Лекции по Технической эксплуатации ВОЛС   

11. Анализ повреждений магистралей и трактов первичной сети

Мероприятия по оптимизации и повышению эффективности работы системы эксплуатации линейных сооружений связи (СЭЛСС) можно разделить на две большие группы: организационные, заключающиеся в улучшении системы и структуры эксплуатационной службы кабельных магистралей (КМ), повышении квалификации обслуживающего персонала, что особенно важно в структуре эксплуатации ВОЛС, и т. п.; технические, состоящие в разработке и внедрении новых методов и устройств, обеспечивающих улучшение эксплуатационных и технических характеристик подсистем магистральной связи.

Выбор критериев оптимизации СЭЛСС и разработка технических мероприятий должны базироваться на основе статистических исследований повреждений КМ.

11.1 Анализ причин повреждения КМ и основные параметры СЭЛСС

Основной задачей СЭЛСС является обеспечение бесперебойной работы трактов и каналов при заданном качестве передачи информации и минимальных эксплуатационных расходах. Данная задача решается в условиях воздействия на ЛСС различных дестабилизирующих факторов, приводящих к возникновению отказов, ухудшающих качество передачи информации.

Отказы и неисправности на ЛСС могут возникать в любой момент времени, образуя случайный процесс - поток отказов.

Одним из основных параметров оценки качества работы КМ является плотность повреждений (отказов) [3, 20], приходящихся на 100 км трассы в год:

n=l00N/КL ,                                                                     (11.1)

где N - число отказов на магистрали связи длиной L за К лет.

Значение п может определяться раздельно для отказов:

- всех видов, возникающих в системе ЛСС;

- приводящих к перерыву связи;

- вызывающих неисправности;

- только линий связи;

- только станционных устройств;

- различных подсистем ЛСС и т. д.

Данное разделение при определении плотности отказов обусловлено необходимостью определения параметров надежности тех или иных подсистем служб эксплуатации.

Кроме плотности повреждений, важной характеристикой эффективности и качества работы КМ является интенсивность отказов (средняя плотность отказов на 1 км/ч):

,                                                             (11.2)

где 8760 - количество часов в году; 100 - протяженность трассы (км), на кото­рой определяется значение.

Значения интенсивности потока отказов на отдельных участках магистрали могут существенно различаться в зависимости от условий эксплуатации, кроме того, существует зависимость Λср, от времени года.

Для однотипной КМ, протяженностью L, при постоянных условиях эксплуатации интенсивность потока отказов

.                                                             (11.3)

Для КМ, состоящей из участков с различными средними значениями интенсивности отказов Λср1, Λср2,.. Λсрi интенсивность потока отказов

                                                            (11.4)

Вероятность безотказной работы за время t определяется, как показывают экспериментальные исследования [20], показательной функцией

                                                              (11.5)

отсюда получим, что плотность распределения случайной величины - времени T безотказной работы - подчиняется закону Пуассона:

                                                     (11.6)

Отказы на КМ могут возникать как в результате внешних воздействий, так и от внутренних причин. Проведем анализ статистических данных распределения причин повреждений (в %) от их общего числа.

По данным статистики, простой связи из-за повреждения кабелей, выраженный в канало-часах, составляет значительный процент по сравнению с простоем из-за станционных повреждений (таблица 11.1) [20].

Таблица 11.1 Причины повреждений КМ первичной сети

Вид повреждения

Число повреждений от их общего числа, %

Дефекты строительства и монтажа

Механические воздействия

Неправильная эксплуатация

Коррозия

Пробой высоким напряжением, в том числе от токов молнии

Сдвиг и давление почвы

Повреждения от грызунов

Старение

Прочие

9

36-45

4

8

12

6

4

3

3

На рисунке 11.1 представлена диаграмма статистики простоев линейных трактов магистральных JIC за 11 лет, при этом протяженность ЛC, организованных по симметричным кабелям (СЛС) Lслc=1100 км; по коаксиальным (КЛС) Lклс=440 км и протяженность BOJIC Lволс= 480км [3].

Ясно, что количество повреждений техногенного характера (работа сторонних организаций, воровство кабелей и т. п.), которые составляли не более 30 % всех повреждений механического характера, в настоящее время приближаются к 50 %, причем тенденция их роста сохраняется на протяжении последних 11 лет (рисунок 11.1).

Процесс устранения отказов на КМ характеризуется среднем временем восстановления Тв, которое складывается из среднего времени обнаружения неисправности tср.o., среднего времени определения характера и места повреждения tср.изм. и среднего времени ремонта tср.рем. - В случае повреждения кабельной линии или НРП к этим составляющим добавляется еще время, необходимое для прибытия аварийной бригады tср.тр. на место повреждения линии. Таким образом,

.                            (11.7)

Уравнение (11.7) позволяет определить основные пути уменьшения времени восстановления повреждений кабелей связи и КМ. Для КМ время восстановления много меньше времени безотказной работы To из этого следует, что λ = 1 /Т0 и что восстановление исправного состояния КМ происходит в течение случайного времени tср.в. распределенного по показательному закону с параметром μ=1/Tср в и плотностью

                                                               (11.8)

Параметр μ называют производительностью подсистемы восстановления работы кабельных магистралей (равен числу устраняемых отказов в единицу времени).

Рисунок  11.1. Статистика простоев линейных трактов

Причины повреждения ВОЛС идентичны повреждениям на металлических линиях. Особенно это касается повреждении механического характера, Установлены также и отличия, связанные с принципами распространения сигнала по волокну, определяемые параметрами оптических волокон.

Одним из основных параметров надежности КМ является коэффициент готовности Кг, который определяется как отношение суммарного времени исправной работы КМ к общему времени наблюдений [17,20]:

Оценочный расчет, выполняемый на стадии проектирования, показателей качества и надежности магистралей первичной сети при различной протяженности тракта (таблицы 11.2- 11.3) является целевым [17,21].

Среднее значение интенсивности отказов за год λ на 100 км кабельной линии (11.3):

λСЛС= 0,62,                 λКЛС= 0,91,                 λВОЛС= 0,5.

Полученные значения интенсивности отказов различны ввиду различной протяженности КМ и, как следствие, различного количества простоев рассматриваемых магистралей.

Средние значения коэффициента готовности (Кг) реальных кабельных магистралей с учетом среднего времени восстановления (таблицы 11.2-11.3) следующие:

КГСЛС=0,994, КГКЛС =0,996,  Кгволс=0,996.

Полученные значения в сравнении со значениями коэффициента готовности с учетом соответствующих длин магистралей (таблица 11.2-11.3) могут быть пересчитаны путем вычисления числа повреждений, приходящихся на 100 км трассы КМ, и умножения на соответствующую длину. На местной первичной сети для оборудования линейного тракта: Кгслс= 0,987, Кгклс- 0,989, Кгволс= 0,992; на магистральной первичной сети для оборудования линейного тракта: Кгслс= 0,86, Кгклс = 0,864, Кгволс= 0,862.

Сравнивая расчетные средние значения коэффициентов готовности с рекомендованными и полученными на основе анализа статистической модели, можно сделать вывод, что реальные значения достаточно далеки от рекомендуемых, что и вызывает необходимость поиска путей повышения значений последних. Очевидно, что Кг JIC может быть повышен за счет сокращения времени восстановления (простоя) Tв.

Таблица 11.2 Местная первичная сеть (LМСП=200 км)

Показатель надежности

Канал ТЧ или ОЦК

Канал ОЦК на перспективной цифровой сети

Оборудование линейного тракта

Коэффициент готовности

>0997

>0,9994

>0,9987

Среднее время между отказами, ч

>400

>7000

>2500

Время восстановления, ч

<11

<4,24

См. примечание

Таблица 11.3 Магистральная первичная сеть (LMCП=12500 км)

Показатель

надежности

Канал ТЧ или ОЦК

Канал ОЦК на наперспективной цифровой сети

Оборудование линейного тракта

Коэффициент готовности

>0,92

>0,982

>0,92

Среднее время между отказами, ч

>12,54

>230

>40

Время восстановления, ч

<1,1

<4,24

См.примечание



*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.