Тема 34. Надійність кабельні лінії зв'язку

1.ВИХІДНІ ПОЛОЖЕННЯ

2. ПАРАМЕТРИ НАДІЙНОСТІ

3. ОЦІНКА НАДІЙНОСТІ

4. ОСНОВНІ ФАКТОРИ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА НАДІЙНІСТЬ КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ.

5. РОЗРАХУНОК НАДІЙНОСТІ КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ

6. ЗАХОДИ ПО ПІДВИЩЕННЮ НАДІЙНОСТІ КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ ЗВ'ЯЗКУ

1. ВИХІДНІ ПОЛОЖЕННЯ

Якість роботи систем провідного зв'язку залежить від надійності роботи ліній зв'язку. Найбільш надійний і стійкий тип ліній — це кабельні лінії зв'язку, але і вони не вільні від ушкоджень.

На надійність кабельних ліній впливають наступні фактори: дефекти виробництва кабелів, будівництва й експлуатації, механічні впливи при земляних роботах поблизу траси прокладеного кабелю і при роботах у кабельних колодязях, зрушення і тиск ґрунту, особливо в районах вічної мерзлоти, струсу (вібрації), особливо при прокладці кабелів по мостах, пробій високою напругою, у тому числі і від струмів блискавки, корозія вологозахисних металевих оболонок. Інтенсивність впливу кожного фактора залежить від місцевих умов.

Нижче приведені дані питомої ваги ушкоджень з перервою зв'язку по різних причинах у відсотках від загального числа їх по всій магістральній кабельній мережі.

Механічні ушкодження земляних робіт - 54,8 %.

Дефекти виробництва, будівництва й експлуатації - 9,5 %.

Грозова електрика - 18,2 %.

Переміщення ґрунту (обвали, обдимання, вібрації і т.п.) - 6,7 %.

Стихійні лиха (повінь і ін.) - 7,7 %.

Корозії - 0,7 %.

Інші причини - 2,4 %.

По наявним даним на кабельних мережах європейських держав спостерігається приблизно такий же процентний розподіл ушкоджень по різних причинах.

Зрозуміло, що на окремих кабельних лініях магістрального зв'язку в різні роки відсоток ушкоджень по різних причинах може істотно відрізнятися від приведених середніх цифр. Так, у районах вічної мерзлоти з високою грозодіяльністью питома вага різних ушкоджень складає: механічні —40, грозові —40, інші —20 %.

Отже, дуже важливо вміти оцінити ступінь надійності кабельних ліній зв'язку, аналізувати причини пошкоджень і здійснювати заходи щодо підвищення надійності.

2. ПАРАМЕТРИ НАДІЙНОСТІ

Виходячи з загальної теорії надійності, застосовуваної в народному господарстві, розроблена методика розрахунку надійності кабельних ліній далекого зв'язку і прийняті наступні терміни і визначення надійності.

Надійність-властивість кабельної лінії виконувати задані функції, тобто забезпечувати можливість передачі необхідної інформації з установленою якістю характеристики у встановлених нормами межах протягом необхідного проміжку часу.

Відмовлення-ушкодження з перервою зв'язку, тобто ушкодження, що викликало припинення дії зв'язку по групі каналів чи одному каналу, що є єдиним на даному зв'язку. Таке ушкодження по звичайно використовуваній термінології вважається аварією. По будь-якому відмовленню приймаються заходи для негайного його усунення.

Несправність — ушкодження без перерви зв'язку, тобто такий стан лінії, при якому вона не задовольняє хоча б одній з пред'явлених до неї вимог. Як приклади несправностей можна привести погіршення електричних характеристик, що несприятливо впливають на якість передачі, порушення герметичності оболонки і верхніх захисних покривів кабелю і т.п.

Середній час між відмовленнями (напрацювання на відмовлення)-середній час між сусідніми відмовленнями, виражений у годинах.

Середній час відновлення зв'язку-середній час простою зв'язків, вважаючи від початку виникнення відмовлення до моменту відновлення зв'язків, виражений в годинах.

Інтенсивність відмовлень — середнє число відмовлень в одиницю часу (година) на 1 км траси лінії при однокабельній і двохкабельній системах.

Параметр потоку відмовлень — середнє число відмовлень в одиницю часу (година) на всю довжину траси магістралі чи на яку-небудь іншу умовну довжину траси, наприклад 100, 1000 км і т.п.

Імовірність безвідмовної роботи— імовірність того, що в заданий інтервал на лінії не виникає відмовлення.

Коефіцієнт простою — імовірність перебування лінії в довільно обраний момент часу в стані відмовлення.

3. ОЦІНКА НАДІЙНОСТІ

Для оцінки надійності міжміських кабельних ліній використовуються наступні основні характеристики: інтенсивність відмовлень, параметр потоку відмовлень, середній час між відмовленнями, середній час відновлення зв'язків, коефіцієнт готовності. Порівняльна оцінка надійності різних кабельних ліній за цими показниками визначається на приведену довжину траси лінії 100 км як при однокабельних, так і при двохкабельних системах.

Основними показниками якості роботи ліній, що знаходяться в експлуатації, є щільність ушкоджень т з перервою зв'язку (потік відмовлень на 100 км траси в рік) і середній час відновлення зв'язків t_в , що є вихідними даними для розрахунку кількісних характеристик надійності:

m= 100

де N — число відмовлень (ушкоджень з перервою зв'язку) на всій магістралі протягом заданого проміжку часу; k,-кількість років, за які відбулося N відмовлень; L -довжина траси магістралі;

= t_вi /N

де t_вi — час відновлення зв'язку при i-му ушкодженні (відмовлення), год.

Інтенсивність відмовлень, виходячи з щільності ушкоджень з перервою зв'язку, визначається на 1 км траси лінії для однокабельної і двохкабельній систем по формулі, 1/год,

= т/ (8760 х 100),

де 8760 — число годин протягом року; 100-довжина траси, на яку визначається щільність ушкоджень т, км.

Параметр потоку відмовлень , 1/год, визначається на всю довжину:

Середній час між відмовленнями (напрацювання на відмовлення) представляє середнє число годин справної роботи лінії між двома середніми відмовленнями, узятими за визначений календарний термін експлуатації:

T_o = / n =(8760 х 100 – mL) / mL

де п — число відмовлень за прийнятий календарний термін; _i — час справної роботи між i=1 і i=п відмовленнями, ч.

Коефіцієнт готовності визначається як відношення сумарного часу справної (безвідмовної) роботи до загального сумарного часу справної роботи і часу відновлення за той самий період експлуатації:

К_г=T_о/(T_о+t).

Імовірність безвідмовної роботи за прийнятий проміжок часу визначається по формулі:

Р(t)=е ^-

де t— проміжок часу, для якого визначається імовірність безвідмовної роботи; — параметр потоку відмовлень.

Зазначені вище кількісні характеристики надійності взаємно зв'язані між собою, що дозволяє при знанні однієї з них визначити значення іншої.

Кількісні характеристики надійності визначаються як середні статистичні значення за той чи інший проміжок часу. Межі можливих відхилень середніх значень називаються довірчими границями, а їхня вірогідність — довірчою імовірністю. Вірогідність кількісних характеристик надійності збільшується зі збільшенням числа статистичних даних. Довірчі границі розрахованих середніх статистичних характеристик визначаються по формулах:

Х_B=а₁ Х_cp; Х_н== а₂ Х_cp,

де Х_в і Х_H — відповідно верхня і нижня довірчі границі;

Х_ср — середнє значення кількісної характеристики надійності; а₁ і a₂ — коефіцієнти, що залежать від числа відмовлень.

4. ОСНОВНІ ФАКТОРИ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА НАДІЙНІСТЬ КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ.

Аналіз характеру і причин ушкоджень кабельних ліній зв'язку показує, що надійність їхньої роботи залежить від численних факторів, що впливають на справну роботу лінії. По характеру дії усі фактори можна розділити на конструктивно-виробничі й експлуатаційні.

До конструктивно-виробничого відносяться фактори, зв'язані з розробкою, проектуванням і виготовленням окремих виробів і пристроїв, що складають кабельну лінію (кабелю, сполучних муфт, кінцевих закладень, систем контролю і т.п.).

До експлуатаційного відносяться фактори, що впливають на надійність кабельної лінії в процесі її експлуатації, обумовлені впливом середовища, у якій знаходиться кабель, системою технічного обслуговування, кваліфікацією обслуговуючого персоналу, наявністю вимірювальної апаратури і т.п.

Інтенсивність впливу кожного фактора значно залежить від місцевих умов. Наприклад, у зонах населених пунктів найбільшу питому вагу займають механічні ушкодження від земляних робіт; у районах Сибіру і Крайньої Півночі спостерігається велике число ушкоджень, викликаних деформаціями ґрунту від впливу мерзлотно-ґрунтових процесів, у районах з великою грозодіяльністю підземні кабелі часто ушкоджуються від струмів блискавки і т.п.

Найбільше число ушкоджень приходиться на весняно-літній період, що пояснюється великим їхнім числом у цей час року внаслідок земляних робіт, впливу струмів блискавки, розмиву ґрунту й ін. По зазначених причинах розрахунок надійності кабельних ліній варто робити не тільки по середньорічним, але і за максимальними показниками.

5. РОЗРАХУНОК НАДІЙНОСТІ КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ

Вихідними матеріалами для розрахунку надійності діючих кабельних ліній служать експлуатаційні статистичні дані про число відмовлень і середній час відновлення зв'язків, отримані за останні кілька років експлуатації даної кабельної магістралі.

Допустимо, що до діючого магістралі довжиною 2500 км пред'являються вимоги по надійній роботі, обумовлені коефіцієнтом готовності >0,955. За даними статистики, наприклад, за чотири роки експлуатації цієї магістралі мали місце відмовлення (ушкодження з перервою зв'язку), зазначені в табл. 34.1. Потрібно визначити, наскільки зазначена магістраль задовольняє пред'явленим вимогам.

Таблиця 34.1

Рік	1999	2000	2001	2002
Число відмов	5	4	3	4
Тривалість відмов,год	3,1 4,5 4,9 5,2 5,6	3,8 4,2 5,1 6,2	4,0 4,1 5,4	2,7 2,9 6,5 6,6

Рішення. Загальне число відмовлень за чотири роки дорівнює 16, отже, середня щільність відмовлень складає:

m = 100 = 100 = 0,16

Середній час відновлення зв'язків знаходимо по формулі

=t_вi = (3,1+3,8+4,0+2,7+4,5+4,2+4,1+2,9+4,9+5,1+5.4+ +6,5+5,2+6,2+6,6+5,5)/16=4.675ч.

Середній час між відмовленнями визначимо по формулі

T_о= (8760 100 –mLt) / (m) = (8760 • 100-0,16 • 2500 • 4,675) / (0,16 • 2500) ==2185 ч.

Коефіцієнт готовності знайдемо по формулі

K_г= T_о/( T_о+ ) = 2185/(2185+4,675)= 0,9978.

6. ЗАХОДИ ПО ПІДВИЩЕННЮ НАДІЙНОСТІ КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ ЗВ'ЯЗКУ

Надійність кабельних ліній залежить від багатьох факторів і в першу чергу від якості виготовлення кабелів, стану їхньої прокладки, монтажу й експлуатації. Тому потрібно строге дотримання діючих ДСТ, ТУ, правил, норм і інструкцій на всіх етапах виробництва, проектування, будівництва й експлуатації.

До числа міроприємств, спрямованих на підвищення надійності кабельних ліній зв'язку, варто віднести: правильний вибір типу кабелю, траси і глибини його прокладки, застосування захисних пристроїв від механічних ушкоджень, струмів блискавки, корозії, поліпшення організації служби експлуатації, підвищення кваліфікації обслуговуючого лінію персоналу, оснащення вимірювальною технікою, проведення технічного нагляду за станом траси кабелю. Дуже важливе значення має аналіз і виявлення причин ушкоджень.

Як показують статистичні дані, найбільше число відмовлень понад 50%, походить від земельних робіт на трасі кабельних ліній. Тому працівники експлуатації повинні суворо стежити за виконанням усіх вимог, викладених в Інструкції з технічного нагляду і забезпечення схоронності міжміських кабельних ліній зв'язку.

При необхідності забезпечення необхідної надійності тієї чи іншої магістралі можуть бути використані діючі кабелі інших напрямків чи кабелі внутрізонового зв'язку. Порядок і спосіб використання таких обхідних напрямків на час відновлення зв'язків на даній магістралі повинні вирушуватися в кожному конкретному випадку окремо з урахуванням місцевих умов.

РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА

1. Алексеев В.И., Томчин Б.З., Шарм Д.Л. Кабельные линии городских телефонных сетей. М. Связь, 1973.-398с.

2. Барон Д.А., Левинов К.Г., Фролов П.А. Междугородные кабельные линии связи. М. Связь, 1979. -423с.

3. Барон Д.А., Гершман Б.И., Гроднев И.И и др. Справочник строителя кабельных сооружений связи. М., Связь, 1979. -765с.

4. Гроднев И.И. Линейные сооружения связи. М. Радио и связь, 1987.-387с.

5. Гроднев И.И., Верник С.В. Линии связи. М. Радио и связь.1988.-407с.

6. Гроднев И.И., Курбатов Н.Д. Линии связи.Учебник для вузов. М. Связь, 1980 .-544с.

7. Обухов А.В.Лабораторные работы по линейным сооружениям связи.М.Радио и связь, 1981. -127с.

8. Корнийчук В.И., Макаров Т.В. Оптические системы передачи. К. Техніка, 1994. -325с.

9. Корнийчук В.И., Макаров Т.В. Проектирование волоконно-оптических систем передачи. Учебное пособие, Одесса, 1999. -178с.

152