成都康寧光纜線路防鼠的措施和效果
一：項(xiàng)目的產(chǎn)生
浙江的丘陵區(qū)域的大多數(shù)光纜都采用了架空的方式進(jìn)行敷設(shè)。光纜的結(jié)構(gòu)較多地使用了GYTA，部分雷電多發(fā)區(qū)采用了全非金屬結(jié)構(gòu)的架空光纜。浙江山區(qū)的植被較發(fā)達(dá)，主要鼠種有花松鼠，麗松鼠，褐腹松鼠等。這些成年松鼠體長20厘米，重量大約200克，具有很強(qiáng)的噬咬能力。在已運(yùn)行的光纜線路上，多廠家的多種結(jié)構(gòu)光纜都都出于鼠咬而造成不同程度上的線路故障。以浙江移動(dòng)通信有限公司所屬線路為例，從1997年到2005年由于鼠咬發(fā)生的通信故障數(shù)十起，嚴(yán)重超過了電信線路的故障率要求。
為此，浙江移動(dòng)通信有限公司運(yùn)維部通過多種方法進(jìn)行線路保護(hù)，如采用不同廠家的光纜、使用熱縮套管修補(bǔ)光纜、甚至使用過直埋型光纜架空敷設(shè)和使用添加防鼠化學(xué)護(hù)套的光纜等措施，雖然鼠咬的情況有所改善，但仍不能根本性地解決鼠害的問題。如使用熱縮套管修補(bǔ)光纜處，但仍難以根除鼠咬對通信線路的危害。只有換用防鼠光纜，才可能從根本上解決松鼠對光纜線路的噬咬問題。
從時(shí)間上來看，鼠咬發(fā)生也同其生理周期有密切關(guān)系，其中每年的5和9月是鼠害發(fā)生的高峰期，為什么松鼠喜歡啃咬光纜，現(xiàn)在還沒有一個(gè)準(zhǔn)確的解釋。可能光纜護(hù)套的硬度和化學(xué)組成都比較適合于松鼠噬咬。 #p#
二、當(dāng)前的光纜防鼠技術(shù)和研究方向
出于生態(tài)保護(hù)和經(jīng)濟(jì)上等因素，光纜線路防鼠既不宜采取毒殺、捕殺等措施，也不宜如直埋光纜那樣采取埋深來進(jìn)行預(yù)防。因此當(dāng)前的光纜防鼠措施依然還需依靠光纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料變化來進(jìn)行預(yù)防。常規(guī)的防鼠方案有在護(hù)套中添加化學(xué)成分、采用多層護(hù)套鎧裝等方法。美國康寧公司曾在泰國使用過雙層金屬鎧裝的結(jié)構(gòu)用于架空防鼠，光纜自身重量和外徑較大，對架空桿塔的要求會(huì)提高，會(huì)增加了光纜線路的成本。還有一種可行的結(jié)構(gòu)是采用不銹鋼帶的方案，但如果將不銹鋼帶分切并復(fù)膜后，其材料成本是常規(guī)鍍鉻鋼帶的5倍，經(jīng)濟(jì)上不可取。
所謂在護(hù)套中添加化學(xué)成分的方法，是在光纜護(hù)套中添加辣味素的方法。辣味素原本是從辣椒等天然物質(zhì)中提煉出的化學(xué)物質(zhì)，在小白鼠試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)老鼠對辣味物質(zhì)比較敏感，因此已被認(rèn)為是一種有效的驅(qū)鼠劑。商用的辣味素護(hù)套料是把一種類似的化學(xué)合成材料，按照一定比例添加到聚乙烯護(hù)套中。由于添加劑可能出現(xiàn)水溶和遷移等問題，必須考察其在護(hù)套中的遷移和水溶效果，才能確定這類光纜的驅(qū)鼠時(shí)效。
國外報(bào)道較多的是采用玻璃纖維防鼠。由于玻璃纖維極細(xì)且脆，在鼠類噬咬過程中，呈粉碎狀的玻璃渣將傷及鼠類的口腔，使之對光纜產(chǎn)生畏懼感，達(dá)到防鼠的效果。但已知的資料中缺乏鼠咬試驗(yàn)的詳細(xì)報(bào)告，必須通過鼠咬試驗(yàn)加以驗(yàn)證。
在已知的光纜鼠咬實(shí)驗(yàn)中，高強(qiáng)度的鋼帶都有較好的防鼠效果，但是同時(shí)也有研究表明，鼠咬痕跡使暴露在外界環(huán)境內(nèi)的鋼帶的加劇腐蝕，大多數(shù)光（電）纜在不長的時(shí)間內(nèi)都會(huì)被侵蝕，這就是最好要采取不繡鋼帶的原因。但采用不銹鋼帶的光纜價(jià)格會(huì)較大地增加電信設(shè)施的固定投資，尋找一種經(jīng)濟(jì)的、抗腐蝕能力和強(qiáng)度更好的鋼帶材料以替代現(xiàn)行的常規(guī)防蝕鍍鉻鋼帶也是本項(xiàng)目需要研究的方向之一。
我們曾考慮過采用周邊環(huán)繞鋼絲（或非金屬加強(qiáng)件GRP）的結(jié)構(gòu)用于防鼠，但小的GRP棒（帶）較軟，難以經(jīng)得起鼠咬，同時(shí)光纜成本也將超過玻璃纖維結(jié)構(gòu)。鋼絲繞包和夾帶鋼絲的護(hù)套結(jié)構(gòu)都會(huì)使光纜的重量增加較大，增加了桿塔的承載負(fù)荷；如果采用抗腐蝕的低碳鋼絲，光纜將十分僵硬，難以盤留，不利于架空敷設(shè)；如采用普通高碳鋼絲結(jié)構(gòu)，光纜的耐腐蝕能力還變得極差。因此這些光纜結(jié)構(gòu)都不適合現(xiàn)行的光纜線路運(yùn)行和維護(hù)。 #p#
三、光纜的鼠咬試驗(yàn)
浙江移動(dòng)通信有限公司和成都康寧光纜有限公司共同進(jìn)行了不同結(jié)構(gòu)的光纜的鼠咬實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)的方法參照Bellcore GR-20-CORE。被試光纜樣品固定在兩個(gè)封閉箱體之間，其中一個(gè)密閉箱體中裝有充足食品、水和試驗(yàn)鼠，并強(qiáng)光照射，另一密閉箱體無光，由于鼠類存在噬咬和畏光特性，就不得不驅(qū)使其啃咬光纜。試驗(yàn)的鼠種是體重為250g的實(shí)驗(yàn)大白鼠。
在此之前，我們也參考過其它試驗(yàn)方法進(jìn)行過類似的試驗(yàn)，如將不同性別的老鼠分開兩室，中間通道由光纜樣品形成柵攔；或試驗(yàn)箱體一側(cè)有食品和水，另一側(cè)被試鼠經(jīng)強(qiáng)光照射，中間通道有光纜柵攔等方法，被試鼠種包括野生松鼠（200g）、大白鼠等，由于缺乏食物和水，造成鼠類缺乏啃咬能力和活動(dòng)欲望，試驗(yàn)都沒有達(dá)到預(yù)期的效果。
光纜的樣品包括含有普通鍍鉻鋼帶、雙層護(hù)套的層絞式光纜（GYTY53），普通帶擋潮層的架空層絞式光纜（GYTA），以及帶鋼-聚乙烯內(nèi)護(hù)套、玻璃纖維層和聚乙烯外護(hù)套的特殊防鼠光纜結(jié)構(gòu)（GYTSFY）。受試時(shí)間為50天，試驗(yàn)裝置和樣品如下圖。
試驗(yàn)結(jié)果分析：
充足的食物供給，和強(qiáng)光照射，試驗(yàn)?zāi)軌蚰M野生環(huán)境下鼠類的啃咬，并比野外環(huán)境更加苛刻，具有代表性。
在使用鋼帶結(jié)構(gòu)的光纜中，鼠類始終無法咬破鋼帶進(jìn)入試驗(yàn)箱體的另一端，從而證明鋼帶對防鼠的保護(hù)能力。
普通GYTA架空光纜在試驗(yàn)的第15天就已經(jīng)被咬破光纖套管，說明普通結(jié)構(gòu)的架空光纜完全不具有防鼠效果，同時(shí)也證明其它結(jié)構(gòu)的防鼠能力。
從玻璃纖維層被啃咬的第15天起，老鼠的啃咬程度在近一個(gè)星期內(nèi)幾乎沒有發(fā)生變化，但由于強(qiáng)光因素和噬咬天性，迫使老鼠繼續(xù)啃咬光纜，噬咬的強(qiáng)度明顯減緩，最終結(jié)果是被啃咬面積最小，證明了玻璃纖維層至少能延緩鼠類對光纜的破壞。我們認(rèn)為在野外實(shí)際環(huán)境鼠類在具有其它噬咬途徑時(shí)，將會(huì)放棄對光纜的侵害。
以下是光纜被啃咬后的情況：
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四、其他有關(guān)防鼠研究的試驗(yàn)
從經(jīng)濟(jì)的角度來看，辣味素如果能達(dá)到驅(qū)鼠的效果，應(yīng)當(dāng)是防鼠的最佳解決方案，但辣味素要達(dá)到驅(qū)鼠的效果，必須解決辣味素與PE護(hù)套料的相容問題，即辣味素在長期環(huán)境中從護(hù)套料的遷移問題。
附：辣味素的化學(xué)組成和特性
組 成： 正－壬酸香草酰胺
英文名稱： Capsaicin
分 子 式： C17H27NO3
分子量： 293.4；
熔點(diǎn)： 56-58℃；
分解溫度： 340℃；
水溶性： 在25℃時(shí)27ppm
值得關(guān)注的是辣味素的可溶性和毒性， 27PPM的溶解度指標(biāo)是可以認(rèn)為難溶于水的，但經(jīng)過試驗(yàn)后我們發(fā)現(xiàn)經(jīng)過水浸一段時(shí)間后，含辣味素的樣品的辣味顯著減少，為此我們特意將供應(yīng)商提供的純凈辣味素、含辣味素的光纜護(hù)套料、經(jīng)過水浸泡的含辣味素的光纜護(hù)套三種樣品，通過紅外氣相色譜進(jìn)行定量分析，以下是三個(gè)樣品的紅外光譜圖：
在傅利葉紅外光譜圖上，我們可以發(fā)現(xiàn)，由于存在C-N鍵，辣味素在3200nm和1400nm附近處應(yīng)存在一定的反射吸收峰，不過由于靠C-H鍵的吸收峰太近，整體的吸收峰會(huì)發(fā)生位移，只是在1600nm左右有一定的表現(xiàn)。其中黑色曲線（純凈辣味素）的峰面積遠(yuǎn)大于紅色吸收峰（添加辣味素的光纜護(hù)套），說明辣味素在光纜護(hù)套中的含量是有限的，而蘭色曲線的吸收峰（通過浸泡的含辣味素的光纜護(hù)套）比紅色的吸收峰面積又有減少，證明經(jīng)過加工和浸泡后辣味素的含量實(shí)際上存在衰減。目前我們認(rèn)為衰減的主要因素是揮發(fā)所致，由于辣味素液體在聚烯烴材料中始終存在遷移并揮發(fā)，因此難以保證含辣味素光纜護(hù)套的防鼠效果和有效的時(shí)間。
此外，在含辣味素的光纜護(hù)套加工過程中，會(huì)揮發(fā)出大量辛辣的氣體和一些白煙，這說明辣味素的揮發(fā)能力很強(qiáng)。造成生產(chǎn)上的困難。 因此我們認(rèn)為現(xiàn)階段采用辣味素進(jìn)行驅(qū)鼠的方法還不可靠，能否改進(jìn)還需更深入的研究。
通過鼠咬試驗(yàn)表明采用鋼帶防鼠的措施是有效的，但還不是盡善盡美的。因?yàn)楣饫|外護(hù)套還不能夠得以保護(hù)，鼠咬后鋼帶的裸露所帶來的腐蝕和阻水問題都需要高度重視。防鼠結(jié)構(gòu)必須采用一種強(qiáng)度和耐腐蝕能力都優(yōu)于常規(guī)鍍鉻鋼帶的復(fù)合鋼帶。通過將這種鋼帶同不銹鋼帶、鍍鉻鋼帶和其它復(fù)合鋼帶做腐蝕性試驗(yàn)比較，試驗(yàn)結(jié)果見下述實(shí)物圖片：（試驗(yàn)方法按YD/T 723-94。試驗(yàn)條件是在1M的HCl溶液中浸泡20天后觀察其腐蝕的情況）
試驗(yàn)結(jié)果表明采用特殊防鼠復(fù)合鋼帶和不銹鋼帶的耐腐蝕效果最好，常規(guī)鍍鉻復(fù)合鋼帶的邊緣出現(xiàn)0.5~0.8mm的腐蝕現(xiàn)象，以上都適合作為光纜原材料使用，但前兩者的耐腐蝕性能更好；如果不是鍍鉻的鋼帶，如鍍錫、鍍鋅或沒有經(jīng)過防腐處理的鋼帶，防蝕效果則十分差，存在大面積表面腐蝕，并出現(xiàn)被多處蝕穿的現(xiàn)象，這類鋼帶不適合作為光纜的原材料。
特殊防鼠復(fù)合鋼帶的抗張能力或抗沖擊能力都比普通鍍鉻復(fù)合鋼帶和不銹鋼帶有較大提高，從強(qiáng)度上比較，特殊防鼠復(fù)合鋼帶的屈服強(qiáng)量提高了20%，這樣將極大地提高光纜抗鼠咬沖擊和啃咬能力。雖然常規(guī)鍍鉻復(fù)合鋼帶的抗腐蝕能力也較好，但在鼠類啃咬下，邊沿的鍍層很有可能被破壞，從而造成局部被腐蝕的現(xiàn)象，因此我們建議在經(jīng)濟(jì)許可的情況下，應(yīng)選用耐腐蝕能力更好的鋼帶，本案中特殊防鼠復(fù)合鋼帶就是一個(gè)較好的實(shí)例。
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五、防鼠光纜結(jié)構(gòu)和應(yīng)用實(shí)例
根據(jù)以上的研究，浙江移動(dòng)通信有限公司和成都康寧光纜有限公司認(rèn)為目前最好的防鼠結(jié)構(gòu)中，含鋼帶的光纜結(jié)構(gòu)是比較可靠的設(shè)計(jì)，因此共同選定了的兩種防鼠光纜結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了現(xiàn)場敷設(shè)。
一種光纜結(jié)構(gòu)是外護(hù)套內(nèi)含特殊玻璃纖維（國外的商品名為GCO）、纜芯包含鋼-聚乙烯復(fù)合內(nèi)護(hù)套，這種結(jié)構(gòu)采用了玻璃纖維和鋼帶雙重保護(hù)的措施，在鼠咬試驗(yàn)中表現(xiàn)也最好，特別適合在鼠咬十分猖獗的地區(qū)，浙江移動(dòng)通信有限公司將其敷設(shè)在以往鼠咬故障最嚴(yán)重的地區(qū)，通過一年多的試驗(yàn)和巡線報(bào)告，至今還沒有出現(xiàn)鼠害侵襲的報(bào)告。
另一種是單層鋼-聚乙烯復(fù)合護(hù)套組成的架空光纜，與常規(guī)的GYTS的區(qū)別是采用了本文先前提及的特殊防鼠復(fù)合鋼帶。這種光纜較具經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也有良好的防鼠能力，因此被浙江移動(dòng)通信有限公司廣泛應(yīng)用在各種鼠害發(fā)生區(qū)域。從部署后的效果來看，至今還沒有收到一例鼠害造成故障的報(bào)告。浙江移動(dòng)通信有限公司也擬將來把這種光纜作為山區(qū)架空光纜的主要結(jié)構(gòu)。
光纜在敷設(shè)和運(yùn)行過程中將受外力作用，同時(shí)外部環(huán)境溫度的變化也會(huì)造成光纜衰減的變化，由此光纜需要精確的光纖余長以保證在復(fù)雜條件中光纜的衰減變化。在制造上選擇了PC/PP雙層套管和套管無張力托盤式收線工藝，以避免光纖套管的結(jié)晶后回縮和盤具內(nèi)外端余長的不穩(wěn)定。光纖的余長是由SZ絞合產(chǎn)生的，其近似計(jì)算公式為：
以下是不同松套管材料的線膨脹系數(shù)和模量E數(shù)據(jù)，可見采用PC（聚碳酸脂）的套管的耐溫性稍優(yōu)于常規(guī)的PBT套管。 以8芯的單層鋼-聚乙烯復(fù)合護(hù)套組成的架空防鼠光纜為例，該防鼠光纜由兩根2.0mm松套管、五絞件，特殊防鼠鋼帶-聚乙烯護(hù)套組成，在光纜設(shè)定的短期張力下光纖應(yīng)變不超過0.10%，實(shí)際測試曲線如下：
實(shí)驗(yàn)表明即使在設(shè)計(jì)短期張力（1500N）條件下，光纜的也沒有明顯的衰減變化（ 0.03dB），光纖應(yīng)變大約是0.05%，遠(yuǎn)好于設(shè)計(jì)值0.10%，主要的因素在于光纜性能的冗度設(shè)計(jì)和材料估算采用了保守?cái)?shù)據(jù)。
<溫度變化造成的光纜衰減可參考光纜的高低溫溫度循環(huán)試驗(yàn)，結(jié)果表明該防鼠光纜可以在-40℃~+70℃的環(huán)境下長期使用。
通過試驗(yàn)和廠驗(yàn)證明采用防鼠結(jié)構(gòu)的光纜能夠滿足敷設(shè)和運(yùn)行的性能要求，其各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)都優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時(shí)有良好的溫度特性和防鼠性能，可以大范圍推廣使用。
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