姚桂興 上海鐵路局上海通信段
光纜接續(xù)是光纜施工、維護中技術要求復雜的一道重要工序,其質量好壞直接影響到光纜線路的傳輸質量和壽命,接續(xù)工藝、速度也對整個工作進度造成直接影響。所以光纜接續(xù),不僅要求施工人員技術熟練,而且要求組織嚴密,嚴格按照規(guī)范的操作工藝和流程進行。
(1)光纜一般由纜芯和護套兩部分組成,有時在護套外面加有鎧裝。纜芯通常包括被覆光纖和加強件兩部分。被覆光纖是光纜的核心,決定著光纜的傳輸特性。加強件起著承受光纜拉力的作用,通常處在纜芯中心。
(2)光纜纜芯結構可分為四種基本型式:層絞式、骨架式、中心束管式、帶狀式。
(3)光纜護套起著對纜芯的機械保護和環(huán)境保護作用,要求具有良好的抗側壓力性能及密封防潮和耐腐蝕的能力。護套通常由聚乙烯或聚氯乙烯(PE或PVC)和鋁帶或鋼帶構成。不同使用環(huán)境和敷設方式對護套的材料和結構有不同的要求。
( 1)幾何特性:芯直徑、外徑、芯/包層同心度和不圓度。
(2)光學特性:折射率分布、最大理論數(shù)值孔徑、模場直徑、截止波長。
(3)傳輸特性:光纖的傳輸特性與前面的幾何、光學特性有較大的區(qū)別。幾何、光學特性影響光纖的連接質量,施工對它們不產生變化。而傳輸特性則相反,它不影響施工,但施工對傳輸特性產生直接影響。光信號經過一定距離的光纖傳輸后要產生衰減和畸變,因而使輸入的光信號脈沖和輸出的光信號脈沖不同,其表現(xiàn)為光脈沖的幅度要衰減和波形要展寬。產生該現(xiàn)象的原因是光纖中存在損耗和色散。損耗和色散是描述光纖傳輸特性的最主要參數(shù),它們限制了系統(tǒng)的傳輸距離和傳輸容量。
(4)機械特性:影響光纖強度的主要因素有光纖制造材料、工藝。當然,光纖在成纜以及安裝使用中存在過大的殘余應力,也會影響光纖的強度。存在氣泡、雜質的光纖,在一定張力下斷裂,但多數(shù)是由于光纖表面有一定的損傷程度,當光纖受到一定的張力時,應力首先集中于有微裂紋的地方(最薄弱點),如果超過該部位容許應力時,則立即斷裂。
(5)溫度特性,是指在高、低溫條件下對光纖損耗的影響,一般是損耗增大。這是由于光纖涂覆層、套塑層同石英的膨脹系數(shù)不同,因而在低溫下光纖受到軸向壓縮力而產生微彎,導致?lián)p耗增大。
對于光纜傳輸線路,據(jù)國內外統(tǒng)計,故障發(fā)生概率最高的是在接頭部位。這些故障一般表現(xiàn)為光纖接頭劣化、斷裂,銅導線絕緣不良,接頭盒進水等。上述故障不僅取決于光纜連接的方式、接頭盒質量,而且包括內部光纖接頭增強保護方式、材料的質量。同時故障與光纜接續(xù)工藝、責任心等因素都有著密切的聯(lián)系。下面將從整個接續(xù)過程中闡述規(guī)范工藝流程的重要性。
(1)光纜接續(xù),應創(chuàng)造較良好的工作環(huán)境,一般應在車輛或接頭帳篷內作業(yè),防止灰塵影響;在雨雪天施工應避免露天作業(yè);當環(huán)境溫度低于零度時,應采取升溫措施。
(2)光纜接續(xù)前,應核對光纜的程式、端別無誤,查看光纜外護套有無損傷,考慮光纜接續(xù)后余留是否充足,檢查接頭盒是否完好,配件是否齊全?!惰F路有線通信維規(guī)》規(guī)定:光纜施工時須A、B端相連,敷設時須A、B端順向布放,A端須朝向鐵路上行方向,分歧纜在B端引出,光纜接續(xù)后余留2~3 m。
(1)光纜開剝前用小鋼鋸鋸掉光纜的端頭(通常去除100mm),光纜外護層、金屬層的開剝尺寸、光纖預留尺寸按不同結構的光纜接頭盒所需長度在光纜上作好標記,然后用專用工具逐層開剝,注意不要損傷內護層和松套管。松套光纖一般暫不剝去松套管以防操作過程中損傷光纖通信。
(2)加強芯和外護層等接續(xù)處理,光纜的金屬外護套和加強芯緊固在接頭盒內。同一側的金屬外護套與金屬加強芯在電氣上應連通。兩側的金屬外護套、金屬加強芯應絕緣。
(3)光纜及加強芯固定可靠、無松動、位置正確、平直無彎曲。接頭盒內的束管盤留自然可伸縮,束管與加強芯無纏繞(具體見圖 1、圖 2)。
圖1 加強芯安裝
圖2 加強芯固定
光纖接續(xù)是最重要的環(huán)節(jié)包括端面制備、光纖熔接、接頭加強保護三大部分。接續(xù)前必須進行預盤留,芯線按色譜排列順序對應接續(xù);光纖接續(xù)部位應進行熱縮加強管保護,加強管收縮均勻、無氣泡。接續(xù)后在加強保護管中間位置貼上光纖編號。
排除光纖本身的原因,引起接續(xù)損耗增大的原因有軸心錯位;端面傾斜;融接變形;端面污染;端面制備不良。為了提高熔接質量,針對上述因素在整個接續(xù)過程中切割刀和熔接機蓋在不用時,始終關閉,只有在使用時打開;在光纖熔接過程中,隨時觀察熔接中有無氣泡、過細、過粗、虛熔、分離等不良現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)不良現(xiàn)象應進行重新熔接,并分析原因及處理;熱縮套管應在剝覆前穿入,嚴禁在端面制備后穿入;裸纖的清潔、切割和熔接的時間應緊密銜接,不可間隔過長,特別是以制備的端面,切勿放在空氣中;移動時要輕拿輕放,防止與其他物件擦碰;在接續(xù)中應根據(jù)環(huán)境,對切刀"V"形槽、壓板、刀刃進行清潔,謹防端面污染。
加強OTDR測試儀表的監(jiān)測,確保光纖的熔接質量、減小因盤纖帶來的附加損耗和封盒可能對光纖造成的損害,具有十分重要的意義。在整個接續(xù)工作中,必須嚴格執(zhí)行OTDR測試儀表的四道監(jiān)測程序:①熔接過程中用OTDR對每一芯光纖進行實時跟蹤監(jiān)測,檢查每一個熔接點的質量,接頭損耗要≤0.06 dB;②每次盤纖后,對所盤光纖進行例檢,以確定盤纖帶來的附加損耗;③封接續(xù)盒前對所有光纖進行統(tǒng)一測定,以查明有無漏測和光纖預留空間對光纖及接頭有無擠壓;然后進行封盒操作;④封盒后,對所有光纖進行最后監(jiān)測,以檢查封盒是否對光纖有損害。
(1)盤纖是一門技術,也是一門藝術。科學的盤纖方法,可使光纖布局合理、附加損耗小、經得住時間和惡劣環(huán)境的考驗,可避免因擠壓造成的斷纖現(xiàn)象。
(2)接續(xù)盤纖要留最大的富余量,確保盒內光纖滿足日后再次接續(xù)或引接的條件;光纖收容余長單端引出不小于0.8 m,兩端引入引出不小于1.2 m。光纖收容的彎曲半徑不小于40 mm(具體見圖3)。
圖3 光纖接續(xù)后收容
接頭盒有氣密性和水密性,光纖本身也怕水。水、潮氣的侵入能使纖芯涂覆層老化脫落,纖芯變脆,盤纖的殘余應力在水和溫度的作用下將增大,加速光纖的老化和斷裂;加強保護管內鋼絲銹蝕,壓迫光纖接頭位置,使接頭衰耗增大甚至斷裂。提高接頭盒有氣密性和水密性,只有嚴格按照接頭盒封盒的流程操作。整個過程中保持清潔,密封膠安放位置正確,纏繞厚度略高于密封圈,嚴禁沾染油污、灰塵等影響密封性能,沒有光纜的入孔處用包好膠帶的密封塞密封,可在纏繞后外側包一層保護紙防止污染(封盒時去除);在擰緊各部分螺栓時應交替對角均勻進行,不得集中在一個部位,使之均勻受力,保持接頭盒的氣密性和水密性,以減少光纖斷裂因素,延長使用壽命( 具體見圖 4、圖 5)。
圖4 光纜上纏繞密封膠帶
圖5 密封塞上纏繞密封膠帶
接頭坑底平整、寬敞,光纜接頭處的彎曲半徑不小于護套外徑的20倍。接頭兩端的光纜保持平直,先回填部分松土,接頭盒位置上方覆蓋一塊水泥板保護接頭,最后填滿接頭坑,禁止用大石塊或其他硬物填入接頭坑內。
光纖接續(xù)是一項細致的工作,特別在端面制備、熔接、盤纖等環(huán)節(jié),要求操作者有嚴謹細致的工作作風。 這需要我們事先做好完備的準備工作,充分理解接續(xù)工藝流程,在平時的工作中積累經驗,總結教訓。希望作業(yè)人員能夠不斷提高光纜接續(xù)水平,提升通信網絡運行質量,為鐵路安全運行保駕護航。