Admin

Применение эвристического метода при обслуживании линий связи

РЯБИЧЕНКО Роман Борисович, Российский университет транспорта (МИИТ), доцент, канд. техн, наук, Москва, Россия

Ключевые слова: эвристические методы, восстановление, кабельные линии связи, волоконно-оптические линии связи
Аннотация. В статье представлен эвристический* инструментарий системного анализа, используемый при поиске повреждений кабельных линий связи и выборе способов их ремонта. Рассмотрены способы и приемы восстановления волоконно-оптических линий связи. Определено, что важнейшим условием эффективного применения эвристического инструментария для ремонта линий связи является накопление, обобщение и структурирование практического опыта с последующим его оформлением в виде методик и рекомендаций.


■ Системный анализ позволяет исследовать сложные технические и технологические процессы и способы их реализации. В основе методологии системного анализа лежат процедуры выявления и устранения неопределенностей для поиска наилучшего решения из возможных альтернатив.
Особое место в процедуре системного анализа занимает поиск оптимального варианта с точки зрения конечного результата. Исследователи в первую очередь стараются применять формализованные методы и модели. Однако на практике реальные задачи содержат множество неопределенных факторов, что приводит к использованию неформальных приемов, составляющих основу эвристических методов, которые называют интуитивными или иррациональными. Они основываются на системе принципов и правил, позволяющих для конкретной задачи сформулировать основанные на практическом опыте возможные подходы ее решения.
В научной литературе приведены возможные классификации методов решения творческих задач [1]. По способу поиска решения эвристические методы условно делятся на методы аналогии, инверсии, разделения и редукции, а также комбинирования. Помимо этого различаются методы «проб
и ошибок», «мозговой атаки» поиска новых идей, решения задач в ролевых группах, сравнительных стратегий и др.
В статье обобщен эвристический инструментарий системного анализа, который активно используется при поиске повреждений кабельных линий связи (КЛС) и выборе способов их ремонта.
Поиск неисправности оптического кабеля основан на применении оптического рефлектометра, дистанционно определяющего примерный участок повреждения. Однако регенерационные участки современных волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) намного длиннее, чем КЛС, что создает существенные сложности при выявлении точных мест повреждений, идентифицируемых, как правило, от ближайших муфт на трассе.
Главная особенность используемых методов при восстановлении ВОЛС состоит в сочетании точных, теоретически обоснованных способов применения специальной аппаратуры и эвристических приемов, повышающих эффективность стандартных методик за счет обобщения накопленного опыта эксплуатационной работы [2]. Рассмотрим общепризнанные методы с акцентированием внимания на эффективных эвристиках.


Метод шлейфов широко используется при строительстве ВОЛС, а также при проверке качества сварных соединений в муфте в случае повреждения кабеля. Для этого формируется набор оптических шлейфов (петель) и транзитов (точек пересечения шлейфов) внутри оптического кабеля. При этом уже на второй строительной длине волокна замыкаются в виде шлейфа.
Такая конструкция позволяет снять рефлектограммы в двух направлениях, подключая оптический рефлектометр (OTDR) только с одной стороны линии, что существенно экономит транспортные расходы. Например, можно поставить измеритель на трассе, а шлейфы сделать через кросс в начале трассы. Принципиальная схема измерения потерь в сростках оптических волокон методом шлейфов представлена на рис. 1.
Однако метод является достаточно затратным из-за двукратного увеличения длины трассы при измерении на следующей строительной длине. Недостаток подобной технологии также связан со сложностями при организации рабочего места измерителя на трассе.
Метод транзитов является по сути эвристическим и состоит в оптимизации работ при восстановлении ВОЛС. Допустим повреждение выявлено измерителем, находящимся в пункте А (рис. 2) на удаленном кабельном участке С-D. Для проведения измерения без непосредственного выезда на поврежденный участок предлагается организовать транзит оптического волокна в кроссах на пунктах В и С при помощи оптических соединителей, сформировав тем самым сплошной элементарный кабельный участок до места повреждения. Эффект применения метода транзитов достигается за счет экономии времени на проведение измерений и затрат на перемещение измерителя в пункт С.
Метод нормализующей катушки применяется для проведения более точных измерений в многомодовом волокне в начале или конце оптической линии. Известно, что потери в оптоволокне увеличиваются с увеличением номера моды. Для равномерного заполнения светом всех мод волокна необходимо предварительно пропустить свет через достаточно длинный отрезок многомодового волокна (нормализующую катушку). Это обусловлено тем, что современные оптические рефлектометры имеют так называемую ближнюю мертвую зону, т.е. зону нечувствительности, делающую невозможным получение информации о начальном участке линии. Протяженность «мертвой зоны» может составлять до сотен метров.
Нормализующая (компенсационная) катушка, включаемая между рефлектометром и оптическим кроссом линии, позволяет «уйти» из «мертвой зоны», правильно измерить суммарное затухание в линии и тем самым оценить качество монтажа оптического кросса при восстановлении связи.

При использовании метода нормализующей катушки возможно применение эвристических приемов при проведении конкретных операций в ходе восстановления линии связи. Они помогают снизить затраты и повысить качество восстановительных работ.
К подобным эвристическим приемам относятся отбор бракованных барабанов волоконно-оптического кабеля при входном контроле и бракованных патчкор-дов при входном контроле; поиск места повреждения в «мертвой зоне» оптического рефлектометра; измерения распределения потерь ВОЛС с помощью нормализующих катушек.
При отборе бракованных барабанов ВОК устанавливается нормализующая катушка. Один ее оконцованный разъем подключается к оптическому рефлектометру, а другой - к защищенному оптоволокну, которое помещается в V-образную канавку сварочного аппарата со стороны А. Со стороны В поочередно в канавку укладываются разделанные на барабане волокна оптического кабеля. Юстировка оптоволокон по осям Z, X, Y производится аппаратом без сварки оптоволокна. После проведения измерений полученная рефлектограмма сравнивается со стандартной. Если они совпадают, оптический кабель годен к монтажу.
При отборе патчкордов с браком каждый из них включается между двумя нормализующими катушками (причем нормализующая катушка с двумя разъемами подключается к оптическому рефлектометру). Производятся измерения. Затем патчкорд переворачивается на 180° с повторением измерений. Если суммарно измеренные потери на двух разъемах патчкорда в обе стороны не превышает 1 дБ, то он годен к применению. Схема измерений и рефлектограмма при отборе патчкордов представлены на рис. 3.
Сущность поиска места повреждения в «мертвой зоне» оптического рефлектометра заключается в следующем. Нормализующая катушка с двумя разъемами подключается с одной стороны к оптическому рефлектометру, с другой - к ВОЛС. Производится определение места повреждения в «мертвой зоне» рефлектометра. При этом нормализующая катушка выполняет функцию компенсатора данной зоны. Практически установлено, что для обеспечения минимальной погрешности измерений длина зондирующего импульса должна быть минимально возможной.

Измерения распределения потерь ВОЛС с помощью нормализующих катушек (без использования дорогостоящего оборудования) проводятся для ВОЛС длиной не более 50 км, чтобы исключить влияние шумов на погрешность измерений. В этом случае элемент
ВОЛС включается между двумя нормализующими катушками (нормализующая катушка с двумя разъемами подключается к оптическому рефлектометру). Измерения являются весьма точными и получаются оперативно. Схема измерений распределения потерь и рефлектограмма при использовании нормализующих катушек приведена на рис. 4. Для ВОЛС длиной до 35 км допускается выполнять двухсторонние измерения по методу шлейфов.
Обоснованное применение норм и технологий ремонта медных кабелей связи при восстановительных работах на оптических кабелях с металлическими жилами может основываться на эвристических подходах, например, применение норм измерений электрических параметров для элементарных кабельных участков ВОЛС; уточнение мест повреждений оптических кабелей с броней трассодефектоискателями; применение способа «кабельной рулетки» для определения мест повреждений оптических кабелей с металлическими элементами на трассе.


Возможность применения норм измерений электрических параметров для элементарных кабельных участков ВОЛС подтверждена многолетней практикой восстановительных работ на линиях связи. Данные нормы (см. табл.) и отработанные технологии применяются, прежде всего, для ВОЛС, содержащих металлические элементы (жилы дистанционного питания (ДП) и броню).
Аналогично на практике доказана возможность уточнения мест повреждений оптических кабелей с броней трассодефектоискателями, например типа ПОИСК-410, с помощью методов измерений, как и на КЛС с медными жилами.
Способ «кабельной рулетки» применяется для поиска повреждений, которые на подвесных линиях не имеют визуально обнаруживаемых признаков дефектов, а на линиях в кабельной канализации или грунте - признаков произведенных земляных работ [3]. При помощи рефлектометра ориентировочно определяется место повреждения с коэффициентом укорочения, который рекомендован инструкцией по эксплуатации. Далее выбирается отрезок кабеля одного типа с поврежденным малой емкости или «кабельная рулетка» длиной около 100 м, который наматывается на катушку или сворачивается в бухту. Затем один работник с кабелеискателем определяет трассу, другой - прокладывает «кабельную рулетку» поверх нее. Погрешность способа для медножильного или волоконно-оптического кабеля с хорошей (выше 5 МОм) изоляцией «броня-земля» составляет не более 0,5 м при длине 2 км.

Для КЛС с медножильными кабелями основные направления эвристических улучшений технологий ремонта сосредоточены на оперативном поиске мест повреждений кабеля связи и совершенствовании технологии их восстановления.
В качестве иллюстрации первого направления можно рассмотреть применение мобильного терминала для определения места повреждения кабеля связи.
Известно, что при возникновении отказа связи значительное время уходит на земляные работы и поиск поврежденной муфты. Предлагается для поиска места установки муфты использовать сохраненные данные координат в мобильном GPS-навигаторе, на котором установлено соответствующее программное обеспечение. Современные устройства навига
ции обеспечивают точность определения координат от 1,5 до 3 м. Наличие таких данных позволяет избежать сразу нескольких этапов типовой технологии проведения работ и сэкономить до 2 ч.
Совершенствование технологии восстановления связи рассмотрим на модификации технологии монтажа отпаев магистрального кабеля связи.


Для организации отпаев на сигнальные точки, посты секционирования, тяговые подстанции используется кабель с алюминиевой оболочкой. Это требует установки газоизолирующей муфты, так как магистральный кабель находится под избыточным давлением, а также выполнения мероприятий по обеспечению пожарной безопасности.
Практически подтверждено, что при монтаже отпаев возможно исключение установки газоизолирующей муфты за счет применения кабеля иного типа. Предлагается использовать кабель СБЗПУ парной скрутки необходимой емкости (рис. 5). При этом газоизолирующие муфты заменяются на более простые и не менее герметичные,
изготовленные из полиэтилена низкого давления типа МПП с последующей их герметизацией материалами ЗМ (лента 88Т, VM - винил мастичная лента и Armorcast) или аналогичными материалами отечественного производителя (муфты МП-АБ-ТУМ-ССД, МР-АБ-ТУМ-ССД или МПИ-А-ТУТ-ССД).

Описанное эвристическое изменение технологии снижает затраты на кабельную продукцию, уменьшает время проведения монтажных работ в среднем на 2 ч, а также исключает небезопасные и вредные работы по пайке муфт с применением горелок и паяльных бензиновых ламп.
Эвристические приемы представляют мощный инструментарий при решении сложных инженерных задач, к которым относится и восстановление кабельных линий связи. Обобщенные в статье методы и способы - лишь незначительная часть набора эвристик, используемых при решении практических задач. Важнейшим условием их эффективного применения для ремонта кабельных линий связи является постоянное накопление, обобщение и структурирование практического опыта с последующим оформлением в виде методик и рекомендаций.

СПИСОК источников

1. Латыпов Н.Н., Елкин С.В., Гаврилов Д.А. Инженерная эвристика. М.: Астрель: Лукойл Инжиниринг, 2012. 319 с.
2. Бакланов И.Г. Тестирование и диагностика систем связи. М.: Эко-Тредз, 2001.264 с.
3. Рогов А.П., Чупарнова С.В. Применение рефлектометров // Автоматика, связь, информатика. 2006. № 12. С. 29-31.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК