2.3.2 Способы прокладки оптических кабелей при построении волс

Существует несколько способов прокладки волоконно-оптического кабеля, все они обладают своими достоинствами и недостатками, отличаются способами и условиями проведения работ. При различных способах прокладки используются специальные типы оптического кабеля. Основными способами являются:

• прокладка кабеля в грунт («ручным» способом в траншею; безтраншейный, с помощью ножевых кабелеукладчиков; в полиэтиленовых трубах проложенных в грунт);

• прокладка в кабельной канализации (в канале кабельной канализации; по защитным трубам, проложенным в канале кабельной канализации);

• подвес кабеля с силовым элементом на опорах (линий электропередач; освещения, городского транспорта, ЖД транспорта и т. д.);

• прокладка внутри зданий и помещений (внутриобъектовая прокладка);

• прокладка через водные преграды.

Строительство ВОЛС считается очень сложным производственным процессом. В частности, каждая прокладка магистральной линии в зависимости от условий использования (в земле или на опорах) требует правильного и качественного выбора определенного типа кабеля. Немаловажное значение имеет опыт обращения с оптоволокном и квалификация специалиста, без которой высококачественный монтаж и соединение системы будут просто невозможны. Даже укладка волоконно-оптического кабеля в помещении потребует усиленного внимания и специфических навыков, не используемых в обычной прокладке электрических проводов.

Прокладка волоконно-оптического кабеля в грунт. Это наиболее распространенный способ прокладки ВОЛС в местах с отсутствием кабельной канализации. К сожалению, такой способ дороже воздушной прокладки кабеля и занимает больше времени. Но основным преимуществом такой линии связи перед другими является превосходство в несколько раз по надежности.

Прокладка волоконно оптического кабеля осуществляется в грунтах всех категорий, за исключением грунтов, подверженных мерзлотным деформациям.

Прокладка оптического кабеля в грунт осуществляться при температуре окружающего воздуха не ниже -10° С. При более низких температурах (но не ниже -30°С) кабель необходимо выдержать в течение двух суток в отапливаемом помещении и обеспечить прогрев его на барабане непосредственно перед прокладкой.

Прокладка ВОЛС в открытый грунт предполагает использование бронированного кабеля. Толщина брони зависит от структуры земли (почвы) и зараженности ее грызунами. Кабельная броня должна соединятся в муфтах и заземляться для защиты волоконно-оптических систем передач от гроз и воздействия линий электропередач (особенно в местах сближения с опасными объектами). В некоторых случаях, например в случае прокладки кабеля ВОЛС в непосредственной близости от силовых линий (вдоль железных дорог), рекомендуется использовать оптический кабель без металлических элементов. При этом, для возможности идентификации и трассировки таких линий в будущем, на этапе строительства необходимо использовать специальные маркеры

Существует два базовых способа прокладки оптоволоконного кабеля в грунт: это либо укладка кабеля в траншею (траншейный способ), либо используется бестраншейный метод с помощью кабелеукладчиков или установок горизонтально направленного бурения.

Траншейный способ прокладки ВОЛС в грунте применяется чаще всего при монтаже группы кабелей, при этом ширина траншеи может быть такой, что транспортное средство (трактор) может поместиться непосредственно внутри траншеи. Прокладываются кабели в землю также и в обычные траншеи, шириной около 50 см, а также в мини-траншеи. Последние имеют ширину около десяти сантиметров. Они используются при прокладке ВОЛС в земле на коттеджных участках и газонах. Глубина прокладки кабеля таким способом не велика, зато при этом не портится внешний вид участков.

Недостатком этого способа является его трудоемкость и малая производительность. Как правило, траншейный способ применяют, когда по условиям местности невозможно использовать кабелеукладчик. Устройство траншеи выполняется механизмами (экскаватором, фрезой) или вручную, если кабельная трасса проходит в местах, где нет возможности или запрещено использовать тяжелую технику. Кабель укладывается на подготовленную подушку на дне траншеи. Когда трассу пересекают различные препятствия, кабель под ними прокладывают в предварительно уложенную полиэтиленовую трубу, что также помогает защитить кабель на сложных участках трассы от воздействия внешней агрессивной среды, от механических повреждений грызунами. Обратная засыпка траншеи производится вынутым грунтом вручную или механизмами послойно (толщина каждого слоя 200 мм) с закладкой в траншею сигнальной ленты.

Самым распространенным и экономичным способом бестраншейной прокладки ВОЛС является прокладка бронированного кабеля в землю с помощью ножевого кабелеукладчика благодаря высокой скорости механизированного процесса и достаточно высокой скорости укладки (рисунок 2.3). Она применима лишь на линиях сравнительно небольшой протяженности (не более 100 км). В основном эта технология используется при наличии плавно изменяющегося рельефа местности и относительно несложных грунтов, к тому же на тех направлениях, где в ближайшее время резкого увеличения трафика, требующего прокладки новых кабелей, не предвидится.

Этим способом обеспечивается оптимальная глубина залегания трассы (около 1.2 метра). Технология выполнения работ предусматривает прорезание кабелеукладчиком в грунте узкой щели и укладка на ее дно кабеля. Прокладка в грунт ведется по специально разработанной схеме для оптоволоконного кабеля, когда кабельный барабан монтируют спереди трактора кабелеукладчика. Чтобы уменьшить высокие механические нагрузки (продольное растяжение, поперечное сжатие, изгиб, вибрация) на кабель, возникающие на пути его движения от барабана к выходу из кабеленаправляющей кассеты, создается принудительное вращение барабана и не допускается засорение кассеты кабелеукладачного ножа при осуществлении укладки кабеля в грунт. За процессом укладки ведется непрерывный контроль, предполагающий соблюдение следующих технологических параметров: неизменная скорость укладки; постоянный наклон кабелеукладчика; исключение резких изгибов кабеля; недопущение превышения допустимого растяжения оптоволоконного кабеля.

Рисунок 2.3 – Прокладка оптического кабеля кабелеукладчиком

На некоторых участках возможно комбинирование технологий. В местах перехода через автодороги, железные дороги, а так же реки, овраги и болота используется горизонтально-направленное бурение. На данных участках кабель прокладывается в заложенные трубы.

При любом способе прокладки кабеля непосредственно в грунт в местах стыковки строительных длин отрываются котлованы для размещения оптических муфт и запаса оптики. Запас должен обеспечивать возможность подачи муфты в зону удобную для организации рабочего места монтажников. Для соединения строительных длин используются оптические муфты. Для обеспечения возможности измерения сопротивления изоляции наружных оболочек на каждой строительной длине или на участках из нескольких строительных длин из муфт в контейнер проводов заземления выводятся провода заземления, соединенные с броней. В контейнер с помощью перемычек можно соединять броню волоконно оптического кабеля, а при необходимости снимать перемычки и проводить измерения сопротивления изоляции.

Прокладка волоконно-оптического кабеля в кабельной канализации. Прокладку оптических кабелей связи в кабельной канализации производят как ручным, так и механизированными способами с использованием типовых механизмов и приспособлений. При этом всегда необходимо строго соблюдать следующее требование: усиление тяжения, радиус изгиба, температура во время прокладки и допустимое сдавливающее усилие должны соответствовать требованиям технических условий на прокладываемый кабель чтобы избежать разрыва и скрытых повреждений волокон.

Кабельная канализация состоит из трубопровода и колодцев (рисунок 2.4). Кабель прокладывается в кабельный трубопровод, а возможные соединения производятся в кабельных колодцах или кабельных шахтах. Смотровые колодцы имеют люки. Всю канализацию располагают под землей, а на поверхность выводят только люки смотровых колодцев, закрытые чугунными крышками, под которыми расположены стальные запирающиеся крышки.

Перед прокладкой кабеля в кабельной канализации производится проверка на проходимость ее каналов и, если требуется, ремонт канализации, а также ремонт и дооснащение кабельных колодцев. Для более эффективного использования каналов кабельной канализации и возможности прокладки оптики в одном канале с медными кабелями в них прокладываются защитные полиэтиленовые трубы.

1 – чугунные крышки; 2 – трубопроводы; 3 – кабель; 4 – смотровые колодцы; 5 – люки

Рисунок 2.4 – Кабельная канализация

Прокладка в кабельной канализации выполняется преимущественно методом затягивания вручную или с помощью лебедок. При прокладке оптоволокна в защитных трубах возможно применение метода проталкивания.

Прокладка ведется с учетом следующих факторов:

• поворот трассы на угол 90° эквивалентен увеличению длины прямолинейного участка на 200 м;

• радиус изгиба ОК при прокладке не должен быть менее 20 наружных диаметров ОК;

• не допускается превышение величины тягового усилия, нормируемого для конкретного ОК;

• во избежание повреждения пластмассовых каналов кабельной канализации применяют синтетический тяговый фал (капроновый, полипропиленовый);

• не используют смазку для уменьшения трения при прокладке ОК, поскольку оболочка ОК может растрескаться или за счет полимеризации смазки может быть затруднено извлечение ОК из канала кабельной канализации;

• не допускается заталкивать ОК в изгиб канала кабельной канализации;

• барабан с ОК при прокладке должен равномерно вращаться приводом или вручную, но не тягой прокладываемого ОК.

На сложных участках трассы и при наличии больших строительных длин кабеля, его прокладку производят в два направления с одного из транзитных колодцев (желательно углового), расположенного примерно на трети длины трассы. Вначале целесообразно проложить большую длину кабеля, затем оставшийся на барабане размотать, уложить «восьмеркой» возле колодца и далее проложить в другую сторону.

Строительные длины оптического кабеля соединяются с помощью проходных или тупиковых оптических муфт различных конструкций. Конкретный тип муфт определяется исходя из условий размещения в колодце и указывается в проектной документации.

В случае затяжки оптического кабеля с помощью тягового или лебёдочного механизма, в месте ввода кабеля в колодец, используется роликовый механизм, для предотвращения повреждения кабеля. Скорость протяжки кабеля не должна превышать 30 м/мин. В проходных колодцах кабель выкладывается по стенкам и подвязывается на консоли кабельными стяжками. Место ввода оптического кабеля в кабельный колодец герметизируется проходным сальником, для предотвращения заиливания, либо затопления каналов в весеннее время. В конечных колодцах оставляется достаточный кабельный запас для монтажа оптических муфт с выносом кабеля в специализированный автомобиль (оптическая лаборатория), в котором про проводится оптическое измерение и сварка волокон.

Подвеска волоконно-оптического кабеля. Варианты подвески ВОК имеют ряд достоинств по сравнению с другими способами строительства: отсутствие необходимости отвода земель и согласований с заинтересованными организациями; уменьшение сроков строительства; уменьшение количества повреждений в районах городской застройки и промышленных зон; снижение капитальных и эксплуатационных затрат в районах с тяжелыми грунтами.

Подвеска волоконно-оптических кабелей производится по уже установленным опорам и не требует тщательной предварительной подготовки трассы прокладки, поэтому более технологична и проще, чем прокладка в грунт.

Для прокладки ВОЛС методом подвески к опорам часто используют подвеску оптоволоконного кабеля к стальному тросу, который натягивается между опорами на консолях. Применяется также подвеска оптоволоконного кабеля со встроенным тросом на консолях специальной конструкции.

При подвеске оптоволоконного кабеля к стальному тросу каждая консоль крепится к опоре с помощью специальных шурупов. С учетом нормальной стрелы провеса высота установки консолей должна быть такова, чтобы расстояние от уровня земли до самой нижней точки кабеля составлял 4,5 м и более. К тросу оптоволоконный кабель крепится с помощью подвесов, выполненных из оцинкованной тонколистовой стали. Такие подвесы должны свободно перемещаться по стальному тросу и плотно охватывать оптоволоконный кабель.

В случае подвески оптоволоконного кабеля, в который встроен несущий трос, применяется стандартная арматура и поддерживающий зажим. Для натяжного крепления самонесущего оптоволоконного кабеля применяют спиральные зажимы (перемонтаж спиральных натяжного и поддерживающего зажимов запрещен).

Наиболее важное отличие прокладки путем подвеса волоконно-оптических кабелей от других способов состоит в том, что места сращивания двух строительных длин должны располагаться на опоре вместе с технологическим запасом кабеля, достаточным для спуска с опоры, а также для восстановительных работ в случае аварийных ситуаций на линии. Сращивание строительных длин волоконно-оптического кабеля всегда выполняется в монтажном автомобиле или палатке. Это обуславливает необходимость резервирования больших длин технологического запаса, чем при прокладке в грунт. Кроме того, необходимо уделить внимание надежному закреплению запаса, поскольку нахождение на опоре сопряжено с постоянным воздействием ветровых нагрузок

Прокладка ВОЛС внутри зданий, по сравнению с другими видами монтажа, дело менее затратное и не представляет особых сложностей. Конструкция используемого для этих целей оптоволоконного кабеля более гибкая и легкая, а длина трасс небольшая, что значительно упрощает монтаж.

Способы прокладки ВОЛС внутри здания, как правило, зависят от назначения помещения. В производственных помещениях, узлах связи прокладка ВОЛС и других коммуникаций осуществляется по кабелеростам, кабельным лестницам, направляющим. Иногда кабели закрепляются к потолку при помощи специальных крюков и подвесов. Прокладка ВОЛС внутри зданий по кабельным лоткам и направляющим производится с помощью кабельных роликов, лебедки, устройств для размотки кабельных барабанов.

При строительстве внутри объектовых участков ВОЛС должен использоваться кабель, имеющий сертификат пожарной безопасности. Такой кабель можно узнать по букве «Н» в его маркировке. Он не горит, не поддерживает горение, не выделяет ядовитых газов, а разлагается на окись алюминия и воду.

Прокладка ВОЛС через водные препятствия(по дну)– наиболее затратный способ прокладки оптоволоконного кабеля. Если речь идет о пересечении реки, то при наличии моста прокладка кабеля выполняется по нему, а при его отсутствии применяется подвеска с использованием воздушных опор либо же по дну водоема. Так, как среда прокладки ВОЛС меняется (была земля, а стала вода, или воздух) то тип кабеля тоже соответственно должен изменится. На берегу устанавливается оптическая муфта, в которой сращивается бронированный оптический кабель для прокладки в открытом грунте с самонесущим оптическим кабелем для подвески на опорах над рекой, или подводным, для прокладки ВОЛС по дну водных препятствий. В местах расположения соединительных муфт организовываются технологические запасы кабеля.

На железнодорожном транспорте при строительстве ВОЛС наибольшее распространение нашли способы подвески волоконно-оптического кабеля на опорах контактной сети электрифицированных железных дорог и высоковольтных линиях автоблокировки, а также прокладка в трубопроводах. За счет воздушной подвески капитальные затраты на строительства снижаются до 30 % относительно его подземной прокладки [2]. Вместе с этим время строительства ВОЛС значительно снижается. Одновременно обеспечиваются благоприятные условия для осмотра линейно-кабельных сооружений при планировании регламентных и профилактических работ в процессе технической эксплуатации линий передач, создаются благоприятные возможности для своевременного подъезда эксплуатационного персонала к месту производства работ, в том числе и аварийно-восстановительных.

Основным преимуществом воздушной подвески волоконно-оптического кабеля является то, что практически не требуется предварительной подготовки трассы, так как она уже задана существующей воздушной линией. Кроме того, к минимуму сводятся строительство линейных устройств, так как они уже построены, а значит, время на строительство значительно снижается.

Однако подвеска кабеля на опорах обладает некоторыми недостатками. Так, при подземной прокладке волоконно-оптический кабель менее подвержен воздействию отрицательных факторов, влияющих на устойчивое функционирование волоконно-оптических линий связи. Поэтому, при планировании и создании цифровых сетей связи железнодорожного транспорта необходимо учитывать последствия влияний внешних и внутренних дестабилизирующих факторов, а также оценивать меры, которые предпринимаются эксплуатационными подразделениями для обеспечения надежной и устойчивой работы сети связи в реальных условиях окружающей среды и принятой системы технической эксплуатации.