книги из ГПНТБ / Гроднев, И. И. Линейные сооружения связи учебник

рять предъявляемым требованиям. Поэтому проверка кабеля и других линейных устройств на их надежность, т. е. пригодность для длительной эксплуатации, является необходимой.

Разумеется, качественное определение надежности для оценки кабеля является недостаточным, для этого необходимо иметь коли­ чественные характеристики. Количественные характеристики на­ дежности требуются и для линий, уже находящихся в эксплуата­ ции, например, для сравнительной оценки различных кабельных магистралей между собой, для оценки одного и того же типа и кон­ струкции кабельной линии в различных условиях работы, для сравнительной оценки различных типов линий, наприйер кабель­ ной и радиорелейной и т. п.

Таким образом, .понятие надежности относится как к отдель­ ным кабельным изделиям, так и к кабельной линии в целом. При этом проверка на надежность непосредственно кабеля в отдельных строительных длинах, а также и разного рода кабельных изделий должна производиться предприятиями, их изготовляющими, кото­ рые обязаны гарантировать заданную надежность того или иного изделия в определенных условиях их работы. Такая проверка и га­ рантия определяются соответствующей документацией на тот или иной вид изделия.

Проверка надежности действующей кабельной линии произво­ дится по данным эксплуатационной статистики, которая может быть использована и для ориентировочных расчетов ожидаемой надежности проектируемых линий.

8.10. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАДЕЖНОСТИ

Под надежностью понимается свойство кабельной линии вы­ полнять заданные функции, т. е. обеспечивать возможность пере­ дачи требуемой информации с установленным качеством в течение требуемого промежутка времени. Для выполнения этого условия необходимо’, чтобы линия сохраняла установленные нормами элек­ трические и механические характеристики в течение всего времени работы.

Одним из важнейших понятий в теории надежности является отказ. Применительно к линии связи под отказом понимается по­ вреждение с перерывом связи, вызвавшее прекращение связи по группе каналов или по одному каналу, являющемуся единствен­ ным на данном направлении. Такое повреждение считается ава­ рией.

Кроме термина отказа, в теории надежности применяется тер­ мин неисправность. Под неисправностью в широком смысле следует понимать такое состояние кабельной линии, при котором она не удовлетворяет хотя бы одному из предъявленных к ней требова­ ний. Так, нарушение перепаек свинцовых оболочек кабелей при защите их от электрокоррозии является неисправностью, которая хотя и не вызывает в данный момент отказа, но снижает эффѳк-

тивность защиты и тем самым понижает вероятность его безотказ­ ной работы. Пришедшие в негодность надписи на замерных стол­ биках также являются неисправностью, так как в результате ухуд­ шается эксплуатация. Таким образом, не всем неисправностям со­ путствуют отказы (повреждения, аварии), но «се они, как бы не­ значительны не были, в той или иной степени понижают надеж­

новлена. Поэтому для кабеля весьма важное значение имеет воз­ можность его быстрого восстановления в случае возникновения по­ вреждения, т. е. его ремонта. Эту возможность в теории надежно­ сти принято оценивать ремонтопригодностью.

Ремонтопригодность кабельной линии характеризуется сте­ пенью пригодности к предупреждению, нахождению и устранению повреждений, очевидно, от этой характеристики также будет за­ висеть надежность работы линии.

Для количественной оценки надежности используют определен­ ные характеристики, которые позволяют выразить надежность в цифровых показателях.

Для линий, находящихся в эксплуатации, для расчета количе­ ственных характеристик надежности используются два основных показателя: плотность повреждений с перерывом связи и среднее время восстановления связей.

казе).

Для более полной оценки качества работы линии следует учи­ тывать не только повреждения с перерывом евши, но и 'все другие повреждения без перерыва связи (неисправности). Для этого пользуются дополнительными показателями, а именно плотностью повреждений без перерыва связи и средним временем полного ус­ транения повреждений. Плотность повреждений без перерыва свя­ зи, являясь показателем неисправностей, позволяет своевременно

— 514 —

принимать меры по их устранению и тем самым предупреждать отказы. Для этого необходимо тщательно анализировать причины и характер нѳиісиріа'віноістей и на основе этого анализа отставлять план профилактических работ.

Плотность повреждений без перерыва связи

Учет и анализ полного времени устранения повреждений позво­ ляет выявить причины, затрудняющие ликвидацию повреждений, и наметить мероприятия по их устранению.

По рассмотренным показателям можно делать выводы об улуч­ шении или ухудшении работы кабельной линии, а анализируя ха­ рактер я причины отказов и неисправностей, принимать соответ­ ствующие меры по их уменьшению и снижению времени их устра­ нения. Однако они не являются общепринятыми при оценке на­ дежности различных систем и изделий, поэтому ими трудно поль­ зоваться для сравнительной оценки надежности, например, линей­ ных и станционных сооружений или для подсчета общей надеж­ ности магистрали. Поэтому для полной оценки надежности кабель­ ных линий применяет общепринятые характеристики, к которым относятся: интенсивность отказов; параметр потока отказов; сред­ нее время между отказами, или иначе, наработка на отказ; сред­ нее время восстановления связей; коэффициент готовности. В от­ дельных случаях может определяться вероятность безотказной ра­ боты за интересующий промежуток времени и коэффициент про­ стоя.

Сравнительную оценку надежности различных типов кабельных линий или различных магистралей по вышеуказанным показате­ лям принято производить на приведенную длину трассы линии в 100 км, как при однокабельных, так и двухкабельных системах. Од­ нако такая оценка в необходимых случаях, в зависимости от на­ добности, может рассчитываться на любую длину трассы.

где 8760 — количество часов в течение года;

100 — длина трассы, км, на которую определяется плотность повреждений т.

Параметр потока отказов определяется на всю длину трассы: для однотипной кабельной линии, проходящей в примерно одина­

Для линии, состоящей из участков с различными типами кабе­ лей или из участков с различными местными условиями:

Lh L2, ..., Lk — длины трасс участков линии с соответствующей интенсивностью отказов.

Среднее время восстановления связей определяется по ф-ле

(8.6). При необходимости может определяться среднеквартальное или среднемесячное время восстановления, в этом случае прини­ мается N, равное количеству отказов соответственно в течение квартала или месяца.

Среднее время между отказами (наработка на отказ) представ­ ляет среднее число часов исправной работы линии между двумя соседними отказами, взятыми за определенный календарный срок эксплуатации:

Коэффициент готовности определяется как отношение суммар­ ного времени исправной (безотказной) работы к общему времени исправной работы и восстановления за один и тот же период экс­ плуатации:

П

У Т ,

где Тэ — общее время (календарный срок), за которое определяет­ ся коэффициент готовности;

- 516 -

Тв — общее время, затраченное «а восстановление связей за тот же календарный срок. Остальные обозначения прежние.

Вероятность безотказной работы за принятый промежуток вре­

Л — параметр потока отказов.

Иногда для сравнительной оценки надежности отдельных маги­ стралей между собой бывает удобно воспользоваться коэффици­ ентом простоя, который определяется через коэффициент готовно­ сти из выражения

8.11. ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ ОТДЕЛЬНЫМИ КОЛИЧЕСТВЕННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ НАДЕЖНОСТИ И ОЦЕНКА ИХ ДОСТОВЕРНОСТИ

Количественные характеристики надежности взаимно связаны между собой, что позволяет при знании одной определить значе­ ние другой. Среднее время между отказами можно определить, зная плотность повреждений и среднее время восстановления свя­ зей, по которым среднее годовое время между отказами на 130 км трассы определится

где N — число отказов на всей длине трассы линии за определен­ ный промежуток времени (календарный срок);

lAt — величина промежутка времени, выраженная в часах. Имея в виду, что время исправной работы кабельной магистра­

ли значительно больше по сравнению с общим временем простоя, расходуемого на восстановление связей, с достаточным приближе­

—517 —

нием можно считать

Имея в виду (8.19), вероятность безотказной работы за Прошежу-

ток времени t определится

t

Коэффициент готовности на 100 км трассы через плотность повре­ ждений и среднее время восстановления получим

или через среднее время безотказной работы и среднее время вос­ становления на всю длину трассы магистрали

(8. 22)

Все рассмотренные количественные характеристики рассчитыва­ ются как средние статистические за тот или иной промежуток вре­ мени. Ограниченность статистических сведений приводит к невоз­ можности указать точное, достоверное значение того или иного па­ раметра. Действительные значения могут отличаться как в боль­ шую, так и в меньшую стороны. Пределы возможных отклонений средних значений принято называть доверительными границами, а

их достоверность доверительной вероятностью.

Достоверность количественных характеристик надежности уве­ личивается с увеличением количества статистических данных, на основе которых они рассчитываются. Доверительные границы рас­ считанных средних статических характеристик, как случайных ве­ личин, распределенных по экспоненциальному закону, могут быть найдены по формулам:

йі и «г — коэффициенты соответственно верхних и нижних до­ верительных границ, определяемые по табл. 8.1 и 8.2.

Указанные в табл. 8.1 и 8.2 коэффициенты доверительных гра­ ниц могут быть использованы при определении верхних и нижних границ времени безотказной работы Гв и Тн и времени восстанов­ ления /Вв и /внЗная Тв и Гн, tBB и tBH, по ф-лам (8.20) и (8.22) мо­ жно определить верхние и нижние границы P(t) и Кт, для этого следует в ф-лы (8.20) и (8.22) подставить вместо Г0 и tB соответ­ ственно Т в, Г н И tBB, tBн.

— 518

—519 —

8.12. ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА НАДЕЖНОСТЬ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ СВЯЗИ

Анализ характера и причин повреждений кабельных линий связи показывает, что надежность их работы зависит от много­ численных факторов, влияющих на исправную работу линии. По характеру действия все факторы можно разделить на конструк­ тивно-производственные и эксплуатационные.

К группе конструктивно-производственных относятся факторы,

связанные с разработкой, проектированием и изготовлением от­ дельных изделий и устройств, составляющих кабельную линию (кабеля, соединительных муфт, оконечных заделок, систем конт­ роля и т. п.).

работы будут отличаться от условий работы кабеля, проложенно­ го в канализации, условия работы подводных кабелей отличаются от условий работы подземных; кабели, прокладываемые вдоль электрифицированных железных дорог, имеют свои отличительные условия работы, требующие для обеспечения надежной связи по­ вышения защитного действия их оболочек и т. д. От того, насколь­ ко полно учтены при разработке и изготовлении кабеля условия его работы, в значительной степени будет зависеть' надежность при последующей эксплуатации.

К эксплуатационным относятся факторы, влияющие на надеж­ ность кабельной линии в процессе ее эксплуатации, обусловлен­ ные влиянием среды, в которой находится кабель, разного рода механических, электрических и температурных воздействий, систе­ мы технического обслуживания, квалификации обслуживающегоперсонала, наличия измерительной аппаратуры и т. п.

Влияние различных факторов на надежность работы кабельной линии наиболее полно можно установить в результате анализа ста­ тистических данных о количестве, характере и причинах поврежде­ ний. Такой анализ позволяет разрабатывать мероприятия по умень­ шению числа повреждений. Поэтому сбору и обработке статистиче­ ских сведений должно уделяться соответствующее внимание. Приэтом важно иметь достоверные сведения не только о тех поврежде­ ниях, которые сопровождаются перерывами связи, но также и о тех, которые устраняются без перерыва связи, так как они имеют тожеважное значение для суждения о качестве и надежности работы ка­ беля и принятия необходимых мер для предупреждения отказов.

Интенсивность воздействия каждого фактора значительно зави­ сит от местных условий, например, в зонах населенных пунктов наибольший удельный вес занимают механические повреждения от земляных работ. В районах Сибири и Крайнего Севера наблюдает­ ся большое число повреждений, вызываемых деформациями грунтаот воздействия мерзлотно-грунтовых процессов. В районах с боль­ шой грозодеятельностью подземные кабели часто повреждаются от

— 520 —

токов молнии и т. п. Общее представление об удельном весе повре­ ждений с перерывом связи по различным причинам в процентах от общего числа их по данным статистики дает табл. 8.3. Разумеется,

на отдельных кабельных магистралях в разные годы процент повре­ ждений по различным причинам может существенно отличаться от приведенных цифр.

При выборе типа кабеля, проектировании и строительстве ка­ бельных линий следует в соответствии с местными условиями учи­ тывать ожидаемые неблагоприятные воздействия различных фак­ торов и предусматривать мероприятия по защите кабеля от воз­ можных повреждений.

Основной особенностью кабельных линий, отличающей их от других технических устройств и, в частности, от станционных со­ оружений, являются их большая протяженность и зависимость ре­ жима работы от местных условий. Различные условия местности, отражающиеся на режиме работы, приводят к необходимости при­ менения на отдельных участках различных конструкций кабеля и различных методов прокладки.

Как правило, в зонах вне населенных пунктов прокладывается бронированный кабель непосредственно в грунте. В населенных пунктах могут .применяться как бронированные, проложенные непо­ средственно в грунте, так и голые кабели, прокладываемые в ка­ нализации.

Для одной и той же местности условия работы подземных ка­ белей существенно зависят от времени года, что вносит заметную неравномерность распределения повреждений, с чем следует счи­ таться при оценке надежности. Как правило, наибольшее число повреждений приходится на весенне-летний период, что объяеняет-

— 521 —

ея 'большим их числом ,в это время пода, от земляных работ, от токов молнии, размыва почвы и др. По указанным причинам рас­ чет надежности кабельных линий следует производить не только по среднегодовым, но и по максимальным показателям.

Согласно временному руководству по расчету надежности ка­ бельных линий дальней связи для учета влияния климатиче­ ских условий на надежность работы междугородных подземных ка­ белей территория СССР делится на три зоны: европейская часть, Сибирь и Крайний Север, Средняя Азия. Степень неравномерности распределения отказов в течение года заметно зависит от клима­ тических условий местности, по которой проходит линия. Так, для европейской территории СССР наибольшая интенсивность отказов наблюдается с апреля по октябрь, в Сибири — с мая по ноябрь, а в районах Средней Азии она приходится на апрель, июнь, сен­ тябрь и ноябрь.

8.13. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИН

Необходимость расчета надежности кабельных линий может возникать по разным причинам: например, для определения на­ дежности работы магистрали с целью выявления степени удовле­ творения предъявляемых к ней требований, для сравнительной оценки качества работы различных магистралей, качества работы

щих кабельных линий должны служить эксплуатационные стати­ стические данные о количестве отказов и среднем времени восста­ новления овязей, полученные за последние несколько лет эксплуа­ тации с данной кабельной магистрали. При этом следует по ф-лам

— 522 —