合武铁路漏缆监测系统的开发与应用

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇合武铁路漏缆监测系统的开发与应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘 要：随着我国高速铁路相继开通，GSM-R系统得到了广泛的应用，在山区为了解决隧道内无线场强的覆盖问题，GSM-R的光纤直放站也得到了广泛的应用。铁路系统严格的安全管理和长大隧道实际地理环境都给漏缆设备的检修带来了一定的困难。为了实现对隧道内漏缆运用质量的监测，克服现场测试和检修的客观困难，我们在合武客专大别山地区隧道群，利用既有直放站系统开展对漏缆运用质量的监测实验，通过近一年的运用实验，利用较小的投入成功实现了对漏缆运用状态的实时监测。本文通过对现有光纤直放站系统的改造实现对隧道内漏缆运用质量的检测，从设计原理、关键参数和网络结构等方面进行了详细的介绍。

关键词：漏缆；监测；参数

中图分类号：TP 文献标识码：A

1 系统需要实现的监测目标

漏缆监测系统主要是通过对既有的光纤直放站系统进行改造，实现对漏缆的监测。通过设置监测数据的变化阈实现对漏缆运用质量的实时监测报告，系统主要具备以下功能：

1.1 能对漏缆的特性参数进行实时的监控。

1.2 当漏缆特性参数数值超出变化阈时，系统会自动发出报警提示。

1.3 监测数据能通过既有直放站网管系统实时上传到网管中心。

1.4 各类参数门限值和告警门限值可设置。

1.5 具备实时数据曲线分析功能。

1.6 测试数据可保存、可导出。

2 系统的工作原理

系统的简单工作原理就是利用光纤直放站漏缆采取邻站末端相连的连接特点，在两个相连的直放站系统间分别加装测试信号发射和接收模块，通过分析接收到的测试信号电平来实时判断漏缆的性能参数。对于在隧道两端的漏缆，可以采取漏缆末端加装测试信号发射模块或者采取驻波比检测法来实现对漏缆的实时监测。具体两种漏缆监控系统分别由以下两种方法实现：

2.1 设备内置漏缆监控模块

内置漏缆检测模块直接安装在既有直放站系统内，工作电压采取和既有系统统一的电压，系统采取模块化设计。监测信息统一汇接到现有的管理网络中。模块包含一个导频发射机和一个导频接收机。为了实现多段检测同一模块内的发射机和接收机采用不同的频率，两成对的收发模块采用相同的工作频率。发射模块的监测导频信号通过耦合器工作信号合并后经功分器发射到漏缆上，在漏缆的另一端的邻站远端机的导频接收机接收监测导频信号，通过测量取得通过漏缆衰减后的电平。在系统中设置相应的告警门限，当接收的监测导频电平下降到一个设置的允许数值时上报告警信息。其原理见图1。

2.2 设备外置漏缆监控模块

外置漏缆监测模块用于对只有一端接有远端机的漏缆进行监测，该设备包含导频发射及接收模块，被安装于与远端机同侧。通过远端机提供电源并通过远端机已有网管通道上传漏缆监测及告警数据，实现对漏缆的实时监测功能。通过导频发射模块发射预先已设定频点的导频信号，同时使用导频接收模块接收漏缆中反射回的导频的信号，通过特定算法对漏缆相关性能进行监测。当接收的反射导频信号电平上升到一个设置的极限数值时告警被触发。原理见图2。

3 发射频率的选取和接收门限的测算

系统监测信号的选取和系统门限值的设置是否合理是系统检测和报警功能能否发挥作用的关键所在。为了能很好的实现监测功能，监测信号频率要选取贴近漏缆传输的有效工作频带，且不对现有系统的工作频带造成干扰。门限电平的选取要充分考虑各类线缆材质的正常损耗，即能在线缆出现异常损耗时及时告警，又不会因为过敏误动而产生假告警。

3.1 检测信号频率的选择

铁路GSM-R系统使用的频率为885-889MHz和930-934MHz，根据漏缆传输特性，兼顾与既有系统频率的统一，同时适当考虑频道的间隔，检测信号的频率采用868-870MHz，在该频段内设置电缆监控器频率频道号为ch1～ch79， ch1 = 868.000 MHz，各频道间隔 = 25 kHz，多频道的设置有利于减少实际测试中相邻区段间的干扰，也有利于该技术在较大的光纤直放站系统中的运用。

3.2 告警门限的设置

按设计原理可得接收端接收电平公式如下：

接收电平=发射电平-漏缆损耗-跳线损耗-接头损耗

一般馈线及器件衰耗：（1）漏缆百米损耗大约为2.3dB。（2）1/2馈线百米损耗大约为6.9dB。（3）7/8馈线百米损耗大约为3.5dB。（4）13/8馈线百米损耗大约为2.4dB。（5）功分器衰减大约为3dB。（6）耦合器衰减大约为1dB。（7）每个接头一般损耗为0.1dB（以上参数因各厂家产品不同而不尽相同，测算时应以具体厂家标准为准）。

根据现有光纤直放站的发射功率，选取检测信号发射端功率电平为 -15dBm，由此可算出一段1公里长的漏缆的告警门限：

总的损耗=20*6.9%+1000*2.3%+20*6.9%=25.76dB

因为发射功率为-15 dBm，所以正常接收功率电平为-15-25.76=-40.76 dBm，监控门限应留有5 dBm余量，这样门限就设置为-45.76 dBm

4 管理系统组成

网络管理系统如图3主要通过现有的直放站网管系统增加漏缆监测部分软件模块，各分监测单元将监测数据发送给远端机的处理模块，处理模块通过光纤传送给近端机，近端机通过现有的网络系统直接传送给网管中心处理。网管中心的各类控制信号按照反向的业务流程传送到各远端机的监测模块。

5 系统的主要特点

5.1 该系统实现了对隧道内漏缆的实时监测，减少了现场的维护和测试工作量，克服了客专铁路安全管理的客观条件对维护工作的限制。

5.2 系统监测的数据贴近在用系统的真实值，系统可按曲线分析系统的数据变化量。

5.3 系统改造的投入较小，施工相对简单，无需另加电源等附属设备，适合大面积推广。

5.4 系统的检测原理具有通用性，适用于其他直放站系统（如铁路450M无线通信系统）的漏缆监测。

5.5 合理门限值的设置实现了系统及时告警，为各类故障的处理提供出准确的信息。

6 系统的应用

通过大量的测试和实验，目前该系统已经在合武客专铁路大别山隧道群全面应用，系统自开通使用以来发现漏缆性能下降事件2件，取得了良好的运用实效。该系统通过对现有GSM-R直放站系统的改造实现了对漏缆的实时监控，为确保高速铁路的通信安全发挥了应有的作用。

参考文献

[1]铁路GSM-R维护规程.

[2]COMLABO产品说明书