Научная статья на тему 'Навивная технология волоконно-оптических линий связи, перспективы применения'

Навивная технология волоконно-оптических линий связи, перспективы применения Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
863
69
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Коптев Антон Владимирович, Гозбенко Валерий Ерофеевич

В статье исследуется проблема применения навивной технологии волоконно-оптических линий связи. Рассмотрены преимущества навивки волоконно-оптических линий связи и проведено их сравнение с другими способами, а так же описаны основные сферы применения навивной технологии и способы навивки на существующие инфраструктуры линий электропередач.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Коптев Антон Владимирович, Гозбенко Валерий Ерофеевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Навивная технология волоконно-оптических линий связи, перспективы применения»

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

БИБЛИОГРАФИЯ

1. Колоушек В. Динамика строительных ко- 5. нструкций. - М.: Издательство литературы

по строительству, 1965.- 632 с. 6.

2. Соболев В. И. Дискретно-континуальные динамические системы и виброизоляция промышленных грохотов. — Иркутск: Изд. 7. ИрГТУ, 2002.-202 с.

3. Смирнов А. Ф. Устойчивость и колебания сооружений. — М.: Гострансжелдориздат, 1958. - 571 с.

4. Смирнов А. Ф., Александров А.В., Лащени-ков Б.А., Шапошников Н.Н. Строительная 8. механика. Динамика и устойчивость со-

оружений. — М.: Стройиздат, 1584. — 416 с.

Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы. - М.: Мир, 1984.-428 с. Бате К., Вильсон Е. Численные методы анализа и метод конечного элемента. - М: Стройиздат, 1982. — 447 с. Вайнберг Д. В., Вайнберг Е. Д. Пластины, диски, балки-стенки (прочность, устойчи-востьи колебания). — Киев: Государственное издательство литературы по строительству и архитектуре УССР, 1959. — 1050 с.

Ильин М. М., Колесников К. С., Саратов Ю. С. Теория колебаний. - М.: Изд. МГТУ им. Баумана, 2003. —271 с.

Коптев А.В., Гозбенко В.Е. УДК621.311

НАВИВНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ СВЯЗИ, ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ

Преимуществами волоконно-оптических кабелей являются их большая пропускная способность, возможность получения высоких скоростей передачи информации, нечувствительность к электромагнитным помехам, отсутствие электромагнитного излучения. Из этого следует, что волоконно-оптические кабели подходят для прокладки их по линиям электропередач.

Для России, самой протяженной загородной инфраструктурой являются воздушные линии электропередач (ЛЭП) и линии железных дорог. Линии электропередач среднего класса напряжений (6 — 35 кВ), которые проходят в непосредственной близости от загородных объектов.

Такие ЛЭП идут от подстанций до объектов потребления электроэнергии наикратчайшими путями. И это обстоятельство привлекает внимание операторов связи и крупных корпораций к использованию линий электропередач среднего класса наряду с высоковольтными линиями электропередач для строительства загородных сегментов сетей связи. В этом случае не требуется решать вопросы,

связанные с землеотводом, переходом через дороги, реки, овраги и возвышенности, так как они были решены еще в период строительства ЛЭП. Важно также и то, что объекты энергопотребления, как правило, совпадают с потребителями услуг связи.

Способы прокладки волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) на железнодорожном транспорте. На существующей сети железных дорог применяются различные виды прокладки ВОЛС, это зависит от местности прокладки и условий.

Основным видом прокладки является подвеска диэлектрического самонесущего оптического кабеля как показано на рис. 1. Подвеска волоконно-оптического кабеля может производиться на эксплуатируемые металлические или железобетонные опоры контактной сети и на железобетонные или деревянные опоры линий автоблокировки при условии, что несущая способность этих опор достаточна для восприятия всех действующих и дополнительных нагрузок от подвешиваемого волоконно-оптического кабеля [3,5]. Одним из видов прокладки ВОЛС на железной дороге (пока не получил широкого применения) явля-

МЕХАНИКА. ТРАНСПОРТ. МАШИНОСТРОЕНИЕ

©

Рис. 1. Подвеска диэлектрического самонесущего оптического кабеля.

ется прокладка оптического волокна в защитных полимерных трубках (ЗПТ). Для прокладки волоконно-оптического кабеля в магистральном трубопроводе предусматривается, как правило, способ прокладки в потоке воздуха (с использованием плунжеров и без них). На коротких участках (местные сети, вводы, ответвления) затяжка кабеля может производиться вручную или механизированным способом. При строительстве трубопроводов применяются пластмассовые трубки из полиэтилена высокой плотности. Строительство трубопроводов предусматривается как в полосе отвода железных дорог, так и в земляном полотне [2, 3, 8, 9].

Прокладка бронированного оптического кабеля в грунт (траншейная прокладка, где нет возможности подъезда крупной техники) и прокладка кабелеукладчиком [3].

Так же существует еще целый ряд способов, не применяющихся на железной дороге. Стандартными и наиболее распространенными технологиями прокладки волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) по ЛЭП являются замена грозотроса на грозотрос с волокном. Технология замены фазного провода на провод с волокном используется редко из-за своей дороговизны. Однако эти технологии неудобны или практически не применимы для ЛЭП среднего класса напряжений. В частности, на этих ЛЭП в большинстве случаев отсутствует грозотрос и добавление грозотроса с волокном невозможно. Самонесущий кабель часто не вписывается в конструкцию ЛЭП, уменьшает ее надежность из-за дополнительных ветровых и гололедных нагрузок [6, 7, 10, 11].

Навивка ВОЛС на существующую инфраструктуру ЛЭП. Суть способа навивки заключается в следующем. Катушка с кабелем устанавливается на навивочной машинке, машинка катится по проводу ЛЭП и одновременно вращает катушку с кабелем вокруг провода, обеспечивая балансировку и натяжение кабеля при минимальном воздействии на не-

сущий провод. В результате кабель спирально накручивается на провод с постоянным шагом навива.

Масса машинки с кабелем не превышает 37 кг, максимальный размах вращения катушки не более 0,5 м запас кабеля на одной катушке до 1000 метров (для кабеля d = 6,5 мм), т.е. при использовании кассеты из двух катушек максимальная длина навивки составляет 1 км. Машинка приводится в движение с помощью буксировочного троса, вручную, с земли. Скорость движения машинки по проводу составляет порядка 0,5—1 м/сек, переход через опору занимает не более 10 мин. Поднятие машинки на опору, буксировка, переходы через опору могут производиться бригадой монтажников, состоящей из 3 — 4 человек. Таким образом, на прокладку прямолинейного участка длиной в 1 км требуется не более 3 — 5 часов

[4].

Строительные длины навитого оптического кабеля соединяются друг с другом с использованием подвесных сварочных муфт. Сварные соединения закрепляются в стандартной сварочной кассете (сплайс-пластине), затем кассета вместе с катушкой с запасом кабеля, помещается в герметичную муфту, которая подвешивается на проводе с помощью стандартных креплений.

Вес муфты с запасом кабеля и сплайс-пластиной не превышает 5 кг. Соединительная муфта (рис. 2), имеет обтекаемую форму, подобную диску, подвешенному на проводе параллельно поверхности земли, для того, чтобы не оказывать большого сопротивления ветру, и не увеличивать ветровую нагрузку на опоры.

В процессе эксплуатации линии все муфты находятся под высоким напряжением, что исключает несанкционированный доступ к ним. Все металлические детали муфты, имеющие контакт с атмосферой, хорошо защищены атмосферостойким покрытием в соответствии с требованиями стандартов. Для защиты корпуса муфты от прострела дробью ни-

Рис. 2. Соединительная муфта.

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

жняя крышка выполнена из утолщенной стали.

Несмотря на то, что в конструкции кабеля применены только диэлектрические материалы, возможно стекание токов короткого замыкания по поверхности оболочки кабеля. Для перехода волоконно-оптического кабеля с высоковольтного провода на заземленные конструкции опоры в начале и конце навивного участка применяется сводной изолятор, внешний вид которого показан на рис. 3.

По продольной оси сводной изолятор имеет канал для пропускания волоконно-оптического навивного кабеля. На концах изолятора расположены герметичные разъемы, при помощи которых ввод и вывод кабеля надежно защищены от попадания атмосферных осадков в канал изолятора. Сверху сводной изолятор крепится к высоковольтному проводу, а снизу с помощью кронштейна — к опоре линии электропередач (ЛЭП) [1].

Схема выполнения операций по навивке оптического кабеля на провода высоковольтных линий 6-10 кВ приведена на рис. 4. Навивочная машинка (1) движется по проводу (2), при переходе изоляторов кабель крепится к проводу зажимом (3), на изоляторе кабель защищен протектором (4), схематически изображена соединительная муфта (5) с зажимом (6), и показан сводной изолятор (7) со своим зажимом (8), кронштейном (9) и выводом кабеля (10) в подземный участок линии, (11) контактная сеть.

Преимущества навивки ВОЛС и сравнение с другими способами. Из

выше сказанного следуют преимущества предлагаемой технологии: тонкий и легкий кабель не содержит армирующих элементов и имеет низкую цену; использование готовой инфраструктуры существенно снижает стоимость строительства загородных волоконно-оптических линий связи; тонкий кабель практически не создает дополнительных нагрузок на компоненты ЛЭП, что особенно важно для районов с сильными ветрами или активным гололедообразова-

Рис. 3. Сводной нием; кабель, особенно если изолятор.

/ / / /

- „ _ _ _ „ . _ _ „ ЛГ-

О * © © © ©©

©

) / / /

©о - - - - \7 -©О ©

Рис. 4. Схема возможности выполнения навивки оптического кабеля на провода высоковольтных линий 6-10 кВ: а) со спуском с опоры; б) без спуска с опоры.

это будет стальная трубка с волокном, работает как единое целое с несущим проводом при значительных изменениях температуры окружающей среды. Это позволяет использовать технологию навивки в районах крайнего севера; малый вес кабеля и оборудования для его укладки позволяет при монтаже обойтись ручным трудом и средствами малой механизации. Это актуально для труднодоступных и горных районов; навивочная машина при укладке кабеля опирается только на провод ЛЭП. Это позволяет преодолевать сложные переходы (реки, ущелья, автомобильные и железнодорожные магистрали) практически без увеличения затрат по сравнению с обычными участками линий электропередач; гасится вибрация за счет навитого кабеля; довольно низкая стоимость технологии навивки может быть особенно актуальная для строительства ВОЛС в сельской местности; состав монтажной бригады примерно 6 человек; нет необходимости в использовании тяжелой и специальной техники; монтаж и обслуживание кабельной системы может осуществлять персонал обслуживающий линии электропередач. Бригада из 15 человек может прокладывать до 4 км в день, 6 человек — до 1 км в день при длительности рабочего дня 4-5 часов.

Навивные кабели — это объект, подверженный тем же самым воздействиям окружающей среды, что и оптический кабель, встроенный в грозозащитный трос (ОКГТ) и оптический самонесущий кабель (ОКСН). Так ка-

МЕХАНИКА. ТРАНСПОРТ. МАШИНОСТРОЕНИЕ

0

бель, навитый на грозозащитный трос или фазовый провод подвержен той же вибрации, ветровым и гололедным нагрузкам, что и несущий его провод. Дополнительная нагрузка, привносимая навивным кабелем сравнительно мала и составляет 35-50 кг/км. Поскольку диаметр кабеля - небольшой, а шаг навивки около 500 мм, то только небольшой процент площади на единицу длины подвержен ветровому давлению. Несущий провод приобретет небольшую подъемную силу из-за накрутки на него навивного кабеля. Эта сила по своей природе аналогична аэродинамической силе, действующей на крыло самолета. Несмотря на то, что нарастание гололеда на провод с навитым на него кабелем происходит немного быстрее, чем на голый провод, это происходит только до тех пор, пока навивной кабель не покроется льдом, а дальше рост гололеда идет с обычной скоростью.

Хотя навивка кабеля не вызывает дополнительной вибрации, необходимо провести полный набор тестов на вибрацию для того, чтобы убедиться в надежности системы. При этом тестироваться должен не только сам кабель, но и все крепления.

Одним из главных преимуществ при навивке кабеля на линиях с рабочим напряжением более 150 кВ является то, что благодаря большому расстоянию между проводами и землей инсталляция может проходить без отключения линии. Эксплуатационное обслуживание правильно навитого кабеля требует минимальных затрат денежных и людских ресурсов. Когда происходит обрыв или требуется получить доступ к проводнику, на который навит кабель, может применяется специальная сматывающая машинка.

Основные сферы применения навивной технологии:

— Сельская связь.

Наиболее важным фактором здесь является цена. Технология навивки может обеспечить исключительно низкие затраты на строительство проводного доступа к сельским объектам. Как это ни парадоксально, для многих сельских районов оптический кабель может оказаться значительно дешевле, чем прокладка медных кабелей, и даже дешевле радиорелейной связи;

— Отраслевая технологическая связь.

К ним относятся газовые и нефтяные месторождения, крупные комбинаты, не электрифицированные железные дороги. Кроме за-

тратнои стоимости, для этой категории актуальна возможность прокладки ВОЛС в труднодоступной местности и в районах с суровым климатом;

— Строительство магистралей.

Навивной кабель может использоваться для строительства резервных участков магистралей. Для операторов часто важно быстро и с наименьшими затратами построить магистраль для развития бизнеса на новых территориях. Скорость и экономичность навивной технологии является ключевыми факторами для реализации таких проектов. В последующем, имея клиентскую базу, оператор может проложить еще один кабель, используя традиционные технологии,например, уложив кабель в грунт. Кабель, навитый на провода ЛЭП, при этом останется в качестве резерва

[4].

Заключение.

Из всего выше сказанного следует, что применение навивной технологии на железной дороге имеет хорошие перспективы. Применение новых, усовершенствованных компонентов для реализации проектов строительства волоконно-оптических линий связи методом навивки может обеспечить в конечном итоге экономию денежных средств или сокращение временных затрат на строительство волоконно-оптических линий связи.

БИБЛИОГРАФИЯ

1. Гаскевич Е.Б., Хегай И.И. Навивная волоконно-оптическая линия передачи. LIGHTWAVE Russian Edition. 178с.

2. Коток В.Б., Гончаров А.В. Полимерные трубки для прокладки оптических кабелей — новое средство строительства ВОЛС. Методы испытаний. Фотон-Экспресс. №20. 2000. С.17-19.

3. Нормы технологического проектирования цифровых телекоммуникационных сетей на федеральном железнодорожном транспорте (НТП-ЦТКС-ФЖТ-2002). Министерство путей сообщения Российской феде-рации.-М.:"ТРАНСИЗДАТ", 2002.-236 с.

4. Патент № 2205486 от09.06.2003. Технология прокладки волоконно-оптического кабеля по проводу воздушной линии электропередач.

5. Правила подвески и монтажа самонесущего волоконно-оптического кабеля на опорах контактной сети и высоковольтных ли-

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

ний автоблокировки (утверждены МПС России 16.08.99. № ЦЭ/ЦИС-677). 18с.

6. Правила проектирования, строительства и

эксплуатации волоконно-оптических линий связи на воздушных линиях электропередачи напряжением 0.4-35 КВ. 26с.

7. Правила проектирования, строительства и

эксплуатации волоконно-оптических линий связи на воздушных линиях электропередачи напряжением 110 КВ и выше. 17с.

8. Правила по строительству волоконно-опти-

ческих линий железнодорожной связи с прокладкой кабелей в пластмассовых трубопроводах (утверждены указанием МПС РФ от 16.06.99 № А-1062у). 24с.

9. Типовые материалы для проектирования 419918. ВОЛП ЖТ. Линейные сооружения. Пластмассовые трубопроводы для прокладки волоконно-оптического кабеля. ШП-65-99 (утверждены указанием МПС РФ от 24.02.2000. № М-390у). 39с.

10. Recommendation ITU-T L.34. Installation of Optical Ground Wire (OPGW) cable (Инсталляция волоконно-оптических кабелей, встроенных в трос грозозащиты (OPGW)).

11. Recommendation ITU-T L.26.Optical fibre cables for aerial application (Волоконно-оптические кабели воздушных линий).

ЛонцихП.А., БорюшкинаС.А., Чарный С.М. УДК621.01(07)

ВИБРОДИАГНОСТИКА И МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КАК ЭЛЕМЕНТ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА

С переходом к рыночным отношениям процесс вывода на рынок новых товаров стал стремительным и, нередко - непредсказуемым. В товар превратились все предметы обихода, орудия труда, машины, здания и даже земля и рабочая сила, приобретаемые на рынке труда собственника средств производства. Конкуренция вынуждает производителя постоянно увеличивать капитал и совершенствовать производство, что способствует быстрому развитию производительных сил, постоянным переворотам в технике, которые сопровождаются ростом масштабов производства, а также углублением разделения труда.

Улучшение экономического состояния предприятий России невозможно без улучшения качества и конкурентоспособности продукции, что, в свою очередь, повышает и конкурентоспособность самих предприятий. Конкурентоспособность определяют как «совпадение характеристик товара и требований потребителя, при котором соблюдаются интересы производителя и потребителя, означающее полное соответствие товара условиям рынка». Часто авторы пользуются понятием конкурентоспособности предприятия, пони-

мая под ней «возможность эффективной хозяйственной деятельности и ее практической прибыльной реализации в условиях конкурентного рынка. Производство и эффективная реализация конкурентоспособных товаров и услуг - обобщающий показатель жизнестойкости предприятии, его умения эффективно использовать свой производственный, научно-технический, трудовой, финансовый потенциал».

Математическую модель конкурентоспособности продукции предприятия можно описать эластичностью. Эластичность — это реакция рыночной коньюктуры на изменение величины отдельных ее составляющих. Аналитическим выражением эластичности является эмпирический коэффициент эластичности. Оценка конкурентоспособности изделия с использованием значения эластичности дает возможность поставить задачу управления конкурентоспособностью в многомерном пространстве технико-экономических признаков.

Практика показывает, что конкуренция — относительно дешевый и достаточно эффективный метод экономического кон-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.