Проектирование магистрали связи

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

" БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА"

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ Кафедра «Системы передачи информации»

Курсовой проект по дисциплине «Многоканальные системы передачи информации»

Проектирование магистрали связи Гомель 2012 г.

• Введение
• 1. Описательный раздел
• 1.1 Выбор типа кабеля и системы передачи
• 1.1.1 Выбор типа кабеля
• 1.1.2 Выбор системы передачи
• 1.2 Характеристика трассы
• 1.3 Характеристика кабеля
• 1.4 Характеристика системы передачи
• 1.5 Ввод кабеля в обслуживаемые и необслуживаемые регенерационные пункты
• 2. Расчётный раздел
• 2.1 Размещение необслуживаемых регенерационных пунктов и расчёт затухания регенерационных участков
• 2.1.1 Расчёт затухания
• 2.1.2 Расчёт дисперсии
• 2.2 Расчет заземления необслуживаемого регенерационного пункта
• 3. Конструктивный раздел
• 3.1 Строительство кабельной линии передач
• 3.1.1 Подготовка кабеля к прокладке
• 3.1.2 Прокладка кабеля ОКГТ-МТ-8−0,34/3,5
• 3.1.3 Монтаж кабеля ОКГТ-МТ-8−0,34/3,5
• 3.1.4 Устройство переходов через шоссейные дороги и водные преграды
• 3.1.5 Измерения кабеля ОКГТ-МТ-8−0,34/3,5
• 3.1.6 Фиксация трассы кабельной линии передач
• 4. Защита волоконно-оптической линии связи от внешних электромагнитных влияний
• 5. Надежность, техника безопасности, противопожарная защита, охрана труда
• 5.1 Техника безопасности и охрана труда при строительстве кабельной линии передач
• 5.1.1 Лазерная безопасность
• 5.1.2 Техника безопасности при строительстве кабельной линии передач
• 5.2 Охрана окружающей среды
• 5.2.1 Потребность в ресурсах при строительстве
• 5.2.2 Материальность объекта
• 5.2.3 Данные о площадках размещения объектов
• 5.2.4 Способ выполнения работ
• 5.2.5 Утилизация образующихся отходов
• 6. Экономическая часть
• 6.1 Ведомость объекта работ
• 6.2 Ведомость материалов и оборудования
• 7. Графическая часть
• 7.1 Структурный план трассы кабельной линии передачи
• 7.2 Поперечный разрез кабеля
• Заключение
• Список использованных источников
• Список сокращений

Эффективность и качество работы железнодорожного транспорта определяется уровнем организации эксплуатационной работы железных дорог и их техническим оснащением, в том числе и средствами автоматики, телемеханики и связи, значительно повышающими пропускную способность участков, безопасность движения поездов, и производительность труда железнодорожников, обеспечивающими оперативность управления сложными процессами перевозок.

За более чем 150-летний период своего существования железнодорожный транспорт превратился в важнейшую отрасль экономики. Вместе с разнообразными техническими средствами на транспорте развивалась и совершенствовалась электрическая связь для организации управления перевозочным процессом. С появлением первых железных дорог на них оборудовались сначала телеграфная, а затем и телефонная связь, используемые как средства сношения по движению поездов.

Увеличение объёма грузовых и пассажирских перевозок и повышение скоростей движения резко увеличили потоки информации и потребовали введения более оперативных средств связи. Кроме того, возник финансовый вопрос (линии связи — самые капиталоёмкие устройства). Многоканальная связь позволяет успешно решать все эти вопросы.

Переход с воздушных линий связи на симметричный кабель, а затем и на коаксиальный значительно расширил возможности многоканальных систем, увеличив пропускную способность линий связи.

Появившиеся сначала цифровые системы передачи, а не так давно и волоконно-оптические линии связи — сегодняшний день многоканальной связи — открыли широкие возможности для улучшения качества и увеличения видов обслуживания пользователей связи, создания цифровой сети интегрального обслуживания.

1. Описательный раздел

1.1 Выбор типа кабеля и системы передачи

1.1.1 Выбор типа кабеля

На проектируемой оптоволоконной линии связи Херсон — Краснодар протяженностью 580 км необходимо организовать 150 телефонных каналов. Для организации такого количества телефонных каналов на этом участке будет проложен кабель ОКГТ-МТ-8−0,34/3,5.

1.1.2 Выбор системы передачи

В качестве системы передачи для проектируемой волоконно-оптической линии связи выбрана система Siemens SURPASS hiT 7550 2.05. Система SURPASS hiT 7550 2.05 предоставляет расширяемую пропускную способность до 160 каналов при 10 Гбит/сек по одной оптоволоконной паре. Каждое оптоволокно переносит максимум 160 (длин) волн, 80 в С-диапазоне и другие 80 в L-диапазоне, что означает пропускную способность 1,6 Тбит/сек на оптоволокно и пропускную способность 3,2 Тбит/сек на оптоволоконную пару.

1.2 Характеристика трассы

Рисунок 1.2.1 — Схема расчётного участка железной дороги

Участок Киев — Фастов — Бердичев — Ровно — Ковель — Брест.

Магистраль связи строится вдоль железной дороги. Следовательно, схема магистрали будет совпадать со схемой участка железной дороги. Скелетная схема расчетного участка железной дороги приведена на рисунке 1.2.2.

Рисунок 1.2.2 — Скелетная схема расчётного участка Протяженность оптоволоконной линии передачи Киев — Брест составляет 663 км. От здания ШЧ в городе Киев трасса проектируемой линии прокладывается по существующей городской телефонной канализации протяженностью 5 км. При выходе из городской кабельной канализации в городской черте кабель прокладывается в грунт на протяжении двух километров. За городской чертой — с правой стороны в полосе отвода железной дороги участка Херсон — Фастов на расстоянии 17 — 25 м от оси железнодорожного полотна.

Начиная с 100-го километра, волоконно-оптическая трасса проектируется по существующей кабельной канализации населенного пункта Фастов протяженностью 2 км. За городской чертой — с правой стороны в полосе отвода железной дороги участка Фастов — Бердичев на расстоянии 17 — 25 м от оси железнодорожного полотна.

Начиная со 189-го километра, волоконно-оптическая трасса проектируется по существующей кабельной канализации населенного пункта Бердичев протяженностью 3 км. За городской чертой — с правой стороны в полосе отвода железной дороги участка Бердичев — Ровно на расстоянии 17 — 25 м от оси железнодорожного полотна.

Начиная с 380-го километра, волоконно-оптическая трасса проектируется по существующей кабельной канализации населенного пункта Керчь протяженностью 3 км. За городской чертой — с правой стороны в полосе отвода железной дороги участка Ровно — Ковель на расстоянии 17 — 25 м от оси железнодорожного полотна.

Начиная с 565-го километра, волоконно-оптическая трасса проектируется по существующей кабельной канализации населенного пункта Ковель протяженностью 2 км. За городской чертой — с правой стороны в полосе отвода железной дороги участка Ковель — Брест на расстоянии 17 — 25 м от оси железнодорожного полотна.

Между 425-м и 428-м километром проектируемая волоконно-оптическая линия пересекает Керченский пролив.

В городе Брест трасса оптоволоконной линии передачи до здания ШЧ проектируется по существующей кабельной канализации протяженностью 5 км.

1.3 Характеристика кабеля

Кабель оптический, встроенный в грозозащитный трос типа ОКГТ-МТ-8−0,34/3,5.

Данный кабель предназначен для подвески на опорах воздушных линий электропередачи, напряжением 35кВ и выше. Внешний вид кабеля представлен на рисунке 1.3.1.

Рисунок 1.3.1 — Внешний вид кабеля Особенности кабеля:

· способность выдерживать высокие механические и электрические нагрузки;

· защита от коррозии;

· высокая молниестойкость; высокая стойкость к пляске и вибрации;

· минимальный крутящий момент при монтаже и эксплуатации;

· диапазон рабочей температуры: -60°.+70°;

· возможность изготовления больших строительных длин;

· длительный срок службы.

Характеристики кабеля следующие:

Количество ОВ до 48

Номинальный внешний диаметр кабеля, мм. 2

Расчетный вес кабеля, кг/м 0

Сечение стальной части кабеля, мм² 0,27

Сечение алюминиевой части кабеля 0,26

Минимальная разрывная нагрузка, кг 00

Максимально допустимая растягивающая нагрузка, кг 00

Среднеэксплуатационная нагрузка, кг 00

Модуль упругости (начальный), кг/мм² 735

Модуль упругости (конечный), кг/мм² 130

Сопротивление постоянному току при 20°, Ом/км.47

Допустимый ток КЗ в 1 сек, кА.0

Термическая стойкость к КЗ, кА²· с Коэффициент линейного термического расширения, °/С1.6х^-5

Минимальный радиус изгиба, мм 0

1.4 Характеристика системы передачи

Данная система представляет собой новое поколение сверх высокоэффективных систем DWDM, простирающих транспортную способность в область Тбит/сек. Ее высокая плотность оборудования, модульность и гибкость делают ее одной из более компактных и мощных DWDM-систем для сегодняшних и завтрашних требований по емкости (пропускной возможности). Высокая плотность оборудования обеспечивает минимальное задействие ценного пространства статива. Модульность приводит к простым, низко-затратным добавлениям/заменам компонентов, которые необходимы для пользователя при модернизации его сети для все более и более высоких пропускных возможностей. Гибкость присуща системе SURPASS hiT 7550 2.05 посредством многих особенностей. Например, система SURPASS hiT 7550 2.05 способна приспосабливаться к широкому разнообразию проектов ITU-совместимых по длине волны. Гибкость обеспечивает успешное, экономное распределение в сегодняшнем типовом окружении множества поставщиков, и точно также в будущих целиком оптических транспортных сетях, которые привлекают переключаемые архитектуры защиты и восстановления пропускной способности в пределах светового слоя.

Улучшения в технологии, такие как узкополосная оптика (разнесение каналов 50 GHz), широкополосные усилители L-диапазона, методы комбинационного усиления и расширенного заблаговременного исправления ошибок (EFEC) вместе с улучшениями в их экономической осуществимости обеспечивают фундамент для DWDM-систем сверхвысокой пропускной возможности. Их воплощение представляет логическое развитие платформы SURPASS hiT 7550 2.05. Система SURPASS hiT 7550 2.05 предоставляет расширяемую пропускную способность до 160 каналов при 10 Гбит/сек по одной оптоволоконной паре. Каждое оптоволокно переносит максимум 160 (длин) волн, 80 в С-диапазоне и другие 80 в L-диапазоне, что означает пропускную способность 1,6 Тбит/сек на оптоволокно и пропускную способность 3,2 Тбит/сек на оптоволоконную пару. Дальнейшие улучшения пропускной способности могут обеспечиваться усовершенствованием системы до более высоких битовых скоростей. Также возможна работа либо в С-диапазоне, либо в L-диапазоне. Существует гладкий путь усовершенствования от 80-ти канальной системы, требующей только компоненты с-диапазона, до 160-ти канальной системы, требующей добавление спектра L-диапазона волн. Системы автономного L-диапазона в частности интересны для применений оптоволокно с нулевой дисперсией (DSF) вследствие более высокой хроматической дисперсии в L-диапазоне. Полностью интегрированное обеспечение межсетевого обмена при мультиплексировании по длине волны высокой плотности с помощью линейных систем Сименс 10 Гбит/сек SDH предлагается для уменьшения дорогостоящих сетевых компонентов. Альтернативно, в сочетании с системой SURPASS hiT 7540 (блока оптического канала), обеспечиваются очень сложные транспонирующие и объединяющие мультиплексорные решения для приспособления ко многим разным поставщикам и типам услуг, т. е. услуги 2.5 Гбит/сек, услуги Интернет-протокола и услуги режима асинхронной передачи. Блок SURPASS hiT 7550 2.05 (OCU) обеспечивать до 32 двунаправленных 10Гбит/сек или 64 двунаправленных 2.5 Гбит/сек каналов на 7-футовую стойку (и удвоенное количество, полагая размещение стативов спинка к спинке) для эффективной интеграции в основную сеть DWDM SURPASS hiT 7550 2.05. Таким образом, система SURPASS hiT 7550 2.05 обеспечивает существенную экономию пространства пола, функциональные затраты (энергопотребление) и затраты на приобретение оборудования.

1.5 Ввод кабеля в обслуживаемые и необслуживаемые регенерационные пункты

Ввод кабеля ОКГТ-МТ-8−0,34/3,5 в здание ШЧ города Херсона осуществляется через шахту, которая оборудована в подвальном помещении здания дистанции связи отделения дороги. Посредством блока асбестоцементных труб с внутренним диаметром 100 мм шахта соединяется с колодцем городской кабельной канализации. Ввод кабеля в здание дистанции связи города Краснодара осуществляется аналогично. В здании дистанции связи кабель заводится на стойку СОЛТ-О.

Ввод кабеля в необслуживаемые регенерационные пункты осуществляется при помощи вводно-кабельных устройств УВК-О.

2. Расчётный раздел

2.1 Размещение необслуживаемых регенерационных пунктов и расчёт затухания регенерационных участков

Расчетная часть работы выполняется с целью определения длины элементарных кабельных участков.

Длины элементарных кабельных участков определяются в соответствии с техническими данными используемых аппаратуры волоконно-оптической передачи и типом применяемых волоконно-оптических кабелей. Расчет длины элементарного кабельного участка (ЭКУ) определяется по двум основным критериям: затуханию оптического волокна и суммарной дисперсии. Расчет выполняется на основании руководящего технического материала (РТМ) Министерства связи России.

2.1.1 Расчёт затухания

Свет по мере распространения в световоде затухает. Потери светового излучения в оптическом волокне можно разделить на:

· потери на поглощение в инфракрасной области спектра, обусловленные хвостами резонансов атомов в кристаллической решетке;

· потери на поляризацию оптического сигнала материалом световода;

· потери на рассеяние Релея, определяющееся главным образом неоднородностями показателя преломления, которые возникают в процессе варки стекла, а также изменении размеров поперечного сечения ОВ, образованием неровностей на границе сердцевина-оболочка;

· потери за счет наличия примесей возникают за счет поглощения энергии на резонансных частотах ионами примесей (в большей степени ионами гидроксильной группы ОНи ионами металлов Fe²⁺, Cu²⁺, Cr³⁺). При этом в области резонансов собственных колебаний ионов примесей имеют место всплески поглощения.

· дополнительные потери на микроизгибах ОВ;

· потери в защитной оболочке возникают за счет того, что при полном внутреннем отражении часть энергии просачивается во внешнее пространство, окружающее ОВ и затухает по экспоненциальному закону;

· потери термомеханического характера, обусловленные различием в температурных коэффициентах удлинения стекла и материала защитной оболочки, в силу чего в ОВ появляются внутренние механические напряжения, приводящие к увеличению затухания оптических сигналов.

· потери в местах сварки строительных длин кабеля (неразъёмных соединений, сростках) и в разъёмных соединениях.

· Необходимо также учитывать ухудшение характеристик компонентов участка трассы со временем.

Исходя из вышеприведенных положений, для инженерных расчетов применяют следующую формулу, которая с достаточной точностью позволяет определить затухание кабельной магистрали:

(2.1.1.1)

Где L — длина кабеля, км;

_св — коэффициент затухания в световодах, дБ/км;

n_ср — число сростков (неразъёмных соединителей);

б_ср — затухание в сростках, дБ;

n_рс — число разъёмных соединителей;

б_рс — затухание в разъёмных соединителях, дБ;

б_t — допуск на температурные изменения затухания оптического волокна, дБ (для территорий СНГ данным параметром пренебрегают);

б_в — эксплуатационный запас, дБ.

Минимальное количество сростков на регенерационном участке определяется как:

(2.1.1.2)

где L_стр — строительная длина кабеля, км.

Максимально допустимая длина регенерационного участка определяется чувствительностью системы передачи и рассчитывается по формуле:

(2.1.1.3)

где L — длина кабеля, км;

Э_max — максимальная чувствительность аппаратуры передачи, Э_max = 35 дБм;

б_з — эксплуатационный запас в ВОСП, необходимый для компенсации потери мощности сигнала, связанной с проведением ремонтных и дополнительных работ на кабеле, ухудшением параметров оптического волокна и аппаратуры приема-передачи, а также других отклонений параметров участка в процессе эксплуатации, б_в = 6 — 10 дБ;

n_рс — число разъёмных соединителей, n_рс = 2;

б_рс — затухание в разъёмных соединителях, б_рс = 0,3 дБ;

б_св — коэффициент затухания в световодах (для кабеля марки ОКГТ-МТ-8−0,34/3,5), б_св = 0,34 дБ/км;

б_сс — затухание в сварных соединениях (сростках), б_сс = 0,05 дБ;

б_t — допуск на температурные изменения затухания оптического волокна, дБ.

Допуском на температурные изменения в расчетах пренебрегаем.

Длина регенерационного участка проектируемой ВОЛП:

кабель связь электромагнитный регенерационный км Таким образом, на расстоянии не более 80 км должны быть установлены оптические усилители EDFA.

Произведем расчет количества оптических усилителей:

(2.1.1.4)

Подставляя в (2.1.1.4) значения L и L_у, получаем:

т.е. необходимо 9 усилителей на протяжении всей проектируемой трассы.

2.1.2 Расчёт дисперсии

Расчет элементарного кабельного участка (ЭКУ) по дисперсии производится при проектировании новых линий связи с целью определения расстояний, через которые устанавливаются регенераторы.

Полное значение дисперсии равно сумме хроматической и поляризационной модовой дисперсии и вычисляется по формуле следующего вида:

(2.1.2.1)

где — полное значение хроматической дисперсии для волоконно-оптической линий связи;

? полное значение поляризационной модовой дисперсии для волоконно-оптической линий связи.

Значение хроматической дисперсии может быть рассчитано по формуле:

(2.1.2.2)

где — коэффициент хроматической дисперсии оптического волокна (пс/нм•км), паспортное значение для волокна в оптическом кабеле ОКГТ-МТ-8−0,34/3,5, пс/нм•км;

? ширина полосы излучения лазерного излучения (нм), паспортное значение оборудования передачи? нм;

? протяженность линии связи (км), км.

Подставляя значения в формулу (2.1.2.2), получим:

пс? значение полной хроматической дисперсии на направлении Москва-С.Петербург при организации сети DWDM по стандартным оптическим волокнам согласно рекомендации G.652.

Для вычисления линии связи, состоящей из нескольких участков, выполняют процедуру статистического суммирования. Общая поляризационная модовая дисперсия линии связи определяется как квадратный корень из суммы квадратов PMD отдельных участков, образующих линию связи по формуле:

(2.1.2.3)

Критерием для максимальной задержки PMD, обеспечивающей необходимый уровень битовых ошибок на приемном оборудовании тракта может служить нормативная таблица 2.1.2.1, разработанная и предложенная МСЭ-Т.

Таблица 2.1.2.1? Максимальное значение PMD для заданной скорости передачи.

Анализируя данные, приведенные в таблице 5.1, и расчетные значения максимальной задержки PMD, можно сделать вывод о том, что расчетные данные не превышают нормативные.

Ввиду очень малого значения поляризационной модовой дисперсии по сравнению со значением хроматической дисперсии значением PMD при расчете T_D можно пренебречь.

2.2 Расчет заземления необслуживаемого регенерационного пункта

Расчет сопротивления заземления НРП производится по формуле:

(2.2.1)

где — удельное сопротивление грунта, Омм;

— длина заземлителя, м;

— диаметр заземлителя, м;

— глубина прокладки, м;

— поправочный коэффициент, .

Подставив соответствующие значения в формулу (2.2.1), получим:

Ом Для II-й климатической зоны необходимо 4 электрода из угловой стали (50×50×5 мм длиной 2,5 м), расположенных в замкнутый контур на расстоянии 5 м друг отдруга. При расчете учитывалась соединительная полоса стали 40×4 мм.

План расположения заземляющего устройства для НРП, расположенного в земле, приведен на рисунке 2.2.1.

Рисунок 2.2.1 — План расположения заземляющего устройства

3. Конструктивный раздел

3.1 Строительство кабельной линии передач

3.1.1 Подготовка кабеля к прокладке

Барабаны с оптическим кабелем поставляются на кабельную площадку, подвергаются внешнему осмотру на предмет отсутствия механических повреждений. Если в результате внешнего осмотра будут выявлены серьезные повреждения барабана или кабеля, должен быть составлен коммерческий акт с участием представителей подрядчика, заказчика и других заинтересованных организаций.

При наличии заводских паспортов производят измерение затухания оптических волн, предварительно просветив их электрическим фонарем.

В случае обрыва оптических волокон или превышения их километрического затухания от установленной нормы для данного кабеля более, чем на 0,6 дБ, должен быть составлен акт и строительная длина возвращена заводу-изготовителю.

Перед прокладкой кабеля ОКГТ-МТ-8−0,34/3,5 проводят проверку электрических параметров кабеля. Производят проверку, а затем измерение сопротивления изоляции. Сопротивление изоляции должно быть на 1 км не менее 100 Ом.

Измерение производят между двумя жилами, а также между жилой и армирующим элементом. Измерения заносятся в протокол входного контроля.

3.1.2 Прокладка кабеля ОКГТ-МТ-8−0,34/3,5

В отличие от медно-жильных кабелей связи, предназначенных для применения на определенных участках сети (первичная, внутризоновая, местная сети связи), ОК связи отличаются практически только допустимыми условиями их прокладки:

· прокладка в кабельную канализацию и специальные (защитные пластмассовые) трубы;

· прокладка в грунтах различных категорий;

· прокладка в грунтах, характеризующихся мерзлотными явлениями;

· прокладка в болотах, на речных переходах, на глубоко водных участках водоемов (озера, водохранилища);

· прокладка на прибрежных и на глубоководных участках морей;

· подвеска на опорах воздушных линий связи, опорах ЛЭП, опорах контактной сети и автоблокировки железных дорог;

· прокладка внутри зданий, в коллекторах и туннелях;

· в зависимости от исполнения ОК условия прокладки могут быть и расширенными (например, для прокладки в кабельную канализацию, специальные трубы, для подвески);

· основными особенностями конструкций ОК, определяющими область их прокладки, являются:

· состав элементов конструкции ОК (наличие или отсутствие гидрофобного заполнения, металлических элементов);

· механические характеристики (в основном допустимые растягивающее и раздавливающие усилия);

· материал наружной оболочки.

· Характерными особенностями конструкций ОК по сравнению с медно-жильными кабелями связи являются:

· малые размеры и масса;

· большая строительная длина (4 — 6 км и более);

· малая величина километрического затухания;

· отсутствие необходимости содержания ОК под избыточным воздушным давлением;

· стойкость к электромагнитным (гроза, ЛЭП и др.) воздействиям (металлические конструктивные элементы используются только в качестве бронепокровов и/или для предотвращения поперечной диффузии влаги (оболочки «АЛПЭТ», «СТАЛПЭТ»).

Прокладка ОК

Прокладка ОК производится с использованием технологий, виды которых определяются проектом, условиями прокладки, типами используемых ОК, используемым оборудованием и др.

Во всех случаях при прокладке не должны превышаться нормируемые нормативно-технической документацией на кабели механические воздействия (в первую очередь усилия растяжения и сжатия), климатические условия (нижняя предельная температура прокладки, как правило, составляет минус 10 °С), допустимые радиусы изгиба ОК (радиус изгиба не должен быть менее 20 наружных диаметров ОК) и т. д.

Прокладка ОК на городском участке сети

При прокладке ОК на городском участке сети, как правило, используется имеющаяся инфраструктура (кабельная канализация, коллекторы, туннели). Трасса прокладки и типы используемых для прокладки подземных сооружений определяются проектом, при этом из соображений пожарной безопасности ОК, прокладываемые в коллекторы и туннели, должны иметь оболочку из материала, не распространяющего горение. В соответствии с действующими нормативными документами, такие исполнения кабелей должны иметь сертификат пожарной безопасности, а в их маркировке должен присутствовать индекс «Н» (не распространяющий горение). Как правило, такие исполнения ОК изготавливаются с оболочкой из специальных композиций полиэтилена, содержащих в качестве наполнителя тригидроксид алюминия Al (OH)3, который при температуре выше 200 °C разлагается на окись алюминия Al2O3 и воду (в виде паров воды), что снижает окружающую ОК температуру до величины ниже точки возгорания, водяные пары способствуют также уменьшения концентрации выделяемых при горении газов.

С целью минимизации риска повреждения ОК в ходе прокладки используемые на трассе прокладки подземные сооружения (трубы и колодцы кабельной канализации, коллекторы и туннели должны быть проверены, при необходимости отремонтированы, трубы прочищены и проверены на проходимость, возможные перепады уровней устранены и т. п.). Как правило, прокладка ОК производится в отдельный канал кабельной канализации или же, с целью более эффективного использования канала, в него предварительно прокладываются до 4 полиэтиленовых труб 32 мм, каждая из которых затем применяется для прокладки в нее отдельного кабеля.

Для прокладки в кабельной канализации, учитывая вероятность повреждения ОК грызунами, наиболее целесообразно использовать ОК с броней из стальной гофрированной ленты или же, при наличии повышенных требований по стойкости к электромагнитным воздействиям (например, на территории электроподстанций), диэлектрических ОК с броней из стеклопластиковых стержней.

При прокладке ОК в кабельную канализацию наиболее широко используется метод затягивания ОК с помощью лебедки, снабженной устройством ограничения тягового усилия, тяговый трос (фал) которой через вертлюг (компенсатор кручения) соединяется с «кабельным чулком», установленным на конце ОК. Тяговая скорость лебедок, как правило, регулируется в диапазоне 0 — 30 м/мин.

При прокладке ОК в кабельную канализацию следует учитывать следующее:

· наличие каждого поворота трассы прокладки на угол 90 °C эквивалентно укорочению длины прокладки на 200 м, при наличии поворотов трассы барабан с ОК по возможности рекомендуется располагать непосредственно с поворотами для снижения тяговых нагрузок на ОК при прокладке;

· секции длиной более 1 км рекомендуется прокладывать с размещением барабана с ОК в середине секции, с прокладкой половины строительной длины ОК в одном направлении, размоткой оставшейся длины ОК на устройство типа «Фигаро» (используемое в технологии пневмопрокладки ОК) или укладки этой длины ОК «восьмерками» на поверхности и последующей прокладки в другом направлении;

· при прокладке ОК следует использовать направляющие устройства (колена, ролики и др.), облегчающие условия ввода ОК в каналы кабельной канализации предотвращающие повреждения ОК в ходе прокладки;

· при прокладке следует контролировать тяговое усилие, которое не должно превышать нормируемого для прокладываемого кабеля. Рекомендуется использовать лебедки, тяговое усилие которых контролируется автоматически или по меньшей мере контролируется оператором;

· при прокладке ОК не следует использовать смазки, поскольку они могут разрушать оболочку ОК, а также «приклеивать» кабели к стенкам канала;

· во избежание попадания внутрь канала кабельной канализации загрязнений и воды ОК относительно канала рекомендуется герметизировать.

Прокладка ОК может осуществляться также каскадным методом, с использованием нескольких последовательно установленных, синхронно работающих тяговых лебедок. В колодцах кабельной канализации ОК должны быть выложены на кронштейнах с допустимым радиусом изгиба и промаркированы.

Прокладка ОК в грунт и через водные преграды

Прокладка ОК в грунт осуществляется аналогично прокладке традиционных медно-жильных кабелей связи, преимущественно с использованием кабелеукладчиков. Как правило, при прокладке используется ОК, содержащий металлические конструктивные элементы только в виде бронепокровов, а также, при постоянном нахождении в воде (прокладка через болота, на речных переходах, на глубоководных участках водоемов и т. п.), с оболочками типа «АЛПЭТ» и «СТАЛПЭТ» .

При прокладке ОК в скальных грунтах, в грунтах с мерзлотными явлениями, на переходах через судоходные реки используются ОК с наиболее высокими значениям допускаемого растягивающего усилия — до 80 кН.

При прокладке ОК на сложных участках трассы (речные переходы, болота, овраги, участки с большим количеством подземных сооружений — газои нефтепроводы и др.) используется метод горизонтально-наклонного бурения, позволяющий осуществить бурение горизонтально-наклонной скважины (с последующим затягиванием в нее защитной трубы и ОК) на длине до 1,2 км на глубине нескольких метров под пересекаемыми препятствиями.

При прокладке кабелей, имеющих металлические конструктивные элементы, следует предусматривать меры защиты от электромагнитных воздействий (гроза, ЛЭП, электрифицированные железные дороги) в соответствии с действующими нормативными документами.

Прокладка ОК на морских и прибрежных участках (как правило, начиная с глубин 6 м) осуществляется специализированных кабельным судном. Конструкция ОК определяется его назначением и условиями прокладки, в частности, на протяженной линнии связи ОК содержит медные жилы для обеспечения дистанционного электропитания усилителей (регенераторов).

Учитывая, что при прокладке ОК на прибрежном участке имеется высокая вероятность повреждения кабеля из-за приливных воздействий и жизнедеятельности человека, к ОК для прокладки на этом участке предъявляются наиболее высокие требования по механической стойкости, а сама прокладка ОК производится преимущественно с заглублением ОК в грунт, с применением подводных кабелеукладчиков.

Протяженность кабельной трассы составляет:

· по существующей кабельной канализации в черте города — 20 км;

· непосредственно в грунте за чертой города — 643 км;

· кабель прокладывается:

· в городской черте — по существующей кабельной канализации;

· за городской чертой — непосредственно в грунт.

Прокладка кабеля по существующей кабельной канализации осуществляется ручным способом с применением механизированных средств. Прокладка кабеля в грунт осуществляется бестраншейным способом при помощи ножевых кабелеукладчиков.

В кабельной канализации кабель прокладывается как по свободным, так и по занятым каналам без применения полиэтиленовой трубы. Максимальное тяговое усилие при прокладке может быть от 1200 до 3000 Н. В первом случае на лебедке устанавливают усилие расцепления 110 кг, во втором — 200 кг. Радиус изгиба кабеля должен быть не менее 20 его наружных диаметров.

По окончании прокладки одной строительной длины кабеля откапывают котлован размером 3000×2000×1500 мм. Концы строительных длин кабеля в местах стыка должны иметь запас 8 м, необходимый для монтажа муфт.

Перед прокладкой оптического кабеля в кабельной канализации производят заготовку каналов стальной оцинкованной проволокой диаметром 3 мм или тросом с применением стеклопрутка, полиэтиленовой трубы и винтовых палок.

3.1.3 Монтаж кабеля ОКГТ-МТ-8−0,34/3,5

Типовые значения строительных длин ОК составляют в настоящее время 2, 4 и 6 км. В связи с этим только при сооружении локальных оптических сетей с использованием ОК, а также при сооружении коротких соединительных оптических линий можно обойтись без монтажа соединительных муфт на стыках строительных длин ОК, ограничиваясь только концевой заделкой ОК.

Так же, как и в традиционных сетях связи на основе медно-жильных кабелей, в оптических сетях используются неразъемные и разъемные соединения ОВ.

Сращивая два ОВ, стандартный диаметр по оболочке которых составляет 125±1 мкм, необходимо выполнить их соединение с микронной точностью, обеспечивая при этом следующие основные требования:

· простота монтажа (должны применяться простые технологии, с использованием инструмента и оборудования, требующего небольшой период обучения);

· низкие вносимые потери (оптические сети основываются на применении ОК с очень низкими потерями, поэтому потери, вносимые сростками ОВ и оптическими соединителями, также должны быть низкими; типичные значения потерь, вносимых сварными соединениями ОВ, составляют 0,03 дБ, типичные значения потерь, вносимых оптическими соединителями, составляют 0,2 дБ);

· хорошая повторяемость (многократная расстыковка и стыковка вновь оптического соединителя не должна приводить к заметному увеличению вносимых потерь);

· экономичность (стоимость сварного соединения ОВ составляет около 1,5 долларов США, хотя и требует наличия сварочного аппарата стоимостью около 20 тыс. долларов США).

С учетом указанных выше факторов преимущественное применение при монтаже ОВ получила техника сварного соединения, как обеспечивающая наиболее высокие требования в части вносимых потерь, механических характеристик и надежности. Следует отметить, что механический оптический соединитель или разъемный оптический соединитель имеют стоимость всего лишь на порядок выше сварного соединения ОВ и требуют применения недорого монтажного инструмента, однако по надежности существенно уступает сварному соединению, в таком соединении могут иметь место воздушные или механические включения. Поэтому механические соединители используются в основном при аварийно-восстановительных работах и, в ряде случаев, в локальных оптических сетях, разъемные оптические соединители — исключительно для концевой заделки волокон ОК.

Процесс сварного соединения ОВ содержит следующие основные этапы:

· снятие защитного покрытия с концов сращиваемых ОВ;

· подготовка торцов ОВ (скалывание);

· установка ОВ в сварочный аппарат и их юстировка;

· сварка ОВ электрической дугой между двумя электродами;

· контроль качества сварки ОВ.

Защита и укладка сварного соединения ОВ

При соединении ОВ в сварочных аппаратах используются два основных метода юстировки: юстировка по оболочке и юстировка по сердцевине ОВ.

Юстировка по оболочке ОВ — пассивный вид юстировки, который осуществляется с помощью V-образных направляющих, фиксирующих концы сращиваемых ОВ. Как правило, такой вид юстировки используется для сварки ОВ на городских и локальных сетях, где не предъявляется высоких требований к вносимым сварным соединением потерям.

Юстировка по сердцевине ОВ производится автоматически, с помощью микропроцессора, шаговых двигателей и прецизионных элементов привода (как правило, на основе пьезоэффекта), обеспечивая юстировку в трех направлениях: по горизонтали, по вертикали, по оси. Она, как правило, осуществляется с использованием одной из систем контроля: системы «LID» (Local light Injection and Detection) — система юстировки с помощью местного ввода и обнаружения света) или системы «PAS» (Profile Alignment System) — система юстировки по профилю.

Принцип работы системы «LID» — ввод оптического сигнала через оболочку (за счет изгиба ОВ) одного из сращиваемых ОВ и прием оптического сигнала оболочку (за счет из гиба ОВ) другого из сращиваемых ОВ, обработка принимаемого оптического сигнала микропроцессором и последующая отработка сигналов управления микропроцессора исполнительными устройствами.

Принцип работы системы «PAS» — оценка видеоизображений профилей сращиваемых ОВ в двух перпендикулярных направлениях с помощью коллимированного источника света, оптической системы и двух видеокамер, обработка данных микропроцессором и последующая отработка сигналов управления микропроцессора исполнительными устройствами.

Современные сварочные аппараты управляют процессом сварки с учетом контролируемых параметров внешней среды: температуры, влажности, атмосферного давления и т. д., содержат установленные производителем программы управления процессом сварки для основных типов выпускаемых ОВ и ОВ специальных типов, а также обеспечивают возможность установки дополнительно собственной индивидуальной (характерной пользователю) программы сварки ОВ. Имеется также возможность ввода пароля доступа для изменения параметров сварки и др.

Следует отметить, что на процессе сварки сказываются также такие факторы, как:

· эффект самоцентрирования (влияние сил поверхностного натяжения расплава стекла);

· эксцентриситет сердцевины ОВ;

· качество поверхности торцев ОВ;

· качество подготовки ОВ (наличие микротрещин);

· чистота (отсутствие загрязнений) V-образных ложементов ОВ;

· термические характеристики ОВ;

· качество электродов.

При изготовлении ОВ имеют место определенные отклонения от номинальных размеров, поскольку невозможно изготовить два абсолютно идентичных ОВ. Допуски составляют часто всего лишь тысячные доли миллиметра, однако и столь незначительные отличия могут повлиять на потери сростка ОВ. В общем на величине вносимых сростком ОВ потерь сказываются как отличия геометрических характеристик ОВ, так и погрешности юстировки и монтажа ОВ.

Могут быть отмечены следующие основные отличия геометрических характеристик ОВ, сказывающиеся на оптических потерях сростка:

· различие диаметров модового поля;

· различие цифровой апертуры;

· различие диаметров сердцевины;

· различие диаметров оболочки;

· некруглость сердцевины и/или оболочки;

· неконцентричность сердцевины относительно оболочки.

К основным погрешностям юстировки и монтажа ОВ могут быть отнесены:

· радиальное смещение;

· осевое смещение;

· угловое смещение;

· загрязнение поверхности торцев ОВ;

· плохое качество скола ОВ;

· неоптимальный для данного типа ОВ режим сварки.

Проблема монтажа ОВ возникла сразу же при начале практического применения ОК и на первых порах, когда не имелось специализированного оборудования для сращивания ОВ, и решалась путем выполнения механических соединений ОВ — путем заделки их прототипами современных оптических соединителей, с индивидуальной ручной юстировкой соединяемых ОВ непосредственно на месте их монтажа под контролем микроскопов. С целью снижения потерь из-за наличия воздушного включения на стыке ОВ в соединение него вводился иммерсионный гель или оптический клей.

Разработка сварочных аппаратов для одномодовых ОВ велась с целью обеспечения минимальных вносимых потерь за счет максимально более точного соединения ОВ по сердцевине, поскольку на первом этапе освоения производства одномодовых ОВ имелись достаточно большие погрешности в их геометрии. Соответственно были разработаны системы юстировки ОВ типа «LID» и «PAS», в основном используемые и в современных типах сварочных аппаратов. Лидерами в производства аппаратов для сварки ОВ в настоящее время являются японские и западноевропейские фирмы («Fujikura», «RXS», «Ericsson» и др.).

Учитывая изложенное, существенное значение для выполнения сварного соединения ОВ с заданными характеристиками имеет выбор соответствующего типа сварочного аппарата, а также своевременность и качество его регламентного обслуживания.

Монтаж ОК осуществляется с использованием специальных конструкций муфт и оконечных кабельных устройств, обеспечивающих герметизацию кабелей, механическую защиту и укладку запасов длин оптических волокон и их сростков.

Вне зависимости от способа прокладки ОК (непосредственно в грунт, в ЗПТ, в кабельной канализации, подвеска на опорах) монтаж муфт на стыках строительных длин ОК осуществляется в специально оборудованных мобильных лабораториях для монтажа и измерения ОК. Это обеспечивает удобство выполнения монтажных работ и соответствие требованиям по климатическим условиям и технологии монтажа (в частности, предотвращение температуро-зависимых напряжений волокон в сростках), поскольку на качестве сварного соединения могут сказываться такие условия внешней среды, как температура, влажность, атмосферное давление, ветер. Соответственно в ходе прокладки ОК на стыках строительных длин должен предусматриваться необходимый технологический запас ОК (величиной не менее 6 м), обеспечивающий подачу концов ОК внутрь мобильной лаборатории для осуществления его монтажа.

В качестве оптических муфт преимущественно используются муфты тупиковой конструкции, обеспечивающие возможность ввода в них не менее трех ОК (с учетом требований, предъявляемых аварийно-восстановительными работами), а также возможность выводов проводов к контрольно-измерительным пунктам (КИП) от металлических бронепокровов (или металло-пластмассовой оболочки) ОК. Муфты должны отвечать целому ряду технических требований, в том числе требованиям герметичности, прочности заделки ОК, укладки оптических волокон с допустимым радиусом изгиба и т. д. Немаловажным эксплуатационным требованием к оптической муфте является обеспечение возможности ее вскрытия и последующей герметизации без необходимости применения расходных материалов.

Размещение запасов длин и оптических муфт на ОК производится:

· на ОК, прокладываемых в грунт — непосредственно в грунте, с укладкой запаса длины ОК в виде бухты с допустимым радиусом изгиба, внутри которой располагается оптическая муфта. С целью предотвращения повреждения ОК при необходимости доступа к муфте в ходе эксплуатации бухту ОК и муфту следует защитить от последующих (при откопке муфты) механических воздействий шанцевого инструмента с помощью листового материала (металл, шифер и т. п.);

· на ОК, прокладываемых в кабельной канализации — в смотровых устройствах кабельной канализации (кабельных колодцах), с креплением бухты ОК и муфты в колодце;

· на ОК, прокладываемых в ЗПТ, осуществляется в пунктах доступа (смотровых устройствах), устанавливаемых на стыках строительных длин ОК, в которые вводятся ЗПТ;

· на ОК, подвешиваемых на опорах воздушных линий связи, ЛЭП, опорах контактной сети и автоблокировки железных дорог — непосредственно на опорах (на высоте несколько метров от грунта), с креплением бухты ОК и муфты к опоре.

С целью упрощения обнаружения местоположения муфты в процессе эксплуатации поверх устанавливаемых в грунт муфт, пунктов доступа на ЗПТ, на участках поворота трассы, на пересечениях с подземными сооружениями поверх таких размещаемых в грунте устройств рекомендуется предусматривать установку электронных маркеров.

Концевая заделка ОК в объектах связи производится с помощью оптических оконечных кабельных устройств шкафного или стоечного исполнения, устанавливаемых в непосредственной близости от оборудования системы передачи в ЛАЦ.

Одномодовые оптические волокна ОК, вводимого в это устройство, соединяются сваркой с одноволоконными станционными оптическими шнурами типа «pigtail», армированными на одном конце оптическими соединителями. Армирование многомодовых оптических шнуров оптически ми соединителями производится непосредственно на месте или же, аналогично монтажу одномодовых оптических волокон, сваркой с многомодовыми оптическими одноволоконными шнурами типа «pigtail» .

Соединители шнуров типа «pigtail» крепятся на панели соединений устройства, и соединяются с помощью шнуров типа «patchcord» (армированы оптическими соединителями с обоих концов) с портами ввода/вывода оптических сигналов оборудования системы передачи.

3.1.4 Устройство переходов через шоссейные дороги и водные преграды

Чтобы не прекращать движения транспорта во время строительства кабельной линии, на пересечении трассы с шоссейными и железными дорогами кабели, как правило, укладывают в предварительно заложенные под проезжей частью трубы. Укладка труб, в основном, асбоцементных или пластмассовых, обычно выполняется способом горизонтального бурения грунта. Прокладываемые под железными дорогами асбоцементные трубы для повышения их изоляции предварительно покрываются горячим битумом. Концы труб должны выходить не менее 1 м от края кювета и лежать на глубине не менее 0,8 мм от его дна. Изображено на рисунке 3.1.4.1.

Рисунок 3.1.4.1 — Устройство сложных переходов через шоссейную и железную дороги.

Бурение грунта и затяжка труб осуществляется гидравлическим буром, бурильно-шнековой установкой или пневмопробойником. Процесс бурения состоит в следующем.

С помощью гидравлического блока цилиндров и насоса высокого давления в грунт заталкивается стальная штанга, состоящая из отрезков длинной 1 м, навинченных друг на друга по мере продавливания, рисунок 3.1.4.2. После выхода на противоположную сторону шоссе (или железной дороги) конца первой штанги с навинченным наконечником, последний заменяют расширителем, который протягивают в обратном направлении; при этом в грунте в результате его уплотнения образуется канал. Вслед за расширителем в канал заталкивают трубы, что обычно удаётся при ширине перехода до 12 м. При более широких переходах трубы затягивают в канал с помощью разборной штанги при ёё обратном движении. Для этого штангу проталкивают на противоположную сторону перехода, на ёё конец надвигают отрезок трубы, которую закрепляют с помощью шайбы и гайки. Концы труб после их прокладки на переходах немедленно закрывают пробками для предохранения от засорения. Максимальная длина для бурения БГ-3 40 м, а для П-46−01 50 м.

Рисунок 3.1.4.2 — Прокладка трубопровода с помощью гидравлического бура Проектируемый участок на своем пути пересекает реку. Кабель может быть проложен с помощью кабелеукладчика или плавучих средств, а в зимнее время со льда. На судоходных и сплавных реках при глубине до 8 метров кабель заглубляется в дно реки не менее, чем на 1 метр, на несудоходных — на 0,7 метров. В береговой части до места стыка с подземным подводный кабель углубляется на 1 метр. Прокладка кабеля в данном случае может осуществляться с помощью обычного кабелеукладчика. Прокладка кабеля кабелеукладчиком в дно реки возможна при пологих берегах, гладком профиле реки. Кабелеукладчик обычного типа может применяться при прокладке кабеля через реки шириной до 200 метров и глубиной до 8 метров при скорости течения реки до 15 м/с.

Ножевым кабелеукладчиком прокладка кабеля через водные преграды, проводятся после предварительного обследования дна реки. Если трактора непосредственно по реке пройти не могут, то тяговые усилия на кабелеукладчик от тракторов или лебедки передается при помощи длинных тросов. На крупных берегах, слабых грунтах производится укрепление кабелей путем укладки их в зигзагообразную траншею до 50 метров. При устройстве переходов через реки особое внимание уделяется предварительной проверке герметичности и электрических характеристик кабеля.

3.1.5 Измерения кабеля ОКГТ-МТ-8−0,34/3,5

При приемке кабеля от заказчика рефлектометром измеряют оптические волокна только на барабанах, которые имеют внешние повреждения или предельные значения затухания по паспорту хотя бы у одного ОВ. Результаты записывают в произвольной форме (в сдаточную документацию не входят) и принимается решение о возможности прокладки этого кабеля.

Перед прокладкой ОК на каждой строительной длине рефлектометром измеряют затухания всех ОВ. Результаты записывают в форму (таблицу) паспорта линии. Туда же заносят значение длины ОК из паспорта барабана и результат ее измерения рефлектометром. Измерения желательно проводить при условиях, указанных в паспорте (длина волны, индекс или коэффициент скорости распространения, длительность зондирующего импульса и т. д.). Если эти условия обеспечить нельзя, это учитывают при сопоставлении паспортных данных с измеренными.

После прокладки ОК на каждой строительной длине проводят контрольные измерения затухания всех ОВ. Результаты измерений длины проложенного ОК и затухания записывают в отдельную форму (таблицу) паспорта линии. Туда же записывают маркерное (по меткам на кабеле) значение длины на конце проложенной линии.

После прокладки каждой строительной длины ОК мегометром или другим прибором, обеспечивающим необходимые требования, измеряют электрическое сопротивление изоляции шланга между броней и «землей». Результаты записывают в соответствующую форму паспорта линии.

Для монтажа муфт должны, по возможности, применяться устройства, закупаемые по контракту на строящуюся линию. Однако монтажная организация вправе использовать иные устройства, обеспечивающие требуемое качество и надежность соединений ОВ. Результат затухания сростка 0 В записывается в очередную форму по показаниям сварочного устройства.

После укладки сростка в кассету рефлектометром проводят контрольное измерение его затухания. Если оно не превышает 0,05 дБ и расхождение показаний рефлектометра и сварочного устройства — в пределах погрешности измерений, сращивание 0 В считается завершенным. В противном случае проводят дополнительные, но не более 4, сращивания этих волокон до получения заданного (0,05 дБ) уровня затухания сростка. В таблицу записывают все значения, а внизу — кабельные метки длины на входе и выходе из муфты.

После монтажа каждой муфты (путем так называемого «наращивания» длин) рефлектометром измеряют затухания всех ОВ с фиксацией затухания мест сростков и расстояний до муфт. После соединения 3 — 5 строительных длин проводят их измерения рефлектометром с двух сторон (допускаются измерения «по шлейфу»). Положения муфт заносят в соответствующую таблицу (форму) паспорта.

На каждом полностью смонтированном регенерационном участке линии все ОВ измеряют рефлектометр ром с двух сторон. Значения длин и затуханий записывают в таблицу (форму), паспорта.

Последние измерения следует выполнять, по возможности, теми рефлектометрами, с которыми будут работать на линии, а результаты записывать на магнитный носитель или во внутреннюю память рефлектометра. В память вносят и измеренные ранее данные о муфтах: их расстояния, затухания ОВ. Сохраненную информацию, используют потом для сопоставления рефлектограмм.

На промежуточных этапах работы допускаются любые рефлектометры, обеспечивающие требуемые значения параметров. Как правило, работающие на более коротких участках рефлектометры на много дешевле и: удобнее в эксплуатации.

3.1.6 Фиксация трассы кабельной линии передач

На прямолинейных участках трассы замерные столбики устанавливаются на расстоянии 250 — 300 м. Замерные столбики ставят:

· в местах монтажа соединительных муфт;