Транспортные сети передачи информации в Москве существуют уже несколько лет, и доступ к ним обеспечивается практически на всей территории города.
Однако до настоящего времени остается свободным сектор услуг доступа к ним мелких корпоративных клиентов и физических лиц, имеющих скромные финансовые возможности. Он достаточно обширен и при правильном подходе к данной проблеме может быть весьма привлекательным для выгодных инвестиций.
Как известно, имеется несколько технологий, обеспечивающих индивидуальный доступ к транспортным сетям. Выбор оптимальной технологии позволит установить ценовую политику, которая привлечет значительное количество потенциальных абонентов.
В самом общем виде канал образуется аппаратурными элементами (у абонента и в точке доступа) и средой передачи (коаксиальные или оптоволоконные кабели, телефонные или витые пары, радиоканал и т.п.).
Будем полагать, что стоимость абонентского комплекта аппаратуры для любой технологии примерно одинакова. Тогда становится очевидным, что обеспечить относительно низкие затраты на канал возможно за счет применения недорогого "проводника", в частности недорогого маловолоконного оптического кабеля, и удешевления прокладки и эксплуатации кабеля от точки доступа до абонента (в городских условиях при большом числе каналов технологии радиодоступа, по-видимому, применять нерационально).
Предоставив промышленности разработку и выпуск недорогих "проводников", рассмотрим технологические варианты их прокладки. Их немного: прокладка кабеля в существующих коллекторах или строительство новых специальных коллекторов, подвеска кабеля.
Практика показывает, что в условиях большого города прокладка кабелей связи в существующих коллекторах - дело сложное, а часто и невозможное из-за их перегруженности, высокой арендной платы, межведомственных неувязок и нежелания помогать конкурентам. Строительство же новых собственных канализационных сооружений трудоемко, дорого и не везде осуществимо из-за уже сложившейся плотной структуры строений и коммуникаций. В таких условиях подвеска кабелей связи на опорах сети проводного вещания (ПВ) представляется, на наш взгляд, наиболее рациональным способом строительства кабельных линий.
Исторически сложилось так, что собственные линии город-ских сетей ПВ в подавляющем большинстве проходят по стоечным опорам, установленным на крышах зданий, или по столбовым опорам. Такой способ строительства сетей ПВ является рациональным, как по временным, так и по затратным показателям, особенно в условиях уже сложившейся плотной застройки населенных пунктов.
Линейное хозяйство Московской городской радиотрансляционной сети (МГРС) представляет собой широко разветвленную структуру, охватывающую практически весь город. Суммарная протяженность магистральных и распределительных фидерных линий МГРС превышает 7000 км.
Фидерные линии подвешиваются на стоечных опорах, устанавливаемых на кровлях практически всех зданий города (всего более 120 тыс. опор).
Они являются собственностью городской радиотрансляционной сети, поэтому "хозяину" подвешиваемого кабеля достаточно сотрудничать только с одной организацией (в Москве - МГРС), не вступая в контакты с собственниками зданий.
В последние годы многие компании, организуя свои сети передачи информации, столкнулись с серьезными проблемами при подземной прокладке своих кабелей в отдельных районах города. Решение же вопроса оказалось чрезвычайно простым - выход "из-под земли" на крыши, то есть подвеска кабелей на опорах линий МГРС.
Об актуальности проблемы свидетельствует уделяемое ей Министерством связи и информатизации РФ внимание. За последние 5 лет проблема дважды обсуждалась на заседаниях Коллегии Минсвязи (в 1998 г. "Проводное вещание на рынке услуг" и в 2000 г. "О Концепции развития ПВ в РФ на период 2005-2010 гг.").
В решениях Коллегий отмечалась необходимость "продолжить в опытном порядке работы по вторичному (дополнительному) использованию радиотрубостоек ПВ для подвески различных типов кабелей телекоммутационных сетей". Как одно из основных направлений развития намечено "использование станционных и линейных сооружений для создания ВОЛС с установкой оборудования в помещениях опорно-усилительных станций (ОУС) и трансформаторных подстанций (ТП) и подвеской кабеля на существующих трубостойках". В Концепции развития ПВ предусматривается также разработка и внедрение нормативно-правовой и нормативно-технологической документации по данной проблеме.
Пока же нам приходится пользоваться разработанными в МГРС "Расчетом-обоснованием" и "Технологической инструкцией по проектированию трасс и подвеске кабелей на опорах МГРС".
К подвеске предлагались самые разные кабели - от многопарных телефонных и сигнальных кабелей до коаксиальных и волоконно-оптических кабелей (ВОК).
Особое внимание уделялось вопросам механической прочности подвешиваемых самонесущих кабелей и систем "кабель - несущий трос".
На подвешиваемые кабели действуют два основных "силовых" фактора: нагрузки от отложений льда и ветровые нагрузки. Они рассчитываются раздельно, а дальнейшие расчеты механической прочности кабеля проводятся исходя из наибольшей нагрузки. Для кабелей среднего и большого диаметра (свыше 10 мм), а их большинство, ветровые нагрузки выше, чем возникающие в результате обледенения. Они зависят от "парусности" кабеля или системы "трос - кабель". Поэтому возможно применение единой классической методики расчетов механики подвесных кабелей независимо от их типов.
Сигнальные электрические ("медные") кабели, предлагаемые нашими заказчиками для подвески на опорах ПВ, за небольшим исключением, несамонесущие. Их собственные механические параметры не позволяют осуществлять самостоятельную подвеску в пролетах сети ПВ. Поэтому приходится применять несущие тросы.
При расчетах системы "кабель - трос" используются следующие исходные данные: габариты и погонная масса кабеля, марка троса (определяет массу, габариты и разрывное усилие), длины пролетов, высота подвеса кабеля и коэффициент запаса прочности, "ледяные" и ветровые нагрузки, характерные для данной климатической зоны.
На практике, как правило, приходится решать задачу определения марки несущего троса для заданных длин пролетов и параметров кабеля.
Следует отметить, что длины пролетов для кабельной трассы могут заметно отличаться от длин пролетов фидеров ПВ, так как их трассы, как правило, не совпадают: один и тот же кабель может быть подвешен на опорах разных фидеров ПВ.
Расчеты показали, что при соответствующем выборе марки несущего троса возможна подвеска кабелей в пролетах любой встречающейся на практике длины (до 150...180 м) при задаваемом коэффициенте прочности (в МГРС при расчетах принимается коэффициент запаса прочности k = 2 для тросов и многожильных проводов и k = 2,5 для стальной и сталемедной проволоки).
Крепление кабелей к несущим тросам осуществляется при помощи стандартных металлических подвесов.
Вторым, не менее важным моментом проектирования является расчет нагрузок от подвешиваемой системы "кабель - трос" на стоечные опоры и кровли зданий.
При проектировании трассы подвески кабеля необходимо определить "статус" каждой стойки, по которой пройдет кабель: промежуточная, угловая, оконечная. Трассы кабеля и фидера, как правило, не везде совпадают, поэтому одни и те же стойки для фидера могут являться, например, промежуточными, а для кабеля - угловыми или оконечными, и наоборот.
Согласно разработанной в МГРС методике для каждой стойки определяют необходимость, количество и направления тяжения дополнительных элементов крепления - оттяжек и контроттяжек для компенсации горизонтальных составляющих нагрузок от кабеля.
Помимо усилий тяжения следует учитывать и вертикальные усилия в стойках. Они складываются из массы стойки, массы проводов ПВ, массы кабеля с тросом при обледенении и из вертикальной составляющей ветровой нагрузки. Рассчитанные вертикальные усилия для стоек необходимо сопоставить с прочностью узлов установки радиостоек на кровлях и узлов крепления оттяжек для зданий различных серий.vДля эксплуатационных служб были рассчитаны усредненные таблицы определения предельно допустимых пролетов проводов радиосети и подвесного кабеля в зависимости от типа стойки, серии здания, массы и габаритов подвешиваемого кабеля. По этим таблицам для реальных пролетов выбираются также марка и диаметр несущего троса.
Сказанное может быть отнесено к несамонесущим кабелям любого типа: коаксиальным радиочастотным, волоконно-оптическим, сигнальным и т.п. Существенное ограничение - погонная масса кабеля не должна превышать 250... 300 кг/км - для подавляющего большинства подвесных кабелей практически выполняется. Это ограничение связано с пределами прочности кровель и стоек, которые ужемогут быть нагружены 2-3 фидерами ПВ. Кроме того, на стойках может быть установлено и оборудование звукового оповещения населения, также дающее механическую нагрузку на опору и кровлю.
При подвеске самонесущих ВОК в расчетах необходимо учитывать уже не разрывное усилие несущего троса, а весьма важный для ВОК механический параметр - допустимое растягивающее усилие. Превышение этого параметра может привести к нежелательным деформациям оптических волокон, следовательно, к ухудшению "электрических" характеристик кабеля.
Выпускаемые в настоящее время подвесные ВОК могут быть изготовлены с практически любым допустимым усилием растяжения - до 20 кН и более. Этот параметр задается при заказе кабеля и заметно влияет на его стоимость. Поэтому важен оптимальный выбор этого параметра для каждой трассы.
Выбор оптимальной трассы прохождения подвесных кабелей начинается с анализа наиболее подходящих маршрутов. Критериями оптимальности, естественно, являются суммарная стоимость кабеля, элементов подвески (включая при необходимости несущий трос) и затрат на работы по подвеске.
При подвеске самонесущих кабелей необходимо учитывать следующее обстоятельство. Очевидно, что вся трасса должна выполняться кабелем одного и того же типа и с наименьшим количеством стыков. Выбор прочностного параметра кабеля (допустимое растягивающее усилие) определяется длиной наибольшего пролета данной трассы. Такой пролет может быть на трассе единственным. На остальных, более коротких, пролетах прочность будет избыточна. Следовательно, часть затрат на кабель повышенной прочности будет напрасной. В составе другой, может быть, более длинной, трассы могут оказаться пролеты только малой и средней длины, которые позволят применить кабель меньшей прочности, следовательно, более дешевый. Некоторое удорожание кабеля за счет большей длины во втором варианте может быть с лихвой перекрыто большей дешевизной за счет снижения требований к прочности.
Однако в ряде случаев для трасс с одним-двумя удлиненными пролетами возможно и другое решение: подвешивать кабели, по прочности удовлетворяющие требованиям к большинству пролетов данной трассы, а на удлиненных пролетах использовать дополнительные несущие тросы, как при подвеске несамонесущих кабелей.
Проведенные в МГРС для линий типа "О"1 расчеты показали, что самонесущие ВОК круглого сечения, имеющие допустимые растягивающие усилия 10... 15 кН, могут быть подвешены практически на всех пролетах городской сети ПВ.
Встроенные силовые элементы ВОК выполняются из высокопрочных синтетических нитей, что не только заметно облегчает кабели, но и делает их полностью диэлектрическими, так что проблемы электромагнитной совместимости с проходящими рядом фидерами ПВ не возникают.
Более дешевыми получаются кабели с силовыми элементами из стального каната, часто выполняемые в сечении в виде "восьмерки".
Крепление к радиостойкам ПВ самонесущих кабелей или тросов несамонесущих кабелей осуществляется поддерживающими (для промежуточных и угловых стоек с небольшими углами поворота трассы) и натяжными (для угловых и оконечных стоек) зажимами различной конструкции. Нам представляется удачной арматура (спиральные зажимы) для подвески кабелей круглого сечения, выпускаемая в большом ассортименте ЗАО "Электросетьстройпроект".
В отличие от кабелей, подвешенных на опорах электросетей или контактных транспортных сетей, расположенных, как правило, на одинаковых расстояниях друг от друга, кабели, подвешенные на опорах ПВ, имеют неодинаковые пролеты, и, следовательно, в поддерживающих зажимах действует разность тяжений от климатических воздействий. В этих условиях спиральные зажимы типа ПСО с нормируемой прочностью заделки кабеля предотвращают стягивание кабеля от разности тяжений в более длинный пролет.
Эти же зажимы обеспечивают и сброс тяжения кабеля при воздействии экстремальных нагрузок (выше нормируемой прочности заделки кабеля в зажиме) за счет проскальзывания, что позволяет сохранить кабель.
В зажимах типа ЗП, выпускаемых рядом предприятий, регулирование прочности заделки кабеля обеспечивается резиновым вкладышем, сжимаемым алюминиевым корпусом при затягивании стяжного болта.
Крепление кабелей "восьмерочного" сечения осуществляется с использованием зажимов в виде двух пластин с канавками, в которые вкладывается "тросовая" часть кабеля. Пластины сжимаются винтами и на крюках крепятся к траверсам или консолям на радиостойках.
Естественно, что элементы подвески кабелей должны иметь высокую коррозионную устойчивость, детали из резины - устойчивость к старению и срок службы, соизмеримый с долговечностью подвешенного кабеля.
В настоящее время на опорах МГРС уже подвешено более 200 км ВОК и других кабелей разных типов и конструкций.
Механическая устойчивость кабельных трасс достаточно высока.
Практика эксплуатации подвесных кабелей показала, что даже экстремальные нагрузки, связанные с обледенением, не вызвали ни одного повреждения кабелей. Во время урагана, прошедшего в Москве в 1998 г., отмечены 5 повреждений кабелей, вызванных порезами от сорванных ветром фрагментов металлических крыш.
Работы по подвеске кабелей связи на опорах линий ПВ проводятся в МГРС на протяжении 7 лет и приняли массовый характер с началом внедрения ВОК в различных системах передачи информации.
Давними партнерами МГРС и заказчиками по подвеске ВОК являются такие известные операторы связи, как ЗАО "Макомнет", МТК "Телеком", "СЦС Совинтел", ОАО "Центральный телеграф", и целый ряд других фирм.
1 Типы воздушных линий (облегченный - "О", нормальный - "Н", усиленный - "У" и т.д.) определяются в зависимости от метеорологических условий местности, а именно - появления льда, изморози или мокрого снега на проводах, и от расчетной скорости ветра. Москва находится в климатических условиях, которым соответствуют линии типа "О".
Телемультимедиа № 1 (17) февраль 2003
