3.5 Выбор типа кабеля для проектируемого участка

Оптическое волокно. Тогда как в электрических кабелях связи основным элементом являются изолированные медные жилы, то в ВОК основным элементом являются оптические волокна (ОВ). От типа ОВ зависит величина потерь и дисперсии передаваемых сигналов, величина регенерационного участка, а следовательно, надежность работы и экономичность ВОЛС в целом.

Нaвнутризоновых и магистральных сетях предъявляются очень жесткие требования к параметрамOВ, на ГТС могут быть использованы ВОК с ОВ, к параметрам которых предъявляются менее жесткие требования.

Высокая чувствительность OВ к механическим воздействиям, возникающим в процессе изготовления, прокладки и эксплуатации ВОК, требует особого подхода к их конструированию. При разработке конструкции ВОК необходимо, прежде всего, учитывать узкий диапазон допустимых упругих растяжений (0,1 – 1 %) и малую механическую прочность основного элемента кабеля – оптического волокна.

В этой связи необходимо предусмотреть:

– предохранение OВ от растяжений и изгибов, которые могут вызвать ухудшение параметров передачи;

– упрочнение кабеля силовыми (упрочняющими) элементами, ограничивающими его растяжение при одновременном обеспечении допустимых радиусов изгиба;

– защиту от механических, температурных и электромагнитных воздействий.

Правильно разработанные конструкции ВОК должны обеспечивать их прокладку такими же методами, как и обычные электрические кабели.

Оптическое волокно (ОВ) – диэлектрический волновод оптического диапазона частот. ОВ представляет собой цилиндрические нити или тонкие узкие прозрачные полоски, изготовленные из материала, прозрачного для применяемого излучения. Цилиндрические ОВ применяются в основном как волноводы волоконно-оптических систем передачи для линий связи протяженностью от сантиметров до сотен и тысяч километров, а ОВ в виде полосок (планарные) – как соединительные элементы в оптических и оптоэлектронных микросхемах. Цилиндрические ОВ нашли широкое применение в волоконно-оптических линиях связи. Их и будем рассматривать.

Оптическое волокно (рисунке 3.7) состоит из сердцевины, по которой происходит распространение световых волн, и оболочки, предназначенной, с одной стороны, для создания лучших условий отражения на границе раздела «сердцевина - оболочка», а с другой - для снижения излучения энергии в окружающее пространство. С целью повышения прочности и тем самым надежности волокна поверх оболочки, как правило, накладываются защитные упрочняющие покрытия.

Общий вид типового ОВ представлен на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6 – Общий вид типового ОВ

Такая конструкция ОВ используется в большинстве оптических кабелей (ОК) в качестве базовой. Сердцевина изготавливается из оптически более плотного материала. Оптические волокна отличаются диаметром сердцевины и оболочки, а также профилем показателя преломления сердцевины, т.е. зависимостью показателя преломления от расстояния от оси ОВ.

Рассмотрим несколько волоконно-оптических кабелей для сравнения.

Кабель ОКБ-М4П-16А-11,0

Кабель волоконно-оптический с одномодовым или многомодовым волокном и броней из стальной оцинкованной проволоки.

Кабель предназначен для прокладки ручным или механизированным способом в грунтах всех категорий, кроме подверженных мерзлотным деформациям, в кабельной канализации, в трубах, блоках, коллекторах, в воде при пересечении рек и болот .

Основные технические характеристики кабеля:

Количество оптических волокон, шт……………………………..…2-144

Коэффициент затухания, дБ/к… G.652-1550нм-0,22;G.651-1310нм-0,7

Допустимое растягивающее усилие, кН…...…………………….….7,0-80

Температурный диапазон, °С………………………………..от -40 до +60

Наружный диаметр, мм……………………………………………….. 7-20

Масса 1 км кабеля, кг………………………………………..от 13,7до 350

Максимальное количество оптических волокон в одном модуле, шт 12

Типы оптических волокон по рекомендациям ITU-T…...G.651, G.652, G.655

Номинальный диаметр кабеля, мм…………………………..…14,1 - 29,0

Температура эксплуатации, °С…………………………………...-40...+70

Температура монтажа °С……………………………..………….…... -10

Строительная длина, км…………………………………………….…...4,0

Расчетная масса кабеля, кг/км……………………………….…325 – 2460

Допустимое раздавливающее усилие, кН/см………………………….1,0

Минимальный допустимый радиус изгиба, мм…………………..….20 D

Бронированный кабель типа ОКЛК -3-ДА6-4х4Е-0,36ф3,5-16/0

Кабель типа ОКЛК предназначен для использования при повышенных требованиях к устойчивости к механическим воздействиям при прокладке ручным и/или механизированными способами непосредственно в грунтах всех категорий, в том числе в районах с высокой коррозийной агрессивностью и территориях, заражённых грызунами, в районах сыпучих грунтов и грунтовых сдвигов, кроме подвергаемых мерзлотным деформациям, через болота, озёра, сплавные и судоходные реки глубиной до 50 метров.

Таблица 3.7 - Основные характеристики кабеля ОКЛК

Передаточные
Диапазон коэффициента затухания на опорных длинах волн, не более, дБ/км: ООВ – 1310 нм 1550 нм МОВ – 850 нм 1300 нм	0,36 0,25 3,0 1,0
Массогаборитные
Масса кабеля, кг/км	350…800
Количество ОВ в кабеле, шт.	2…72
Диаметр кабеля, мм	14,5…25
Механические и климатические
Минимальный радиус изгиба, мм	20 диаметров кабеля
Допустимое растягивающее усилие, кН	7…15
Допустимое раздавливающее усилие, не более, Н/100 мм	5000
Стойкость к ударам с начальной энергией, Дж	20 (25 ударов)
Диапазон рабочих температур, °С	-40°С - +60°С
Температура хранения, °С	-50°С - +60°С
Температура монтажа, °С	-10°С - +60°С
Строительная длина, км	2,5…4,5

Бронированный кабель типа ОКЛК приведен в «Приложении В»

Кабель ОМЗКГМ-10-01-0,22-20/4(8,0)

Этот кабель содержит 24 волокна, расположенных по 4 в модуле, так же имеется 2 свободных модуля для дозадувки волокон в случае необходимости. Кабель предназначен для прокладки в грунтах всех категорий, кроме подверженных мерзлотным деформациям, в кабельной канализации, трубах, блоках, коллекторах, тоннелях на мостах и в шахтах, через неглубокие болота и несудоходные реки. Центральный силовой элемент - стеклопластиковый стержень или стальной трос. Модули с оптическими; волокнами производства Fujikura, Corning, Draka. Гидрофобный заполнитель в модулях и между модулями и оболочкой. Промежуточная оболочка из полиэтилена. Броня из круглых стальных оцинкованных проволок. Защитный шланг из полиэтилена.

Температурный диапазон эксплуатации от минус 40ºС до плюс 70ºС. Кабели предназначены для монтажа и прокладки ручным и механизированным способами при температуре не ниже минус 10ºС. Допустимый радиус изгиба при эксплуатации не менее 20 номинальных диаметров кабеля и не менее 250 мм при прокладке и монтаже. Срок службы кабелей, не менее 25 лет. Он достаточно стойкий к воздействию плесневых грибов, росы, дождя, инея, соляного тумана, солнечного излучения, к повреждению грызунами. Кабель поставляется на деревянных барабанах в соответствии с ГОСТ 18690.

Наружный диаметр кабеля 13,7 – 17,6 (мм). Номинальный вес – 319 – 351 (кг/км). Кабель устойчив к растягивающим усилиям, – от 7,0 до 20,0 (кН.) Коэффициент затухания, на длине волны 1550 нм – 0,21 дБ/км. Количество волокон в модуле - 4. Общее количество волокон 24, 16, так как мы будем использовать два вида кабелей (магистраль и для вводов в связевые). Электрическое сопротивление наружной оболочки не менее 2000 МОм/км.

Обозначение кабеля ОМЗКГМ-10-01-0,22-20/4(8,0) - кабель оптический, магистральный и внутризоновый: О-оптический, М-магистральный, З-зоновый, К-канализация, Г-грунт, М-многомодульный, 10-диаметр модового поля, 01 –центральный силовой элемент из стеклопластика, 0,22 –коэффициент затухания, 24/4 –количество волокон, 8,0 –допустимое растягивающее усилие.

Различие в структуре этих двух типов кабелей только в наличии во втором типе двух пустых заполнителей оптического модуля.

Волоконно-оптический кабель может быть проложен по трассе различными путями: подвешен на опорах линии электропередач (ЛЭП) или опорах контактной сети (КС) или проложен в грунте с применением бронированных кабелей или различного рода труб.

Применение бронированного круглой проволокой кабеля является традиционным способом прокладки кабеля в грунт. К основным недостаткам технологии можно отнести следующие:

• необходимость перемотки кабеля с барабана на барабан при каждом пересечении;

• связанная с необходимостью перемотки температура прокладки кабеля, как правило, не ниже – 10° С, что ограничивает продолжительность строительного сезона;

• высокая стоимость добавления новых волокон – приходится прокладывать новый кабель.

Достоинства технологии:

• распространенность – широкое предложение различных типов кабеля

• отечественными производителями, а также большое количество организаций, способных выполнить подобный тип работ;

• существенно меньший ассортимент аксессуаров и запасных частей, нежели в других технологиях.

Технология защитных пластмассовых трубопроводов является основной альтернативой прокладке бронированного кабеля. Технология пластмассового трубопровода имеет следующие основные преимущества:

• возможность относительно легкой прокладки второго кабеля или замены кабеля на более совершенный;

• простота прохода пересечений: в месте пересечения труба режется и соединяется муфтой (отсутствие перемоток);

• увеличение строительного сезона, так как практически возможна работа при более низких температурах;

• наращивание числа волокон в данной технологии, как правило, возможно без проведения масштабных земляных работ.

Основные недостатки технологии:

• увеличение общей стоимости объекта, связанной с тем, что материалы (труба, легкий кабель) стоят дороже, нежели бронированный кабель;

• возможна не герметичность трубы;

• низкая ремонтопригодность линии в случае попадания в трубу песка или воды.

Трасса для прокладки оптического кабеля (ОК) выбирается исходя из следующих условий:

• выполнение наименьшего объема работ при строительстве;

• наименьшая протяженность трассы;

• возможности максимального применения наиболее эффективных средств индустриализации и механизации строительных работ;

• наименьшее число препятствий, усложняющих и удорожающих стоимость строительства, (реки, карьеры, автомобильные и железные дороги, подземные сооружения и прочие препятствия);

• удобства эксплуатации сооружений и надежности их работы

Кабель оптический марки ОМЗКГМ-10-01-0,22-20/4(8,0) (рисунок 3.7).

1. Наружная оболочка;

2. Броня (1 или 2 повива стальных проволок);

3. Внутренняя оболочка;

4. Оптический модуль;

5. Кордель заполнения;

6. Центральный элемент;

7. Оптическое волокно;

8. Заполнитель оптического модуля;

9. Рипкорд.

Рисунок 3.7-Кабель оптический марки ОМЗКГМ-10-01-0,22-20/4(8,0)

Применение бронированного круглой проволокой кабеля является традиционным способом прокладки кабеля в грунт. К основным недостаткам технологии можно отнести следующие:

• необходимость перемотки кабеля с барабана на барабан при каждом пересечении;

• связанная с необходимостью перемотки температура прокладки кабеля, как правило, не ниже – 10 ^оС, что ограничивает продолжительность строительного сезона;

• высокая стоимость добавления новых волокон – приходится прокладывать новый кабель.

Достоинства технологии:

• распространенность – широкое предложение различных типов кабеля

• отечественными производителями, а также большое количество организаций, способных выполнить подобный тип работ;

• существенно меньший ассортимент аксессуаров и запасных частей, нежели в других технологиях.

Технология защитных пластмассовых трубопроводов является основной альтернативой прокладке бронированного кабеля. Технология пластмассового трубопровода имеет следующие основные преимущества:

• возможность относительно легкой прокладки второго кабеля или замены кабеля на более совершенный;

• простота прохода пересечений: в месте пересечения труба режется и соединяется муфтой (отсутствие перемоток);

• увеличение строительного сезона, так как практически возможна работа при более низких температурах;

• наращивание числа волокон в данной технологии, как правило, возможно без проведения масштабных земляных работ.

Основные недостатки технологии:

• увеличение общей стоимости объекта, связанной с тем, что материалы (труба, легкий кабель) стоят дороже, нежели бронированный кабель;

• возможна не герметичность трубы;

• низкая ремонтопригодность линии в случае попадания в трубу песка или воды.

Трасса для прокладки оптического кабеля (ОК) выбирается исходя из следующих условий:

• выполнение наименьшего объема работ при строительстве;

• наименьшая протяженность трассы;

• возможности максимального применения наиболее эффективных средств индустриализации и механизации строительных работ;

• наименьшее число препятствий, усложняющих и удорожающих стоимость строительства, (реки, карьеры, автомобильные и железные дороги, подземные сооружения и прочие препятствия);

• удобства эксплуатации сооружений и надежности их работы.

Проектируемая трасса волоконно-оптической системы передачи будет проходить по территории участка Полоцк - Бигосово Витебского отделения. Анализируя топографическую карту участка, можно сделать вывод, что прокладка проектируемой линии связи, расположенная между пунктами ст. Полоцк и ст. Бигосово может быть выбрана только в одном варианте в грунт вдоль железной дороги, так как участок не электрифицирован.

Согласно технических решений мной предусматривается прокладка одномодового 24-волоконного оптического кабеля на участке дом связи Полоцк -Бигосово.

Кабель прокладывается по трассе вдоль железнодорожного полотна в полосе отвода, выбранной с наименьшим пересечением искусственных и естественных преград. Общая протяженность составляет ВОК-24-85,725 км, ВОК-16- 1,615 км. Эксплуатационный запас ВОК-24- 1,3 км.

Для прокладки кабеля по ст. Полоцк и ст. Бигосово используется существующая кабельная канализация.

На других станциях и перегонах кабель ВОЛС прокладывается в грунт, в основном, кабелеукладчиком на глубине 1,2 м. В стеснённых условиях, при пересечении подземных коммуникаций и ж/д путей кабель прокладывается вручную. Переходы через небольшие речушки и заболоченные места осуществляются кабелеукладчиком на выброшенных тросах. Пересечение кабелями усовершенствованных дорог осуществляется скрытым способом в полиэтиленовых трубах.

При определении общей длины ВОК мной учитывались протяжённость трассы кабеля и запасы кабеля при устройстве муфт и при переходе через искусственные сооружения:

• на монтаж разветвительных муфт в котловане – по 15 м с каждой стороны;

• на монтаж прямых муфт в котловане – по 10 м с каждой стороны;

• при прокладке ВОК в канализации – по 8 м с каждой стороны для монтажа соединительной муфты в колодце.

Ввод ВОК-24 в ст. Бигосово выполняется шлейфом. На остальных станциях участка от магистрального кабеля ВОК-24 предусматриваются ответвления 16-ти волокон с вводом их шлейфом в связевые и релейные. Предусматривается также прокладка 16-ти волоконного кабеля между постом ЭЦ и объектом ГО на ст. Верхнедвинск.

Для выполнения требований пожарной безопасности при прокладке ВОК внутри служебно-технических зданий кабель прокладывается в трубке из поливинилхлоридного пластиката ТВ-40 ГОСТ 19034-82.

В качестве оконечных устройств для ВОК используются оптические кроссы стоечного типа 19 на 16 и 24 волокна, устанавливаемые в связевых. И оптические кроссы настенного типа 19 на 16 волокон, для расшивки ВОК, заводимых в релейные (рисунок 3.8).

Выбор оптического кабеля будем производить исходя из того, что требуется одномодовый ОК со смещенной нулевой дисперсией (тип G.653) и с длиной волны 1,31 … 1,55мкм для прокладки в грунт. Для зоновой связи можно применять кабель марки ОМЗКГМ, так как этот кабель является приоритетным для Полоцкой дистанцией сигнализации и связи.

Как наиболее подходящий и удовлетворяющий требованиям дипломного проектирования, выберем кабель марки ОМЗКГМ 10-01-0,22-20/4(8,0) выпускаемый ОАО «Белтелекабель».