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动车组特殊电缆试验概述

发表时间：2020/7/14 来源：《基层建设》2020年第6期作者：杨梦雅魏健高硕文许猛

[导读] 摘要：高速动车组车体内部的线缆犹如动车组的血液，输送着电和信号，其质量是关键。

        中车唐山机车车辆有限公司河北唐山 063000
        摘要：高速动车组车体内部的线缆犹如动车组的血液，输送着电和信号，其质量是关键。特殊电缆试验是针对高铁通信电缆，是指在高铁运行过程进行信号传输的线缆，具有高铁系统内部信号传输及远程信号传输的功能，它是高铁系统中的一个重要组成部分。本文针对CRH3型动车组特殊电缆试验进行阐述和说明。
        关键词：动车组特殊电缆通信
        引言
        CRH3型动车组特殊电缆试验检测通信电缆是否符合标准，保证电缆的通信质量，对保证动车组安全、可靠、舒适运行极为重要。
        一、特殊电缆试验对象
        （一）双绞线
        双绞线一般由两根截面积为AWG22-26的绝缘铜导线按照一定的规格（一般扭绞长度在38.1mm至14cm内，相邻线对的扭绞长度咋12.7mm以上）互相缠绕（一般逆时针缠绕）在一起包在绝缘套管中而制成的一种通用配线。典型的双绞线有四对的，也有更多对双绞线放在一个电缆套管里的。这些我们称之为双绞线的电缆，属于信息通信网络传输介质。
        双绞线由于采用了一对相对绝缘的金属导线相互绞合的方式，降低了自身信号的对外干扰，也抵御一部分外界电磁波干扰。一般来讲，双绞线扭绞越密其抗干扰能力就越强，与其他传输介质相比，双绞线在传输距离，信道宽度和数据传输速度等方面均受到一些限制，但双绞线是一种价格低廉、易于连接的有线传输媒体。
        动车组的列车总线WTB及车辆总线MVB为双绞线。WTB数据电缆由一线对组成，MVB数据电缆由两线对而且是星型四线扭绞，这种设计能降低线对之间的串扰。
        （二）同轴电缆
        同轴电缆由里到外分为四层：中心铜线，塑料绝缘体，网状导电层和电线外皮。电流传导于中心铜线和网状导电层形成的回路。因为中心铜线和网状导电层为同轴关系而得名。
        内部导线由多条铜线扭绞编织而成，可镀银以减少损耗。与外部导线之间的绝缘层不仅具有绝缘作用，而且是关键的功能性部件。外部导线既是屏蔽又可回流，也就是说其既可以抗干扰又是关键的功能性元件。外部绝缘层用来防止载流元件接触或短路。
        同轴电缆传导交流而非直流电，也就是说每秒钟会有好几次的电流方向发生逆转。如果使用一般电线传输高频率电流，这种电线就会相当于一根向外发射无线电的天线，这种效应损耗了信号的功率，使得接收到的信号强度减小。同轴电缆的设计正是为了解决这个问题。中心电线发射出来的无线电被网状导电层所隔离，网状导电层可以通过接地的方式来控制发射出来的无线电。
        同轴电缆的优点是抗干扰能力强，传输数据稳定。可以在相对长的无中继器的线路上支持高带宽通信，同轴电缆比较双绞线具有辐射损耗小和受外界干扰影响小等特点。
        （三）光纤
        光纤是又细又长而且非常纯的玻璃丝，直径和人的头发相仿。光纤成束排列在光缆中，用于远距离传输光信号。光纤通常包括纤芯、包层和涂覆层。
        纤芯：光纤的细玻璃中心，光在此传播。
        包层：覆盖纤芯的外部光学材料，可将光反射到纤芯。
        涂覆层：保护光纤以免受损坏和潮湿的塑料涂层。
        光纤工作原理：
        假设你希望手电筒的光束照亮又长又直的走廊，那么只需要顺着走廊方向照去即可，光线是沿直线传播的，这没什么问题，那么如果走廊不是直的呢？你可以在拐弯处放一面镜子，在拐角周围反射光束，那么如果走廊有很多拐弯呢？你可能需要沿墙防止很多面镜子来反射光束，使其沿着走廊不断反射。

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这就是光纤的工作原理。
        光缆中的光在纤芯中通过不断反射到包层来进行传播，这就是全内反射的原理。由于包层并不会从纤芯中吸收任何光，因此光波能够传播很远的距离。然而光信号在光纤内会发生衰减，这主要是由于玻璃种含有杂质。信号衰减的程度由玻璃的纯度和传输的光的波长决定。
        光纤具有误码率低、频带宽、绝缘性能高、抗干扰能力强、体积小和重量轻的特点，且有着级高的传输率（可达每秒数十亿位），特别适合远距离传输（数千米）。缺点是连接安装费用高。
        二、特殊电缆试验内容
        实验过程遵循对应的试验规程，完整填写的实验记录文件是证明试验工艺规程的唯一有效文件，本试验工艺规程中的打勾框仅用于帮助试验人员检查试验结果。在完成整章的试验后，试验结果必须记录到实验记录文件的相应行中。相应试验记录文件的版本状态必须与试验工艺规程的版本状态一致。必须完成某个章节所列的全部试验步骤。如果没有完成某个试验项，则必须查找原因并解决。如果不能完成某个章节所列的全部试验项，则不要填写试验记录文件的相应行，而是空着直到问题解决。
        动车组特殊电缆试验使用FLUKE特殊电缆测试和相应的适配器配合完成：
        （1）根据试验文件，在FLUKE特殊电缆测试仪的设置面板中，设置需电缆的电缆类型、测试极限、出口配置等；
        （2）选择对应的适配器（适配器名称因接线方式而不同）；
        （3）根据实验文件分别找到所测电缆两端的位置；
        （4）通过适配器连接电缆和FLUKE测试仪，点击开始测试；
        （5）测试结束后，将结果以线缆号形式保存；
        （6）重复以上操作，完成整章测试。
        注：调试工序严禁通过调换配线的方式进行动车组状态调试。
        三、特殊电缆试验基本指标
        （一）衰减
        衰减是沿链路的信号损失度量。衰减线缆的长度有关系，随着长度的增加，信号衰减特随之增加。衰减用“dB”作单位，表示源传送断信号到接收端信号强度的比率。由于衰减岁频率而变化，因此，应测量在应用范围内的全部频率上的衰减。
        （二）近端串扰
        串扰分近端串扰（NEXT）和远端串扰（FEXT），测试仪主要是测量NEXT，由于存在线路损耗，因此FEXT的量值的影响较小。近端串扰（NEXT）损耗是测量一条UTP链路中从一对线到另一对线的信号耦合。对于UTP 链路，NEXT是一个关键的性能指标，NEXT并不表示在近端点所产生的串扰值，它只是表示在近端点所测到的串扰值。这个量值会随电缆长度不同而变，电缆越长，其值变得越小。同时发送端的信号也会衰减，对其它线对的串扰也相对变小。试验证明，只有在40M内测量得到的NEXT是较真实的。通过加强双绞线的耦合程度以保证双绞线连接头的紧密连接，就可以有效降低近端串扰。
        （三）衰减串扰比
        衰减串扰比（ACR）是同一频率下近端串扰NEXT和衰减的差值。
        在某些频率范围，串扰与衰减量的比例关系是反映电缆性能的另一个重要参数。ACR值越大，表示抗干扰的能力更强。一般系统要求至少大于10分贝。如果ACR不是足够大，那么将会频繁出现错误。在许多情况中，即使是在ACR值中的一个很小的提高也能有效降低整个线路的误比特率。
        四、结束语
        结束语：本文以CRH3型动车组特殊电缆试验为分析对象，基于实际需要开展，对特殊电缆试验的试验对象、试验内容以及试验指标进行阐述。操作者要善于思考、总结、提炼，形成文字记录，为后续操作者提供宝贵财富。