Проект строительства внутризоновой ВОЛП на участке п.Маслянино – г.Черепаново

8   Расчет показателей надежности

Качество работы систем связи зависит от надежности работы линий связи. Надежность – одна из важнейших характеристик современных магистралей и сетей связи общего пользования. Особенно высокие требования по надежности предъявляются к кабельным магистралям с большой пропускной способностью, к которым относятся волоконно-оптические кабельные магистрали (ВОКМ).

На надежность кабельных линий влияют следующие факторы: дефекты производства кабелей, строительства и эксплуатации, механические воздействия при земляных работах вблизи трассы проложенного кабеля и при работах в кабельных колодцах, сдвиг и давление почвы, сотрясения (вибрации), пробой высоким напряжением, в том числе и от токов молнии, коррозия влагозащитных металлических оболочек.

Интенсивность действия каждого фактора зависит от местных условий, времени года. Наибольшее число отказов связи возникает вследствие механических  повреждений при осуществлении земляных работ – 61 % от общего числа отказов. Около 17 % отказов связи происходит из-за воздействия грозового электричества. Около 9 % отказов  связаны с ошибками производства, строительства и эксплуатации. Сели, землетрясения, обвалы, вибрации грунта являются причиной  7 % отказов. Отказы из-за мерзлотных явлений составляют  4 %, прочие причины – 2 % [10].

Как показывает практика эксплуатации зарубежных и отечественных ВОЛП, мероприятия по повышению надежности при строительстве и эксплуатации крайне необходимы, иначе все предыдущие мероприятия по повышению надежности (при изготовлении ОВ и ОК) окажутся неэффективными.

К мероприятиям по повышению надежности ВОЛП следует отнести меры по увеличению надежности соединительных муфт путем контроля за технологическим  процессом монтажа муфт. Для этого можно использовать методы неразрушающих испытаний: применение термоиндикаторных красок, контроль за процессами, связанными с расплавлением пластмассовых частей муфт (с помощью рентгеновских установок), контроль механической прочности сростков ОВ после сварки.

При испытании различных конструкций соединительных муфт образцы подвергают статическим нагрузкам, изгибам, вибрации, осевым растяжениям, кручению, смещению герметизирующих швов, проводят ударные испытания, имитирующие возможные воздействия на муфту камней или кусков смерзшегося грунта при засыпке котлована. Цикловые температурные испытания совмещают, как правило, с испытаниями на химическую стойкость в различных средах.

Кроме указанных выше специальных мероприятий, используют и такие традиционные методы повышения надежности кабельных линий связи, как увеличение глубины прокладки кабеля, использование грозозащитных тросов при наличии металла  в ОК.

При проектировании важно оценить степень надежности кабельной линии связи и осуществить мероприятия по повышению их надежности. Если в результате произведенного расчета показатели надежности проектируемой магистрали не удовлетворяют основным нормативным показателям, то следует пересмотреть отдельные проектные решения, что позволит повысить надежность ВОКМ.

При проектировании должна быть произведена оценка показателей надежности на соответствие заданным требованиям, путем построения структурной схемы надежности ВОЛП и расчета КГ и ТВ с учетом резервирования по исходным данным о надежности составных частей оборудования, полученных от поставщика в соответствии с ОСТ 45.63.

Для оценки надежности междугородних кабельных линий используются следующие основные характеристики:

1)            интенсивность отказов – среднее число отказов в единицу времени (час) на 1 км трассы линии.

2)            Параметр потока отказов – среднее число отказов в единицу времени (час) на всю длину трассы.

3)            Среднее время между отказами – среднее время между соседними отказами, выраженное в часах.

4)            Среднее время восстановления связей – среднее время простоя связей, считая от начала возникновения отказа до момента восстановления связей, выраженное в часах.

5)            Коэффициент готовности.

Требуемые показатели качества для внутризоновой первичной сети с максимальной протяженностью Lм  (Lм=200 км) приведены в таблице 8.1

Таблица 8.1- Требуемые показатели качества для внутризоновой первичной сети  протяженностью Lм=200 км

Примечание:

Время восстановления НРП менее 2,5 часа, в том числе время подъезда - 2часа.

Время восстановления ОРП и ОП менее 0,5 часа.

Время восстановления ОК менее 10 часов, в том числе время подъезда менее 3,5 часа.

Так как в технических характеристиках  аппаратуры фирмы Ротек отсутствуют данные о надежности составных частей оборудования, учитывая высокую надежность современной аппаратуры ЦСП, целесообразно принять значение коэффициента готовности кабельной линии 0,985, а аппаратуры – 0,995. Тогда на подземной кабельной линии должны обеспечиваться следующие показатели:

-         коэффициент готовности – не менее 0,985;

  -    среднее время между отказами – не менее 340,5 ч;

  -    среднее время восстановления – не более 5,2 ч;

-         плотность повреждений – не более 0,1823.

При существующей на эксплуатации стратегии восстановления, начинающегося с момента обнаружения отказа (аварии), коэффициент простоя (неготовности) определяется по формуле :

       ,                                                                                 (8.1)

Коэффициент готовности определяется как отношение суммарного времени безотказной работы (наработка на отказ) к общему суммарному времени безотказной работы и времени восстановления за один и тот же период эксплуатации :

        ,                                                             (8.2)

При длине магистрали L не равным LМ среднее время между отказами определяется как:

                                                                                  (8.3)

Для случаев эксплуатации ВОЛП на основе оптимальной стратегии восстановления, начинающегося с обнаружения предотказового состояния ОТЭ (повреждения), необходимо для инженерных расчетов показателей надежности использовать вместо выражения (8.1) другое выражение :

                         КПN =    О  (ТВ – 0,7 t1)   ,                                          (8.4)

                                        1 + О  ТВ

          где О – интенсивность отказов одного элемента системы передачи,

                N – число рабочих элементов,

                ТВ – среднее время восстановления,

                 t1 – время подъезда

Среднее число (плотность) отказов ОК за счет внешних повреждений на 100 км кабеля в год (по статистике повреждений на подземных кабелях из опыта эксплуатации на магистральной сети первичной связи России) равно :

                                                       = 0,34 ,

тогда интенсивность отказов ОК за 1 час на длине трассы ВОЛП – L, равной 66 км определится как :

                            ОК =      L                                                                    (8.5)

                                        8760  100    

где 8760 – число часов в течение года       

                            ОК =     0,34  66     =  2,64  10– 5                   

                                         8760  100

         В ходе расчета сначала вычисляются по данным характеристик надежности отдельных компонентов суммарные показатели надежности всего комплекса ВОЛП с использованием выражений (8.1), (8.2), (8.3) (8.4). Затем полученные величины сравниваются с требуемыми значениями, пересчитанными из действующих норм на типовые протяженности (LМ) к длине проектируемой линии передачи (L).

Таким образом, требуемые значения показателей надежности, пересчитанные по формулам (8.1), (8.2), (8.3) из действующих норм на типовые протяженности (LМ = 200 км), приведенные в таблице 8.1, к длине проектируемой линии передачи (L = 66 км):

         ТО (L) = 

КП

КГ

Сравнивания заданный и рассчитанный коэффициент готовности видно, что полученное значение больше заданного, что обеспечивает необходимые нормы по надежности проектируемой волоконно - оптической линии связи.

К числу мероприятий, направленных на повышение надежности кабельных линий связи, следует отнести: правильный выбор типа кабеля, трассы и глубины его прокладки, применение защитных устройств от механических повреждений, улучшение организации службы эксплуатации, повышение квалификации обслуживающего персонала, оснащение измерительной техникой, проведение технического надзора за состоянием трассы кабеля. Очень большое значение имеет анализ и выявление причин повреждений[7].