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通信光缆(communication optical fiber cable)将光纤组成缆芯,外面用护层加以保护,用来传输光信号的一种通信线路。 

制式 铁路通信光缆主要用于铁路长途通信,它包括干线通信、局线通信和区段通信3个系统。由于区段通信的用户遍布铁路沿线的车站和工区,有的还分布在区间,从车站到区间用户目前还需用金属线沟通,因此铁路长途通信光缆有2种制式,一种是不含金属线的光缆,另一种是含金属线的光缆,也称综合光缆。采用不含金属线的光缆,还需要另外敷设一条电缆来解决从车站到区间用户的通信,也称“一光一电“。综合光缆因只有一组护层,故价格较低,施工费用也较低,但缆内既有光纤又有金属线,会给接续、施工、维护带来不便,尤其是金属线对需要加感或区用户较多时,更会给接续、使用带来许多麻烦。采用“一光一电”,就光缆本身可以做到重量轻,结构简单,施工、维护方便,但两条缆加起来,总的造价和施工用费会比一条综合光缆高。 

技术要求 光缆要为光纤提供足够的保护,不使光纤遭受外力(包括物理的、化学的、动态的、静态的外界影响)而损坏,且所受的应力要小;要在光缆制造过程中保持光纤原有的传输特性;要保证光纤在长期使用过程中性能稳定可靠;要使光缆的制造、敷设、接续、维护方便可靠。 

为了满足光缆的技术要求,光缆的结构必须具有优良的机械性能,良好的温度特性和防潮能力,以及抗蚀性、抗虫叮鼠咬和防雷击、防强电干扰等能力。

 

光缆结构截面图

结构 光缆结构分为缆芯、加强元件和护层三大部分。上图所示为光缆结构截面图。 

缆芯  是光缆结构的主体,它的作用主要是妥善安置光纤,使光纤在各种外力影响下仍能保持优良的传输性能。

缆芯结构可分为层绞式、骨架式、带式、束管式4 种。①层绞式主线一般采用中心加强件来承受张力,光纤环绕在中心加强件周围,并以一定节距绞合成缆。该结构中光纤可采用紧套或松套2 种套塑方式。紧套光纤性能稳定,外径较小,但对侧压力比较敏感。松套光纤外径较大,但温度性能、抗压性能较好,故应用较广。松套光纤的套塑层内可放人一根或多根一次涂敷的光纤。当光纤数较多时,可先用这种结构制成光纤单元,再把这些单元绞合成缆,制成高密度的多芯光缆。铁路长途通信采用综合光缆制式时,大多采用单元式结构,其中干线通信、局线通信使用一个或多个光纤单元,其他为金属四线组单元,供区段通信用。②骨架式光缆是在中心加强件外面制一个带螺旋槽的聚乙烯骨架,一次涂敷的光纤置于骨架的槽内,使光纤受到很好的保护。③带式光缆是先将一定数目的光纤排列成行制成光纤带,然后把若干条光纤带按一定的方式排列扭绞成缆,是一种高密度结构的光缆。④束管式光缆是一种新型的光缆结构,它的特点是中心无加强元件,缆芯都为一充油管,一次涂敷的光纤浮在油膏中,加强件在管的外面,既能做加强用,又可作为机械保护护层。束管式光缆由于中心无任何导带,所以可以解决与金属护层之间的耐压问题和电磁脉冲的影响问题。这种结构的光缆因为无中心加强件,所以缆芯可以做得很细,减小了光缆的外径,减轻了重量,降低了成本,而且抗弯曲性能和纵向密封性能较好,制造工艺也较简单。 

加强元件 光缆必须设置加强元件以承受机械拉伸负荷,这是光缆结构与电缆结构的主要不同点。加强元件有2种设置方式,一种是放在缆芯中心的中心加强方式,常用于层绞式和骨架式,另一种是放在护层中的外层加强方式,常用于带式和束管式。加强元件一般采用圆形钢丝、扇形钢丝、钢绞线或钢管等。在强电磁干扰环境和雷区中可使用高强度的非金属材料玻璃丝和芳纶纤维等。 

护层  位于缆芯外围,是由护套等构成的多层组合体。护层结构应根据敷设条件选定,敷设方式主要有管道、直埋、架空、水底(或海底)等几种。管道光缆的护层要求具有较高的抗拉、抗侧压、抗弯曲的能力。直埋光缆的护层要考虑地面的震动和虫咬等,要加铠装层。架空光缆的护层要考虑环境的影响,在森林地带使用时,还要加防弹层。水底光缆的护层所加装的铠装层,则要求具有更高的抗拉强度和更高的抗水压能力。一般来说护层分为填充层、内护层、防水层、缓冲层、铠装层和外护层等。填充层是由聚氯乙烯(PVC)等组成的填充物,起固定各单元位置的作用。内护层是置于缆芯外的一层聚酯薄膜,一方面将缆芯扎成一整体,另一方面也可起隔热和缓冲的作用。防水层在一般的光缆中由双面涂塑的铝带(PAP)或钢带(PSP)在缆芯外纵包粘结构成,在海底光缆中由全密封的铝管(含氩弧焊铝管)或铅管构成。缓冲层用于保护缆芯受径向压刀,一般采用尼龙带沿轴向螺旋式绕包方塑钢带、不锈钢带、皱纹钢带、单层钢丝、双层钢丝等不同种类,也有采用尼龙铠装的。外护层是利用挤塑的方法将聚氯乙烯或聚乙烯等塑料挤在光缆外面。 

光缆还必须有防止潮气浸入光缆内部的措施,一种是在缆芯内填充油膏,称为充油光缆;另一种是采用主动充气方式,称为充气光缆。充油光缆具有防潮性能好、投资省、维护工作量小的优点。充气具有早有期漏气告警,能在传输特性恶化之前及时排除故障等优点,但充气设备费用较高,光缆直径细、气阻大、不易成气流通路,故世界上较多采用充油光缆。 

分类   光缆按缆芯结构划分,可分为层绞式、骨架式、带式和束管式;按敷设方法划分,有管道、直埋、架空、水底(或海底)方式;按维护方式划分,有填充(充油)、非填充(充气)式;按应用方式划分,有中继光缆、综合光缆、用户光缆、局内光缆、架空地线复合光缆(OPGW)、野战光缆等。此外还有一种漏汇波导综合光缆,缆芯中有光纤,缆的外侧开有泄漏槽,可传输450 MHz微波,既可用于铁路区间通信,又可用于实时移动通信。

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