами на экран будут выводиться расстояния до каждого из них‚ а также разница между уровнями обратного рассеяния в обеих точках. С помощью курсоров можно измерять различные параметры: потери в двух точках‚ километрические потери‚ потери на стыке и потери на отражение. Результаты таких измерений выводятся на экран.

Рефлектометр позволяет обнаружить и отобразить на рефлектограмме коннекторные соединения, сварные и механические соединения, изгибы и другие неоднородности волокна - так называемые события (Events). Неоднородности могут быть отражающими и неотражающими. Коннекторные соединения с полировкой, открытый конец сегмента с таким же разъемом, трещина в волокне или обрыв, образующие поверхность разлома под углом порядка 90 град к оси волокна - примеры отражающих неоднородностей. В этих случаях происходит отражение части исходного излучения в направлении фотоприемника. На рефлектограмме такие события отображаются в виде пиков.

Таблица 2.1. Трактовка событий

Трактовка	Комментарий
Первый коннектор тестируемого сегмента или согласующего кабеля, подключенный к порту рефлектометра	Величину потерь на этом соединении численно определить нельзя. Максимум, что могут оценить рефлектометры - степень загрязнения порта прибора. При слишком большой загрязненности может выводиться сообщение о том, что измерение невозможно до тех пор, пока не будет выполнена очистка порта прибора.
Конечный разъем согласующего кабеля (при его использовании) - точка подключения к тестируемому сегменту	Использование согласующего кабеля позволяет не только перекрыть мертвую зону в начале рефлектограммы, но и измерить потери на первом коннекторном соединении проверяемого сегмента.
Разъем шнура (перемычки, «принимающего волокна»), подключенного к последнему коннектору тестируемого сегмента	Использование принимающего волокна позволяет измерить потери на последнем коннекторном соединении проверяемого сегмента.
Оптические потери. Может характеризоваться пренебрежимо малой долей отраженного излучения или сочетать в себе потери с отражением	Событие потерь без отражения может представлять собой сварное муфтовое соединение, изгиб или коннекторное соединение APC. Коннекторное соединение со стандартной полировкой обычно приводит и к потерям, и к отражению части излучения в обратном направлении, поэтому оно классифицируется как отражающая неоднородность. Если потери на большей длине волны превышают потери на меньшей длине волны, как правило, речь идет об изгибе волокна - это наиболее надежный способ идентифицировать макроизгиб.
Событие отражения	Может представлять собой коннекторное соединение, резкий залом волокна с образованием отражающей поверхности, механическую муфту, обрыв волокна.
Конечная точка, дальний конец волокна	Величину потерь на этом соединении численно определить нельзя, финальная часть рефлектограммы представляет собой шумовые флуктуации.
Скрытый конец волокна, скрытое событие	Рефлектометр обнаружил событие, однако не может измерить потери и даже однозначно идентифицировать его, поскольку оно находится в мертвой зоне («тени») другого события - например, второй конец короткого оптического шнура или муфта, расположенная близко от коннектора. Также причиной скрытого события может быть «фантом». Для идентификации события можно провести рефлектометрическое измерение во встречном направлении или попробовать изменить автоматические настройки прибора.

Мертвые зоны в рефлектометрии разделяют на мертвые зоны по событиям и мертвые зоны по затуханию. При получении достаточно мощного излучения, отраженного от оптического разъема или торца волокна, фотоприемник насыщается.

Таблица 2.2. Трактовка событий

«Фантом», «эхо», отражение другого отражения. Ложное, не самостоятельное событие	Причиной появления «фантома» может быть грязный, плохо заполированный или открытый коннектор, вызывающий многократные переотражения внутри сегмента. Причиной могут быть и резкие изломы волокна, обрывы. Рефлектометры, обладающие продвинутым программным обеспечением, в дополнение к «фантому» выдают предполагаемую причину его появления (Ghost Source) - она всегда располагается до «фантома». Но если источник «фантома» отнесен к скрытым событиям, то и сам «фантом» вряд ли будет идентифицирован правильно - это связано с особенностями численной обработки данных программным обеспечением рефлектометров.

Примеры «фантомов»: ложное событие после конца сегмента (слева) и результат переотражений в середине сегмента (справа).

Таблица 2.3. Трактовка событий

Кажущееся усиление сигнала, отрицательные потери, ступенька вверх на рефлектограмме	Вызывается стыковкой волокон с разным диаметром модового пятна, разными коэффициентами обратного рассеяния, вариациями в числовых апертурах. Наиболее частая причина - сварка волокон с меньшим и большим диаметрами. При измерении во встречном направлении событие будет трактоваться как оптические потери.

3. Исследовательская часть

3.1 ВОЛС на Белорусской железной дороге. Проблемы выбранного участка

Передача информации по ВОЛС имеет целый ряд достоинств перед передачей по медному кабелю. Стремительное внедрение в информационные сети оптических линий связи является следствием преимуществ, вытекающих из особенностей распространения сигнала в оптическом волокне.

Проанализируем отказы Лидского региона за 2016 г. как на медном кабеле, так и на ВОЛС.

Ниже представлен рисунок расположения узловых и линейных станций Лидской дистанции сигнализации и связи (ШЧ-8).

Таблица 3.1. Отказы проводных линий связи

Отказы проводных линий связи (Лидский регион за 2016 г.)
КЛ	ВОЛС
- ПТДУ на цепи ДНЦ (непрохождение вызова на станции, т.е. диспетчер не слышал ДСП станции). 06.04.2016 г. станции Бастуны, Беняконне - К-60п две системы Лида-Молодечно (пропадание контрольных частот 1 и 2 систем К-60. Пропадание ДП в ЛАЗ Молодечно. Нет связи К-60). 25.03.2016 г. станция Лида-Молодечно - Порыв медного кабеля (пропадание всех связей). 14.05.2016 г. станция Лида-Молодечно. - Порыв медного кабеля. 18.08.2016 г. станция Волковыск - Зельва - Занижение изоляции кабеля. 02.10.2016 станции Лида-Молодечно	- SMA-1k авария TTF-1 ухудшение параметров лазера 18.01.2016 г. станция Выгода
5 актов учета повреждения	1 акт расследования случая отказа аппаратуры связи

Для организации волоконно-оптической линии связи выбираем участок Лида - Молодечно, строительство которого является перспективным на данный момент. Также участок Лида - Молодечно был выбран, исходя из того, что из 100% отказов кабельных линий связи по Лидскому региону, 60% приходится именно на данный участок железной дороги, что говорит о необходимости модернизации участка.

3.2 Анализ технической оснащённости участка

История железнодорожного участка Лида - Молодечно. По степени развития железнодорожной сети Беларусь занимала одно из первых мест в Российской империи. Насыщенность ее железнодорожными магистралями на 1913 г. составляла 25,1 версты на 1000 верст территории.

До 1901 г. нужды в железной дороге, проходящей через малозаселённые районы Тверской, Псковской и Витебской губерний, не было.

В конце XIX - начале XX века в Европе складывалась напряжённая обстановка: мировые державы объединялись в военно-политические блоки друг против друга. Россия и Франция в противовес Тройственному союзу объединились в Франко-русский союз и подписали в 1892 г. военную конвенцию, согласно которой Россия в случае войны должна была удерживать многочисленные германские войска в Восточной Пруссии. Об этом обязательстве французы напомнили в 1901 г. на встрече генеральных штабов двух стран. Для выполнения этой задачи было необходимо построить железную дорогу для переброски армейских частей из центра на запад страны. Французская сторона заявила о готовности оказать финансовую помощь в строительстве этой и ряда других стратегических железных дорог России.

Необходимая помощь была оказана, и в 1902 г. строительство дороги началось. Работы велись под руководством инженера Николая Герсеванова. Предполагалось завершить строительство в 1905 г., но с началом русско-японской войны было резко сокращено финансирование, и Бологое-Седлецкую (Волковысскую) линию удалось открыть лишь.

Дорога состояла из двух независимых участков: юго-западного (Полоцк - Седлец (Седльце)) и северо-восточного (Бологое - Полоцк). Первый участок был двухпутным, а второй был построен в один путь, но на всём протяжении имел приспособленные под два пути земляное полотно и опоры мостов на случай резкого увеличения транспортного потока.

1 января 1907 г. была введена в действие Полоцко-Седлецкая железная дорога через Молодечно, Лиду, Мосты, Волковыск, Свислочь с ответвлением в Мостах на Гродно. Строилась эта дорога за французские деньги железнодорожными войсками на протяжении 5 лет (1902 г. - 1906 г.).

На станции Лида Полоцко-Седлецкая железная дорога соединялась с Полесской железной дорогой.

Железнодорожный участок Лида-Молодечно был сдан в эксплуатацию в 1907 г.

В настоящее время на участке Лида - Молодечно магистральная, дорожная и отделенческая виды связи организованы с помощью 2-х шестидесятиканальных аналоговых систем передачи К-60, работающих по 2-м кабелям МКСАШп 4Ч4Ч1.2. Дома связи находятся в Лиде и в Молодечно.

Участок оборудован поездной радиосвязью в гектометровом диапазоне с применением радиостанций ЖР-УК-СП (43РТС-А2-4М).

Все необходимые виды телефонной связи дежурных по станциям организованы с помощью комплектов аппаратуры станционной связи КАСС-ДСП и промежуточных пунктов ППС.

Протяжённость участка Лида - Молодечно составляет 128,5 км. Расписание поездов и электричек Лида - Молодечно на данный момент включает поездов дальнего следования - 6, электричек (пригородных поездов, дизелей) - 4. Структурная схема участка Лида - Молодечно приведена на рисунке 3.8.

Проектируемая кабельная магистраль пересекает 2 продуктопровода между станциями Лида - Гутно и 3 газопровода между станциями Полочаны - Каледино.

Проектируемая кабельная магистраль пересекает такие водные преграды как:

- Р. Лидейка - левый приток Дитвы (между станциями Лида и Гутно). Ширина пересекаемой поверхности реки - 27 м.

- Р. Нарва - основной приток Лидейки (между станцией Гутно и о.п. Цверма). Ширина пересекаемой поверхности реки - 1,7 м.

- Р. Жимжа - впадает справа в реку Гавья (между о.п. Князиковцы и станцией Гавья). Ширина пересекаемой поверхности реки - 20 м.

- Р. Гавья - правый приток реки Неман, исток реки находится в Литве (между о.п. Князиковцы и станцией Гавья). Ширина пересекаемой поверхности реки - 25 м.

- Р. Ольшанка - приток Немана (между о.п. Довгердишки и станцией Богданов). Ширина пересекаемой поверхности реки - 9 м.

- Р. Ластоянка - впадает в Березину (между о.п. Ластоянцы и о.п. Листопады). Ширина пересекаемой поверхности реки - 23 м.

- Р. Кривинка - левый приток Западной Двины (между между о.п. Ластоянцы и о.п. Листопады). Ширина пересекаемой поверхности реки - 3 м.

Имеются мелкие притоки (1 м и меньше) реки Западная Березина, Гавья. Прокладка ОК будет осуществляться по дну механизированным способом.

3.3 Система К-60

Система передачи К-60П предназначена для уплотнения 60 телефонными каналами симметричных кабельных линий связи. Вся аппаратура оконечных, а также обслуживаемых и необслуживаемых усилительных пунктов построена полностью на полупроводниковых приборах. Используются кабели МКС, МК, МКСА с медными жилами емкостью 4Ч4Ч1,2, а также МКПВ емкостью 1Ч4.

Номинальный относительный уровень передачи в линию без предыскажения по всем каналам равен -5 дБ, с предыскажением по верхнему каналу -1 дБ, по нижнему каналу -11 дБ. Для поддержания остаточного затухания в аппаратуре оконечных и промежуточных станций постоянным имеются устройства АРУ. Работой устройств АРУ управляют токи контрольных частот: 16 кГц - наклонная, 112 кГц - криволинейная, 248 кГц - плоская. На оконечных станциях и ОУП-3 используют трехчастотные (плоско-наклонно-криволинейные) АРУ, на ОУП-2 - двухчастотные (плоско-наклонные) АРУ, на НУП - по температуре грунта (частотно-зависимая грунтовая) АРУ.

Наибольшее усиление усилительных станций на высшей передаваемой частоте для ОП и ОУП составляет 61 дБ, для НУП - 55 дБ. Необслуживаемые усилительные пункты размещают вдоль магистрали в среднем через 19 км. ОУП-2 - через 250 - 300 км, ОУП-3 - через 500 - 600 км.

Общий линейный спектр частот системы К-60П составляет: 12 - 280 кГц - для передачи, 252 - 280 кГц - для телеконтроля.

Система К-60П использует три ступени преобразования частот.

Первая ступень преобразования (СИП-60):

- телефонные каналы от 0,3 кГц до 3,4 кГц преобразуются в полосы

60,3 кГц - 63,4 кГц; 68,3 кГц - 71,4 кГц,…, 104,3 кГц - 107,4 кГц.

Вторая ступень преобразования (СГП):

- 5x12-канальных групп 60-108 кГц преобразуются в СГП

312 кГц - 360 кГц, 360 кГц - 408 кГц, 408 кГц -456 кГц, 456 кГц -504 кГц, 504 кГц -552 кГц.

Третья ступень преобразования (СГП):

- с помощью несущей дедуплексируем частоты 564 кГц - в результате получаем линейный спектр частот 12 кГц - 252 кГц.

Обратное преобразование на станции приема осуществляется на тех же частотах, но в обратном порядке.

Номинальная длина усилительного участка в зависимости от типа кабеля может находиться в пределах 18 км - 20 км. Максимальная длина переприемного участка по тональной частоте равна 2500 км (при пяти переприемных участках максимальная длина связи составляет 12500 км).

В комплектацию оконечных и промежуточных станций системы К-60П входят стойки: вводно-кабельного оборудования (СВКО), дистанционного питания (СДП), контрольных частот (СКЧ), групповых преобразователей (СГП), индивидуального преобразования (СИП), линейных усилителей и корректоров (СЛУК), промежуточных необслуживаемых усилителей (СПУН), унифицированного генераторного оборудования (СУГО) и др. Некоторые из этих стоек рассчитаны на несколько систем К-60П.

1. Стойка вводно-кабельного оборудования (СВКО). Предназначена для включения и обслуживания междугородного кабеля емкостью 4х4х1.2, уплотняемого до 280 кГц аппаратурой К-60П. Устанавливается в оконечных и обслуживаемых усилительных пунктах кабельной магистрали и включается между линией симметричного кабеля и стационарными устройствами системы.

2. Стойка линейных усилителей и корректоров оконечного пункта (СЛУК-ОП) предназначена для усиления токов линейного спектра частот 12 кГц - 280 кГц, передаваемых оконечной станцией в линию, и компенсацией затухания прилегающего к станции участка кабеля.

- линейный спектр частот 12 кГц -280 кГц;

- спектр частот телеконтроля 252 кГц - 280 кГц.

3. Стойка унифицированного генераторного оборудования (СУГО - 1-5) предназначена для получения индивидуальных групповых несущих частот и контрольных частот.

4. Стойка группового преобразования (СГП). Стойка предназначена для получения индивидуальных несущих частот для стоек СИП, групповых несущих частот для преобразования ПГ, а также линейных КЧ для аппаратуры К-60 и групповых КЧ 84,14 кГц; 411,86 кГц.

5. Стойка индивидуального преобразования (СИП-60) - предназначена для образования токов тональных частот от 300 Гц до 3400 Гц в спектр частот стандартной первичной группы от 60 кГц до 108 кГц на передаче и обратного преобразования на приеме.

Несущие частоты: 64, 68, 72, 76, 80, 84, 88, 92, 96, 100, 104, 108 кГц.

До сих пор в ведомственных сетях связи сохранились аналоговые системы передачи типа К-60, обеспечивающие минимальный набор услуг с посредственным качеством. Высокая стоимость эксплуатации аналоговых систем передачи заставляет задуматься о путях их цифровизации.

Преимущества модернизации аналоговых систем передачи К-60П:

- снижение эксплуатационных затрат;

- быстрая локализации неисправностей;

- повышение времени доступности услуг связи;

- автоматическое переключение на резервные каналы связи;

Предоставляются новые услуги и сервисы:

- IP-телефония;

- электронная почта;

- службы коротких сообщений;

- распределенные системы видеонаблюдения;

- распределенные базы данных.

На данный момент существуют следующие технологии цифровизации аналоговых систем передачи К-60П:

- передача цифровых данных при помощи специальных модемов через существующие аналоговые системы;

- волоконно-оптические каналы связи;

- радиорелейные линии связи;

- использование существующих медных кабелей с применением технологии SHDSL.

3.4 Выбор типа кабеля

Оптическое волокно (рисунок 3.11) состоит из сердцевины, по которой происходит распространение световых волн, и оболочки, предназначенной, с одной стороны, для создания лучших условий отражения на границе раздела «сердцевина - оболочка», а с другой - для снижения излучения энергии в окружающее пространство. С целью повышения прочности и тем самым надежности волокна поверх оболочки, как правило, накладываются защитные упрочняющие покрытия.

Такая конструкция ОВ используется в большинстве оптических кабелей (ОК) в качестве базовой. Сердцевина изготавливается из оптически более плотного материала. Оптические волокна отличаются диаметром сердцевины и оболочки, а также профилем показателя преломления сердцевины, т.е. зависимостью показателя преломления от расстояния от оси ОВ.

Рассмотрим несколько волоконно-оптических кабелей для дальнейшего экономического сравнения. Выбираем кабель для прокладки в грунт на 24 волокна.

Кабель ОМЗКГМ-10-01-0,22-24 (7,0)

Этот кабель содержит 24 волокна, расположенных по 4 в модуле, так же имеется 2 свободных модуля для дозадувки волокон в случае необходимости.

Кабель предназначен для прокладки в грунтах всех категорий, кроме подверженных мерзлотным деформациям, в кабельной канализации, трубах, блоках, коллекторах, тоннелях на мостах и в шахтах, через неглубокие болота и несудоходные реки. Центральный силовой элемент - стеклопластиковый стержень или стальной трос. Гидрофобный заполнитель в модулях и между модулями и оболочкой. Промежуточная оболочка из полиэтилена. Броня из круглых стальных оцинкованных проволок. Защитный шланг из полиэтилена.

Обозначение кабеля ОМЗКГМ-10-01-0,22-20/4 (7,0) - кабель оптический, магистральный и внутризоновый:

- О - оптический;

- М - магистральный;

- З - зоновый;

- К - канализация;

- Г - грунт;

- М - многомодульный;

- 10 - диаметр модового поля;

- 01 - центральный силовой элемент из стеклопластика;

- 0,22 - коэффициент затухания;

- 24/4 - количество волокон (от 4 до 144);

- 7,0 - допустимое растягивающее усилие.

Условия монтажа и эксплуатации:

- волоконно-оптический кабель используется в диапазоне температур от -40°С до +70°С;

- кабели применяются при прокладке и монтаже ручным или механизированным способами при температуре воздуха не ниже -10°С;

- допустимый радиус изгиба кабеля при монтаже и прокладке не меньше 250 мм, а при эксплуатации не меньше 20 номинальных диаметров;

- срок службы кабелей составляет не меньше 25-ти лет;

- волоконно-оптические кабеля обладают стойкостью к воздействию дождя, росы, инея, солнечного излучения, соляного тумана, плесневых грибов, к повреждению различными грызунами;

Технические характеристики:

- электросопротивление наружной оболочки кабеля не меньше 2000 МОм/км;

- наружный диаметр - 13,7 - 17,6 мм;

- общее количество волокон - 4 - 144;

- число волокон в каждом модуле - 4 - 16;

- номинальный вес кабеля - 319 кг/км - 351 кг/км;

- коэффициент затухания на волне, имеющей длину 1550 нм - 0,22 дБ/км;

- кабель обладает устойчивостью к растягивающим усилиям, значения которых составляют от 7 кН до 20 кН;

- строительная длина - 5000 м, не более.