雙傳斌 上海鐵路局上海通信段

鐵路通信系統(tǒng)在鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)領(lǐng)域承載著基礎(chǔ)性的工作，鐵路列車調(diào)度指揮信息及各類運(yùn)輸行車安全數(shù)據(jù)信息（各類MIS系統(tǒng)）均依托鐵路通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可靠傳送。

通信光纜是構(gòu)成鐵路通信系統(tǒng)的骨架，對整個系統(tǒng)起到支撐作用。靖江南站-江陰北站間的過江水底光纜是新長鐵路承接長江兩岸通信的重要通道，作用極其重要。因此，發(fā)生過的江水底光纜中斷故障時如何迅速準(zhǔn)確定位故障點就顯得尤為重要。

在光纜線路的維護(hù)工作中，地下纜線徑路的確定是一個難題，過江水底光纜中斷點的精確定位更是一個十分棘手的問題。下面針對新長線靖江南至江陰北過江水底光纜中斷點精確定位方法進(jìn)行探討。

1 探測光電纜徑路的基本原理

在通信光電纜徑路探測定位方面，“電磁法”的使用頻率比較高。“電磁法”就是通過發(fā)射機(jī)施加某種頻率交變的電流或磁場至被測光電纜，使之產(chǎn)生電磁場，用接收機(jī)在地面上測量其強(qiáng)度及分布便可確定被測光電纜的位置和埋深。其基本原理是依據(jù)“安培定則”，即通電導(dǎo)線產(chǎn)生磁場（右手法則）。也就是說用右手握住通電直導(dǎo)線，讓大拇指指向電流的方向，那么四指的指向就是磁感線的環(huán)繞方向，如圖1，將大拇指的方向朝向直面，圖中虛線所示的就是產(chǎn)生的磁場方向。

圖1 右手法則示意圖

2 探測光電纜徑路的基本方法

對于不同的探測環(huán)境，應(yīng)用電磁法原理探測光電纜路徑時依據(jù)發(fā)射機(jī)連接方法、接收機(jī)接收探測數(shù)據(jù)的不同具體描述如下。

2.1 從發(fā)射機(jī)角度分為直連法、耦合法、感應(yīng)法三種

（1）直連法是將測試信號直接施加到被測的光電纜線路上的方法。直連法適用于有金屬等導(dǎo)體的纜線連接方法如圖2所示。

圖2 直連法示意圖

（2）耦合法是由發(fā)射機(jī)發(fā)送的信號用一個耦合鉗夾在被測的光電纜線路上，將測試信號耦合進(jìn)入被測光電纜線路，連接方法如圖3所示。耦合法主要用于電纜或小金屬管線，特別是帶電電纜。

（3）感應(yīng)法通過電磁感應(yīng)把測試信號加載到被測的光電纜線路上，連接方法如圖4所示。感應(yīng)法適用于單獨布放敷設(shè)的管線。

圖4 感應(yīng)法示意圖

2.2 從接收機(jī)角度分為極大值法、極小值法兩種。

（1）極大值法又稱峰值法，在峰值模式下，接收機(jī)接收到通信線路正上方的電磁場值最大，如圖5所示。此模式下的電磁場幅度大而寬，容易發(fā)現(xiàn)光電纜的大概位置，但精確度不高。

圖5 峰值法測量示意圖

（2）極小值法又稱谷值法，這種方法是尋找信號最弱點，用零點位置來確定光電纜位置。谷值模式下，接收機(jī)接收到的信號呈馬鞍形分布，光電纜正上方的電磁場值最小，如圖6所示。此方法的定位準(zhǔn)確度高，但是受到附近電磁場的影響較大。

圖6 谷值法測量示意圖

綜合峰值法和谷值法的優(yōu)缺點，在現(xiàn)實探測工作中可先用峰值法找到光電纜的大致位置，再用谷值法進(jìn)行精確定位。

3 精確定位過江水底光纜中斷點的運(yùn)用實例

新長鐵路靖江南至江陰北32芯過江水底光纜于2009年12月28日被江上航行的船舶拋、起錨操作過程中拉斷，之后因客觀原因一直未能組織處理。在此期間，新長鐵路大江南北之間的鐵路通信大通道只能租用電信的4芯光纜。因為地方城市基建建設(shè)不斷，租用的電信光纜時常受損，鐵路通信安全方面無法得到保證。2012年，鑒于保障鐵路通信安全暢通的實際出發(fā)，上海鐵路局決定修復(fù)靖江南至江陰北站間過江水底光纜。

在水底光纜修復(fù)過程中發(fā)現(xiàn)，長江南岸邊至江中水底光纜連同加強(qiáng)的33根鋼絲均徹底中斷，長江南岸的水底光纜一端在距南棧橋約100 m處已找到，而通往長江北岸的一端找不到。經(jīng)過半個多月的潛水打撈作業(yè)，始終未能找到水底光纜的斷頭。準(zhǔn)確定位過江水底光纜中斷點成為成功修復(fù)過江光纜的“攔路虎”。經(jīng)過集思廣益，最終決定采用光纜徑路探測儀進(jìn)行水底光纜的準(zhǔn)確定位工作。

第一步：進(jìn)行過江水底光纜的特性分析。在長江北岸水線房用OTDR光時域反射儀測試出過江江底光纜在3.2 km處中斷，觀察每一根纖的軌跡圖，確認(rèn)32根光纜均處于良好的狀態(tài)。比較以往數(shù)據(jù)，表明不存在其它斷點，且通往北岸的過江光纜斷頭有可能還被埋在斷點附近的江底積淤中。

第二步：確認(rèn)探測儀發(fā)射機(jī)的連接方法。根據(jù)電磁法原理和發(fā)射機(jī)連接的三種方法的特點和適用范圍，首先排除了耦合法。又因長江上無線電波頻率干擾比較大，繼而也排除了感應(yīng)法，最終確定使用直連法進(jìn)行定位探測。

第三步：采用直連法進(jìn)行定位探測。首先，縱剖開北棧橋鋼槽內(nèi)過江光纜外保護(hù)層，露出外加強(qiáng)鋼絲，將探測儀發(fā)射機(jī)的紅色電極線良好連接到鋼絲上，將黑色電極線良好地連接在輪渡棧橋的鋼架上，發(fā)射機(jī)發(fā)射信號通過大地構(gòu)成完整的信號電流的回路。此時，開始在長江南岸水面上探測。打開接收機(jī)，調(diào)整為峰值模式，聯(lián)系北岸發(fā)射機(jī)用8 kHz頻率發(fā)送，船舶載著接收機(jī)在江面上百米范圍內(nèi)按“之”字形往返探測，未發(fā)現(xiàn)光纜位置。改變發(fā)射機(jī)頻率為33 kHz后，再進(jìn)行“之”字形探測過程中，發(fā)現(xiàn)接收機(jī)收到了北岸發(fā)來的信號，移動船舶，找出最強(qiáng)信號點，后讓發(fā)射機(jī)進(jìn)行開、關(guān)，調(diào)整發(fā)射電流大小多次，確認(rèn)接收機(jī)接收到的信號是通過江底光纜發(fā)射的，同時也確認(rèn)了過江水底光纜的大致位置。將接收機(jī)調(diào)整為谷值模式，進(jìn)行精確定位，接收端反復(fù)調(diào)整接受模式，確認(rèn)過江水底光纜的準(zhǔn)確位置。為更精確定位水底光纜中斷點的確切位置，緩慢延光纜徑路方向移動船舶不斷確認(rèn)光纜徑路，當(dāng)接收機(jī)接收到的信號突然消失，返回信號又突然變強(qiáng)，反復(fù)多次確認(rèn)水底光纜的中斷點就在下方，用經(jīng)緯度定位儀鎖定水上位置，再用水下測量繩測出水面至江底深度。最終，在鎖定的位置上，至水面下18 m（其中江底積淤埋深3 m）處，找到了過江光纜。水底光纜找到了，斷點位置精確定位了，余下的光纜接續(xù)工作便是水到渠成。合理運(yùn)用探測原理和方法在水面下18 m深處精確定位光纜中斷點，創(chuàng)下了一項光纜探測新紀(jì)錄。

4 結(jié)束語

勤于思考、善于總結(jié)、敢為人先、勇于創(chuàng)新，這是從事鐵路通信線路維護(hù)工作必須具備的能力。隨著社會的進(jìn)步和科技的發(fā)展，江湖橋隧大跨度的建設(shè)，為光電纜通道提供了便利，水底光纜卻在逐步減少，原因大多是中斷后難以準(zhǔn)確定位中斷點，因難以修復(fù)而廢棄。此次成功定位水底光纜中斷點，希望能給線路維護(hù)工作提供一定的參考。