Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

магистральная кабельная линия

На железнодорожном транспорте используются самые различные устройства автоматики, телемеханики и связи. Четкое и бесперебойное функционирование этих устройств в значительной степени зависит от надежной работы воздушных и кабельных линий и сетей. Для работы устройств связи созданы разветвленные сети магистральной, дорожной и отделенческой связи, по которым осуществляется оперативное руководство работой железных дорог и их хозяйственных подразделений. Непрерывно растет количество каналов магистральной и дорожной связи за счет подвески на воздушных линиях цепей из цветного металла и уплотнения этих цепей аппаратурой высокочастотного телефонирования в полосе до 150 кГц. На ряде направлений магистральные воздушные линии заменены кабельными, что повысило устойчивость связи и дало неограниченные возможности в увеличении количества каналов связи на основе применения аппаратуры высокочастотного телефонирования (ИКМ-120, ИКМ-120-4/5, ИКМ-480-5, ИКМ-1920 и др.). При использовании оптического диапазона электромагнитных колебаний в световодах возможна организация сотен тысяч телефонных или сотен телевизионных каналов. Непрерывно развиваются сети местной телефонной связи, причем местная связь, как правило, автоматизируется.

Широкое внедрение на железных дорогах совершенных устройств для увеличения их пропускной способности, регулирования движения поездов и обеспечения безопасности движения (автоблокировка, электрическая и диспетчерская централизация, автоматическая локомотивная сигнализация и др.), а также устройств вычислительной техники вызывает непрерывный рост кабельных и воздушных линий и сетей связи, автоматики и телемеханики. Кабельные линии отличаются высокой эксплуатационной надежностью и дают возможность осуществления всех видов связи и каналов передачи информации, необходимых для управления перевозочным процессом железных дорог. Строительство магистральных кабельных линий позволяет резко увеличить количество каналов связи между управлением железной дороги, отделениями и станциями, даёт возможность автоматизации телефонной и телеграфной связи.

При выполнении курсового проекта необходимо решить вопросы проектирования магистральной линии связи, выбора трассы и типа сигнально-блокировочного кабеля, произвести электрические расчеты и построить кабельную сеть светофоров, спроектировать магистральную кабельную линию на прилегающем к станции перегоне и рассчитать величину влияний тяговых сетей электрифицированных железных дорог на станционные кабельные сети.

1. Магистральная кабельная линия связи на перегоне

Организация всех цепей связи для обеспечения оперативной работы дороги по магистральным кабельным линиям отличает железнодорожные кабельные линии от подобных им линий Министерства связи. Это вызвано большим количеством низкочастотных технологических связей и необходимостью их выделения в ряде пунктов как на станциях, так и на перегонах.

При разработке схемы организации связи необходимо учитывать, что цепи дальней связи вводятся лишь в оконечные и усилительные пункты кабельной магистрали. В то же время цепи отделенческой связи, используемые непосредственно для организации движения поездов и оперативного управления работой участка железной дороги, вводятся в многочисленные пункты, расположенные вдоль кабельной магистрали на перегонах и станциях.

Виды отделенческой телефонной и поездной радиосвязи, которыми оснащаются железнодорожные линии, зависят от конкретных особенностей участка и определяются требованиями правил технической эксплуатации. Каждый из этих видов связи организуется по отдельной двух- или четырехпроводной цепи и осуществляется в спектре тональных частот.

Разрабатывая систему организации связи, следует иметь в виду, что по магистральному кабелю могут организовываться также НЧ цепи соединительных линий между АТС, связи охраняемых переездов с дежурными по станциям, если предусмотрено телеуправление тяговыми подстанциями.

Пункты, в которые заводятся все или отдельные виды связи, определяются характером размещаемых в них объектов. Например, в пассажирское здание промежуточной станции или пост ЭЦ, где размещаются обычно все служебные станционные помещения, заводятся все виды отделенческой связи, а в релейные шкафы сигнальных точек автоблокировки и переезда - межстанционная связь, что позволяет при необходимости организовывать на перегоне временный раздельный пункт.

В промежуточные пункты цепи отделенческих видов связи могут вводиться либо шлейфом (с разрезом линейных проводов), либо параллельно (параллельным подключением к линии установок связи). Ввод цепей шлейфом имеет эксплуатационные преимущества, поскольку позволяет устраивать замену поврежденных участков одних видов связи исправными цепями других, отключить поврежденные установки связи с сохранением нормальной работы остальных установок, организовывать необходимые виды связи с местами восстановительных работ и т.д. Поэтому цепи перегонной и межстанционной связи вводятся в линейные пункты только шлейфом. Шлейфом вводятся также все виды связи в пассажирские здания или посты ЭЦ, если на этих станциях отсутствуют усилительные пункты, в том числе НУПы. При наличии усилительного пункта ответвление от магистрального кабеля на пост ЭЦ, в пассажирское здание или другие объекты, как правило, не делается, а необходимые цепи связи и автоматики передаются от усилительного пункта кабелем вторичной коммутации. В зависимости от назначения применяют 18 типов схем ответвлений. В тех случаях, когда объекты, к которым должно быть подано ответвление, находятся на расстоянии меньше 100 м один от другого, целесообразно применять объединенные ответвления. В этих случаях устраивается один общий отпай от магистрального кабеля и ответвление заканчивается на ближайшем из объектов. Для передачи требуемых цепей ко второму объекту прокладывается кабель вторичной коммутации.

Для передачи требуемых цепей ко второму объекту прокладывается кабель вторичной коммутации.

В кабельной магистрали требуется организовать 1650 высокочастотных каналов связи. Из них - 1300 каналов магистральной связи и 350 - дорожной.

Прокладываемая кабельная магистраль расположена на двадцать метров (а=20м) левее пути. От кабельной магистрали к каждому объекту проводится кабель ответвления, который маркируется буквой `О' и цифрой, соответствующей типу ответвления. Сокращенные обозначения объектов связи и СЦБ обозначают:

· ПЗ - пассажирское здание;

· ОУП - обслуживаемый усилительный пункт кабельной магистрали;

· ТП - тяговая подстанция;

· РШ-Вх - релейный шкаф входного светофора;

· ПБ - путевая будка охраняемого переезда;

· РШ-ПБ - релейный шкаф путевой будки охраняемого переезда;

· РШ-С - релейный шкаф сигнальной точки;

· ШН - квартира электротехника;

· РШ - релейный шкаф;

· ЭЦ - пост централизации станции без усилительного пункта.

Под схемой расположены линии ВЧ, НЧ связи. Расшифровка аббревиатур приведена в таблице 1. На каждой линии указано число жил в кабеле, способ ввода ответвления.

Таблица 1

Виды отделенческой связи

Таблица 2

Тип соединения видов связи и ж.д. устройств

где Ш - соединение шлейфом, П - параллельное соединение.

Ниже приведена схема расположения линии ВЧ и НЧ.

На каждой линии указано число жил в кабеле, способ ввода ответвления (шлейфом, с разрезом линейных проводов либо параллельно, параллельным подключением к линии установок связи).

1.2 Выбор типа аппаратуры уплотнения и её характеристики

В соответствии с заданием, проектируемая линия связи должна обеспечивать 1300 каналов магистральной и 350 каналов дорожной связи, итого 1650 каналов. Для этого необходимо использовать аппаратуру уплотнения. Существует множество аппаратур уплотнения, например, ИКМ-30, ИКМ-120-4/5, ИКМ-480-5(СОПКА-Г), Сопка-2, Сопка-3, ИКМ-1920(Сопка-4).

В связи с тем, что в данном курсовом проекте было решено использовать оптоволоконный кабель для магистральной связи, то необходимо использовать аппаратуру уплотнения с цифровым временным разделением каналов, предназначенную для работы с оптоволоконным кабелем. Исходя из этого, нам подходят следующие виды аппаратуры уплотнения: ИКМ-30, ИКМ-120, ИКМ-480, ИКМ-1920.

Для данного числа каналов связи (1650) рационально и более экономично будет использовать аппаратуру ИКМ-480 или ИКМ-1920. При этом для организации необходимого числа каналов требуется 4 комплекта ИКМ-480-5 либо один комплект ИКМ-1920.

Рассчитаем эффективность данных аппаратур уплотнения:

где - количество комплектов используемой аппаратуры;

- число каналов магистральной связи;

- число каналов дорожной связи.

Подставив значения в исходную формулу, получаем:

для ИКМ - 480-5:

;

для ИКМ - 1920:

.

Как видно из полученных результатов при данных условиях обе аппаратуры обеспечивают запас эффективности в 14,1 %, эта эффективность будет достаточна, так как количество каналов связи не будет увеличиваться. Но нам необходимо как можно максимально повысить защищенность связи и ее обеспечение при обрыве некоторых линий, либо отказе аппаратуры, поэтому использование 4-х комплектов аппаратуры повысит надежность проектируемой системы.

Система ИКМ-480-5 представляет собой третичную цифровую систему передачи пятого поколения с импульсно-кодовой модуляцией.

Основные характеристики ИКМ-480-5:

- линейный спектр (кГц) для ИРК и скорость передачи (кБит/с) для ЦВРК: 34000;

- используемый кабель: коаксиальный либо оптоволоконный;

- длина линии: 30-50 км.

Рисунок 2 - структурная схема аппаратуры уплотнения ИКМ-480-5

1.3 Выбор типа и расчет емкости магистральных кабелей, распределение цепей их по парам

Для организации связи решено было использовать аппаратуру уплотнения ИКМ-480-5. Характеристики данной аппаратуры уплотнения:

- линейный спектр частот: 34000 кГц;

- линейный спектр частот симметричных кабелей: до 252 кГц;

- линейный спектр частот коаксиальных кабелей: до 150 МГц;

- линейный спектр частот оптических кабелей: до кГц;

- сравнения

При организации магистральной связи необходимо реализовать 1300 каналов. При выборе типа кабеля необходимо произвести расчеты емкостей кабеля. Выбор кабеля той или иной конструкции зависит от принятой системы уплотнения, соотношения стоимости кабелей, и аппаратуры и других факторов.

При определении емкости кабеля необходимо иметь в виду, что цепи поездной радиосвязи (ПРС) и перегонной связи (ПГС) являются четырехпроводными, т.е. требуют по две пары кабельных жил.

Число жил для отделенческой связи НЧ связи и линий СЦБ подсчитывается путем суммирования пространственных чисел жил на линиях цепях, начиная от ПДС и заканчивая цепью СЦБ.

Теперь определим необходимое количество оптических волокон, которое потребуется для организации ВЧ связи для каждой системы уплотнения ИКМ.

При расчёте необходимо учесть, что каждая цифровая система передачи осуществляет передачу информации (организует номинальное количество каналов) по двум оптическим волокнам. При этом по одному волокну осуществляется передача информации, а по второму - приём, т.е. обеспечивается дуплексный режим работы.

Следовательно, результат вычисления количества волокон необходимо округлять в большую сторону до минимального числа кратного двум.

Так как мы выбрали 4 комплекта ИКМ-480, то необходимое количество оптических волокон будет равно 8. При выборе оптического кабеля нужно учесть то, что необходимо иметь 15% запаса оптического кабеля.

.

Для увеличения емкости кабеля понадобится 9 ОВ, но, так как система должна обеспечивать дуплексный режим работы, то выбираем 10 ОВ.

Рассчитаем число жил в четверках и парах, которые должны содержаться в НЧ кабелях.

Двухкабельная система:

потребное число НЧ четверок/пар жил:

четверок: = ;

пар: .

В нашем случае используется двухкабельная система, так как для организации связи выбрали оптический и электрический кабель.

По данным расчетов выберем электрический кабель, для которого выполняется следующее неравенство:

(или ) ? (или )

где - число НЧ четверок/пар в конкретной марке кабеля.

Для организации НЧ связи выберем кабель ТЗАВБ14x4 с 14 четверками. Расшифровка его обозначения следующая: низкочастотный однородный кабель дальней связи, имеющий звёздную, четвёрочную скрутку, ПЭ изоляцию, в алюминиевой оболочке, бронированный стальными лентами. Ёмкость кабеля варьируется порядка 4, 7, 12, 14, 19, 27, 37 четвёрок с диаметром жил 1.2 мм. Строительная длина кабеля - 425 или 850 м. Срок службы составляет не менее 30 лет.

Для организации ВЧ связи выберем оптический кабель ОКНБ-М6П-10, который имеет 10 волокон, следовательно, обеспечивает запас 15%.

Оптический кабель ОКНБ-М6П-10 изготавливается на основе арамидных нитей в полимерном покрытии диаметром 50 мкм с затуханием в любом из оптических волокон не более 30 дБ/км. Кабель имеет 10 оптических волокон. Кабели выдерживают 20 изгибов на угол ±90°. Выдерживает растягивающее усилие 2,5-80 кН, устойчив к условиям смены температур окружающей среды от -40 до +50°С, к воздействию относительной влажности воздуха до 98% при температуре 35°С. Срок службы кабелей не менее 25 лет. Строительная длина -- 4 км.

Рассчитаем коэффициенты эффективности выбранных кабелей.

Для оптического кабеля:

;

Для электрического кабеля:

.

Таблица 3

Распределение цепей по парам магистрального кабеля двухкабельной линии.

1.4 Выбор типа и расчёт ёмкостей кабелей ответвлений и вторичной коммутации

Число требуемых пар кабеля рассчитывается с учётом третьей и четвёртой колонок таблицы по формуле “(число пар)= 2(количество видов связи из 3-ей колонки) + (количество видов связи из 4-ой колонки)”. При этом полученные значения округляются до ближайшего целого числа.

Значение общей длины кабелей, указанные в 7-ой колонке рассчитываются по формуле:

- запас по длине на укладку; примем, что линия укладывается в обычном грунте, тогда ;

- запас длины на отходы при спаячных работах, считается равным 1.004..1.006; примем ;

- длина трассы КЛ по ординатам объектов и их удаленности от ж.д., м;

- длина кабеля на пересечение одного ж.-д. пути с междупутьем, м; для однопутных ж.д.:

Lд = 3.Н+6, м

где Н - высота насыпи на уровне головки рельс, м (выбирается самостоятельно). Примем H=2м, тогда ;

- длина кабеля на подъем со дна траншеи на концах А и Б соответственно (не менее 0,5м в скальном и 0,9м прочих грунтах, 1,0 - 1,2 - на станциях), м;

- длина кабеля на ввод в объект (для НУП, РУП - 10м; для ОУП, ЭЦ, ТП - 20м; для ОП, ПБ, П, ШН, - 5м; для РШ, Пр-зд - 3м), м;

- запас длины на перезаделку; принимается ;

2 - учитывает, что отрезок кабеля имеет два конца (А и Б).

Замечание: Так как в ОУП кабели заводятся шлейфом, то расчётная длина удваивается. Если конец кабеля заделывается в муфту (соединительную, разветвительную, газонепроницаемую), то Lп=0, Lв = 0, так как в связи все муфты укладываются на дно траншей и котлованов.

Пример расчета числа пар:

Пример расчёта длины кабеля:

При проектировании в качестве кабелей ответвления будем использовать кабель ТЗАВБ. Расшифровка его обозначения следующая: низкочастотный однородный кабель дальней связи, имеющий звёздную, четвёрочную скрутку, ПЭ изоляцию, в алюминиевой оболочке, бронированный стальными лентами. Ёмкость кабеля варьируется порядка 4, 7, 12, 14, 19, 27, 37 четвёрок с диаметром жил 1.2 мм. Строительная длина кабеля - 425 или 850 м. Срок службы составляет не менее 30 лет.

1. прямые свинцовые муфты типа МСП-7 и МСП-14; рассчитаны на соединение строительных длин кабелей ёмкостью 7 и 14 четверок соответственно;

2. оптическая муфта МТОК-96 МЧ3;

3. газонепроницаемые свинцовые муфты ГМС-4, ГМС-7 и ГМСМ-60; устанавливаются на вводах кабелей ответвлений для предотвращения утечки воздуха из магистральных кабелей, находящихся под постоянным избыточным давлением;

4. прямые свинцовые муфты типа МС-20, МС-25, МС-30, МС-40; применяются на кабелях ответвлений, необходимы для мотажа газонепроницаемых муфт;

5. разветвительные тройниковые свинцовые муфты типа МСТ; монтируются в местах ответвлений и расчитаны на ёмкость магистрального кабеля 7 и 14 четверок;

6. чугунные прямые (С-35, С-50, С-55, С-65) и тройниковые (Т-35, Т-50, Т-55, Т-65) муфты; устанавливаются на свинцовые прямые, газонепроницаемые и тройниковые муфты подземных кабелей для защиты их от механических повреждений;

7. междугородние кабельные боксы БМ1-1, БМ1-2, БМ2-2, БМ2-3; служат для оконечной разделки вводных кабелей в помещениях обьектов связи и расчитанны на ввод одного или двух кабелей;

8. малогабаритные кабельные боксы БМШ-1 и БМШ-2; предназначены для установки в релейных шкафах автоблокировки или переездной сигнализации.

9. стальной настенный оптический мини-бокс FOB-C; позволяет сращивать до 48 оптических волокон.

Скелетную схему кабельной магистрали покажем на рисунке 2.

Спецификацию арматуры кабельной линии приведём в таблице 5.

2. Кабельная сеть автоматики и телемеханики на станции

· кабельная сеть стрелок;

· кабельная сеть светофоров;

· кабельная сеть релейных трансформаторов;

· кабельная сеть питающих трансформаторов.

Как правило, для каждого вида кабельной сети предусматриваются отдельные кабели, но в целях экономичности строительствавсегда стремятся к уменьшению их количества. Для этого кабели небольшой жильности однородных объектов объединяются посредством разветвлительных муфт в групповые кабели большой жильности.

Если объекты расположены на расстоянии более 25 метров от муфты, то индивидуальные кабели могут объединятся. В кабельных сетях стрелок и светофоров допускается последовательная обвязка трех и, как исключение, четырех объектов. В кабельных сетях рельсовых цепей допускается последовательная обвязка кабелей пяти объектов.

В этих случаях для разделки кабелей у промежуточных объектов используются универсальные проходные муфты типа УПМ-24, рассчитанные на ввод двух кабелей. Концевая разделка кабелей при подводе их к электроприводам, светофорам и другим путевым конструкциям выполняется в универсальных концевых муфтах типа УКМ-12, рассчитанных для разделки одного кабеля.

В местах разветвления групповых кабелей устанавливаютсяя разветвлительные муфты типов РМ4-28, РМ7-49 или РМ8-112, рассчитанные для разветвления одного, а в муфте РМ8-112 двух групповых кабелей на 4, 7 или 8 направлений. Общее число клемм в муфтах составляет соответственно 28, 49 и 112 штук.

При прокладке кабеля по станции необходимо выполнять следующие требования:

· трасса должна иметь наименьшую длину и быть максимально пригодной для производства строительных и эксплуатационных работ, обеспечивать надёжность кабельной линии в процессе эксплуатации;

· на станциях трассу следует прокладывать по обочине крайнего пути либ...