Проект кабельной линии автоматики, телемеханики и связи на участке железной дороги Чита–Хилок, Чита–Борзя (Забайкальская ж/д)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

Проект каБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ АВТОМАТИКИ, ТЕЛЕМЕХАНИКИ И СВЯЗИ НА УЧАСТКЕ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ ЧИТА - ХИЛОК, ЧИТА - БОРЗЯ (ЗАБАЙКАЛЬСКАЯ Ж/Д)

Реферат

Курсовой проект содержит 38 страниц, 7 иллюстраций, 11 таблиц, 5 использованных источников, альбом чертежей.

ЛИНИЯ СВЯЗИ, МАГИСТРАЛЬНЫЙ КАБЕЛЬ, ЧЕТВЕРКА, УПЛОТНЯЮЩАЯ АППАРАТУРА, УСИЛИТЕЛЬНЫЙ ПУНКТ, ТЯГОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ, РЕГЕНЕРАЦИОННЫЙ ПУНКТ, МОНТАЖНАЯ СХЕМА, МУФТА, ВЗАИМНОЕ ВЛИЯНИЕ, ПЕРЕХОДНОЕ ЗАТУХАНИЕ, ФИЛЬТР, СИММЕТРИРОВАНИЕ, ЛЭП.

Пояснительная записка содержит описание проектируемого участка линии связи (физико-географические данные, сведения о сближении с железными дорогами и их характеристику); произведен выбор кабельной системы, типа кабеля; определено размещение оконечных и промежуточных усилительных пунктов; описан монтаж кабельной магистрали; произведен расчет взаимных влияний в цепях связи, описаны меры по снижению влияний; произведен расчет мешающих и опасных влияний контактной сети железной дороги на линию связи, рассмотрены и рассчитаны меры по снижению мешающих и опасных влияний, приведено описание мер по защите аппаратуры связи.

Альбом чертежей, прилагающийся к пояснительной записке, содержит план трассы линии связи, общий вид и сечение кабеля со спецификацией, схему организации связи, скелетную схему участка трассы, схемы защиты аппаратуры связи.

Содержание

Введение

1. Описание проектируемого участка линии связи

1.1 Общая информация

1.2 Читинская область

1.2.1 Географическое положение

1.2.2 Климат

1.3 Карта проектируемого участка железной дороги

2. Выбор типов кабеля, систем передачи, размещение цепей по четверкам

2.1 Система передачи

2.2 Выбор кабеля и распределение систем по кабелям и четверкам

3. Размещение усилительных и регенерационных пунктов на трассе линии связи

4. Организация связи и цепей СЦБ по кабельной магистрали

5. Выбор арматуры для монтажа кабельной магистрали

6. Расчет влияний на кабель

6.1 Расчет влияния ЛЭП с заземленной нейтралью

6.2 Расчет взаимного влияния жил кабелей

6.2.1 Определение собственных параметров кабеля

6.2.2 Волновые параметры кабеля

6.2.3 Расчет переходных затуханий

7. Защита кабеля и аппаратуры связи от опасных и мешающих влияний

7.1 Защита кабеля от опасных влияний

7.1.1 Редукционные трансформаторы

7.1.2 Отсасывающие трансформаторы

7.2 Защита аппаратуры связи и автоматики от перенапряжений

8. Симметрирование кабелей

8.1 Теоретические сведения

8.1.1 Симметрирование низкочастотных цепей

8.1.2 Симметрирование высокочастотных цепей

8.2 Расчёт элементов контура противосвязи

9. Содержание кабеля под давлением

10. Расчет параметров волоконно-оптического кабеля связи

10.1 Теоретические сведения

10.2 Расчет параметров оптического кабеля

Заключение

Список использованных источников

Введение

Главная задача, поставленная перед железнодорожным транспортом, обеспечение всевозрастающей потребности народного хозяйства в перевозках, повышение скоростей и безопасности движения поездов.

Железнодорожная сеть нашей страны представляет собой единую, работающую по общему плану систему, все части которой взаимодействуют друг с другом. Работа всех звеньев железнодорожной сети не может осуществляться без широкого использования разнообразных видов связей, организуемых по воздушным, кабельным и радиорелейным линиям.

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 управлениями железных дорог, отделениями и станциями, дает возможность автоматизации телефонной и телеграфной связи. Кабельные линии связи строят: при электрификации железных дорог по системе тока в качестве основной меры защиты цепей связи, автоматики и телемеханики от влияния тяговой сети; взамен воздушной линии связи при строительстве автоматической блокировки и диспетчерской централизации; при электрификации железных дорог по системе постоянного тока и строительстве главных дополнительных путей, когда конструкция воздушной линии экономически нецелесообразна; на вновь строящихся железных дорогах магистрального значения; в районах, подверженных сильным гололедом; также в районах, намеченных к электрификации по системе переменного тока на ближайшие годы.

В данном курсовом проекте разработана линия связи на участке железной дороги, которая в должной мере отвечает приведенным выше требованиям; определены влияния высоковольтных линий на цепи проводной связи.

1. Описание проектируемого участка линии связи

1.1 Общая информация

Проектируемые участки линии связи между станциями Чита - Хилок и Чита - Борзя имеют общую протяженность соответственно 264 км и 343 км и содержит в себе 17 и 26 станций. Дорога проходит по территории Читинской области.

1.2 Читинская область

1.2.1 Географическое положение

Читинская область и Агинский Бурятский автономный округ, расположенный внутри ее территории, в современных границах образованы 26 сентября 1937 года.

Они занимают юго-восток Восточной Сибири, который чаще именуют Забайкальем. Последнее простирается от озера Байкал на западе до границы с Китаем и Амурской областью на востоке, от Северо-Байкальского, Патомского и Олекмо-Чарского нагорий на севере до государственной границы России с Монголией и Китаем на юге. Западную часть Забайкалья занимает Республика Бурятия, а восточную - Читинская область и Агинский Бурятский автономный округ. Естественными рубежами между ними являются западная окраина Хэнтэй-Даурского нагорья - хребты Цаган-Хуртэй, Яблоновый - долина верхнего и среднего течения Витима.

В географическом положении имеется ряд особенностей:

- по ее территории проходит часть Мирового водораздела между Северным Ледовитым и Тихим океанами;

- крайний юг региона относится к одной из бессточных областей материка (Торейский бессточный бассейн);

- юго-запад с речными системами Хилка и Чикоя - часть Байкальского бассейна, а озера Байкал относится к Участку Мирового Наследия;

- север - Становое нагорье - входит в Байкальскую рифтовую зону, где очень активны неотектонические движения, сопровождаемые землетрясениями разной силы вплоть до катастрофических;

- на данную территорию проникают воздушные массы атлантического, тихоокеанского и арктического происхождения разной степени трансформации и влияния на климат.

Площадь Читинской области и Агинского Бурятского автономного округа составляет 431,5 тыс. км2 (из них 19,5 тыс. км2 приходится на Агинский Бурятский автономный округ), что чуть меньше площади таких государств (в отдельности), как Швеция, Марокко, Узбекистан, но больше чем Япония, Италия или ФРГ.

Область занимает внутриконтинентальное положение с неодинаковым удалением от океанов, неравнозначно влияющих на его климат. Ближайшими к Восточному Забайкалью являются Охотское и Желтое моря Тихого океана, расположенные на расстоянии соответственно 850 и 1000 км от его восточных и юго-восточных рубежей. Из морей Ледовитого океана ближе всего море Лаптевых, находящееся в 1700 км от крайних северных рубежей региона; наиболее удалены (около 5000 км), но, тем не менее, влияющие на климат Восточного Забайкалья, моря Атлантического океана: Балтийское, Азовское, Черное.

1.2.2 Климат

Климат Забайкалья очень своеобразен. Несмотря на принадлежность большей части территории к зоне умеренных широт, вследствие расположения ее в глубине Азиатского материка, удаленности от океанов и морей, значительной приподнятости над уровнем моря, климат здесь суровый континентальный и резко континентальный.

Континентальность климата Забайкалья выражена гораздо резче, чем на тех же широтах Западной Сибири и Дальнего Востока, не говоря о Воронежской области, на широте которой находится средняя часть Читинской области. По суровости и сухости зимы территория области близка к Якутии. Но сочетание суровости климата Забайкалья с бездонным голубым небом, неповторимыми ландшафтами заснеженных гольцов, горной тайги, широких полос лесостепей, межгорных впадин и всхолмленных высоких степных равнин, обилие чистых горных рек и ручьев, прорезывающих горную тайгу и образующих бассейн Верхнего Амура, системы крупных озер - все это создает необыкновенно привлекательную природную среду, завораживающую человека, впервые попадающего в этот край.

Своеобразие климата Забайкалья заключается в контрастности определяющих его факторов, к которым относятся большая продолжительность солнечного сияния и большое поступление солнечной энергии в сочетании с более низкой температурой воздуха, резкие различия в климате между долинами и котловинами, с одной стороны, и горными хребтами -- с другой; господство в течение года сибирского антициклона и резкая смена синоптической ситуации, обусловленной атмосферной циркуляцией по сезонам, когда он заменяется азиатской депрессией; существование зимних климатических ярусов и преобладание в годовом выводе умеренного континентального воздуха, с которым связана максимальная зимняя континентальность. Все это определяет наибольшую суровость зимних погод и большие суточные и годовые перепады температуры воздуха.

Для всей территории области климат характеризуется продолжительной, морозной, малооблачной, безветренной в отрицательных формах рельефа зимой и теплым на юге, умеренно теплым или даже прохладным на севере и в горных районах летом. Климат и его особенности определяются географической широтой, солнечной радиацией (энергией), характером подстилающей земной поверхности и атмосферной циркуляцией.

Большая приподнятость Восточного Забайкалья и интенсивное радиационное выхолаживание в холодный период определяют в сравнении с территориями аналогичных широт более низкую годовую температуру воздуха. Вся область характеризуется отрицательными ее значениями. Самая низкая средняя годовая температура наблюдается на севере и составляет - -11,30 °С (прииск им. XI лет Октября), максимальная - на юге (Курулга и Ново-Дурулгуй - -0,5 °С). В центральных районах она достигает нескольких градусов (Чита - -2,7 °С).

Большое влияние на климат оказывает рельеф, что выражается через положительные (горные хребты) и отрицательные (долины, котловины) формы и их расположение. Хребты, являясь орографическими барьерами, вызывают по отношению к долинам и котловинам выпадение большего количества осадков при восходящем скольжении воздуха на наветренных склонах и создают дождевую тень на подветренных.

Несмотря на суровость климата и связанную с нею рискованность земледелия, агроклиматические ресурсы Читинской обл. позволяют развитие сельскохозяйственного производства, а сухой климат в сочетании с горно-таежным ландшафтом и минеральными водами обеспечивает широкие возможности для функционирования курортов и санаторных лечебниц.

1.3 Карта проектируемого участка железной дороги

На рисунке 1.1 изображена карта Забайкальской железной дороги, содержащая проектируемый участок.

Рисунок 1.1 - Карта участка Забайкальской железной дороги (Чита - Хилок)

Рисунок 1.2 - Карта участка Забайкальской железной дороги (Чита-II - Борзя)

2. Выбор типов кабеля, систем передачи, размещения цепей по четвёркам

2.1 Система передачи

Проектируемая линия связи состоит из 305 каналов магистральной связи и 205 каналов дорожной связи (в соответствии с заданием). Для ее организации используется аппаратура уплотнения ИКМ-120. Аппаратура типа ИКМ-120 является стодвадцатиканальной аппаратурой высокочастотного уплотнения. Предназначена для организации 120 двухсторонних телефонных каналов тональной частоты по двум однотипным симметричным кабелям. В системе связи ИКМ-120 группа каналов прямого и обратного направлений имеет одинаковую скорость передачи цифровой информации (8,448 Мбит/c).

Система ИКМ-120 Т является четырехпроводнной, поэтому на каждую систему отводится две пары жил. Так как аппаратура уплотнения требует разнесения уплотняемых пар, то система будет двухкабельной.

Учитывая то, что в каждом кабеле необходимо иметь запас свободных жил на случай использования кабеля для других видов связи, распределим связи по четвёркам так, что в первом и во втором кабеле будет занята часть полных четверки для системы ИКМ-120 и часть четверок останется в резерве (требуемый уровень резерва - от занимаемых четвёрок).

Также требуется реализовать оперативно-технологическую связь (здесь и далее будет употребляться сокращение ОТС).

Выбор количества систем производится по формуле:

, (1)

где - количество необходимых каналов (с учетом 10% резерва);

- количество каналов в одной системе (для ИКМ-120 - 120).

Тогда для магистральной и дорожной связи:

, принимается ;

, принимается .

2.2 Выбор кабеля и распределение систем по кабелям и четверкам

Для магистральной и дорожной связи будет использоваться кабель типа МКПАБ (магистральный кабель, полиэтиленовая изоляцией жил, алюминиевая оболочка, броня из плоских лент). Количество четверок выбирается равным 7. Выбираем двухкабельную систему. Каналы ОТС также разместим в этих кабелях. Распределение пар связи по кабелям и четверкам отражено в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Распределение магистральной, дорожной связи и ОТС

3. Размещение усилительных и регенерационных пунктов на трассе линии связи

Вследствие затухания сигнала и искажении формы прямоугольных импульсов (при ИКМ) при прохождении через кабель требуется устанавливать регенерационные (для цифровых систем) и усилительные (для аналоговых систем) пункты. Они бывают двух категорий: обслуживаемые и необслуживаемые. Обслуживаемые регенерационные и усилительные пункты (ОРП и ОУП) устанавливаются на крупных станциях в линейных аппаратных залах (ЛАЗах). Необслуживаемые регенерационные и усилительные пункты (НРП и НУП) устанавливаются на перегонах. Расположение ОРП, ОУП, НРП и НУП показано в таблицах 3.1 и 3.2.

Таблица 3.1 - Размещение ОРП, ОУП, НРП, НУП и ТП на трассе линии связи (Чита - Хилок)

Таблица 3.2 - Размещение ОРП, ОУП, НРП, НУП и ТП на участке Чита - Борзя

4. Организация связи и цепей СЦБ по кабельной магистрали

Организация всех связей 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. Наличие многих ответвлений от магистрального кабеля вызывает ряд затруднений при его монтаже и эксплуатации.

Главным недостатком кабельных линий связи в настоящее время является совместное прохождение путей связи и автоматики в одних кабелях, что вызывает влияние кодовых цепей на каналы связи, требует установки фильтров и т.д., а также вызывает необходимость большого количества ответвлений.

Ответвления от магистрального кабеля делают для ввода цепей в помещения постов ЭЦ и пассажирские здания, подвода цепей автоматики и перегонной связи к сигнальным точкам автоблокировки, для включения промежуточных пунктов линейно-путевой связи на перегонах, связи объектов электрификации (тяговых подстанций и др.), а также для некоторых других целей.

Ответвления с цепей осуществляется шлейфом или параллельно; цепи автоматики всегда ответвляют шлейфом. На станциях, где нет усилительных пунктов, все цепи отделенческой связи заводят в пассажирское здание с устройствами автоматики и пост ЭЦ шлейфом. На тех же станциях, где находятся усилительные пункты, ответвления от магистрального на пост ЭЦ или пассажирское здание, как правило, не делают, а необходимые цепи связи и автоматики передают от усилительного пункта кабелем вторичной коммутации. В тех случаях, когда объекты, к которым должно быть подано ответвление, находятся на расстоянии меньше 100 метров один от другого, применяют объединенные ответвления, заканчивающиеся на ближайшем из объектов.

Основным документом для монтажа магистрального кабеля является монтажная схема кабеля (см. альбом чертежей). При определении необходимого количества кабеля учитывают запас в размере 2%: 1,6% на укладку кабеля в траншеях, котлованах и 0,4% на отходы при спаечных работах. При прокладке кабеля в грунт, подверженный смещению или выпучиванию, запас в траншее и котлованах увеличивают до 4%, при прокладке через водоемы принимают запас 14%. Для монтажа муфт и раскладки кабеля в котлованах концы строительных длин должны перекрывать друг друга. Кроме того, необходимо учитывать, что на ввод кабеля в ОУП требуется запас 20 м, в НУП - 10 м, в релейный шкаф сигнальной установки автоблокировки - 3 м. В помещении усилительного пункта кабель по скелетной схеме прокладывают от ввода до газонепроницаемой муфты, во всех остальных случаях - до бокса.

Ниже приведена таблица кабелей ответвлений и вторичной коммутации для участка железной дороги Борзя - Шахтерское.

Таблица 4.1 - Таблица кабелей ответвлений и вторичной коммутации

5. Выбор арматуры для монтажа кабельной магистрали

Для ответвления от магистрального кабеля применяют разветвительные муфты. Это сросток, в котором четверки и пары одного кабеля распределяются между двумя и более ответвляющимися кабелями разной емкости. Разветвительные муфты монтируют на речных переходах при распределении емкости магистрального кабеля между основным и резервным кабелями, на ответвлениях от магистрального кабеля к различным объектам на перегонах (а иногда и на станциях), в усилительных и оконечных пунктах в тех случаях, когда емкость магистрального кабеля превышает емкость оконечного кабельного оборудования. Следует стремиться к тому, чтобы место ответвления совпадало с прямой муфтой. Разветвительные муфты, устанавливаемые не на стыке строительных длин, называются врезными; их монтируют в том случае, когда место ответвления удалено более чем на 100 м от ближайшего стыка строительных длин магистрального кабеля. От механических повреждений прямые и разветвительные муфты защищают чугунными соединительными или тройниковыми муфтами.

Для герметизации кабеля при содержании его под постоянным избыточным давлением устанавливают газонепроницаемые муфты типа ГМС-4, ГМСМ-40 или ГМСМ-60 - перед оконечными вводными устройствами в усилительных пунктах и в начале каждого ответвления от магистрального кабеля. Эти муфты монтируют на 4-5-метровом отрезке кабеля той же марки, что и кабель ответвления. Для муфты ГМС от механических повреждений ее помещают в чугунную муфту и заливают битумной массой. Газонепроницаемые муфты, устанавливаемые в помещениях, естественно, в защите чугунными муфтами не нуждаются.

6. Расчет опасных и мешающих влияний на кабель

6.1 Расчет влияния ЛЭП с зазамленной нейтралью

ЛЭП с заземленной нейтралью оказывает опасные и мешающие влияния на линию связи.

Разделяют 2 режима работы ЛЭП:

- нормальный режим (под влиянием ЛЭП в кабелях связи индуктируются мешающие ЭДС);

- режим короткого замыкания (ЛЭП оказывает опасные влияния).

По заданию ЛЭП находится в режиме к.з., следовательно необходимо рассчитать опасные напряжения и сравнить их с нормами.

Под влиянием ЛЭП в жилах кабеля наводится продольная ЭДС. ЛЭП переменного тока влияют в основном на частоте 50 Гц. Продольная ЭДС в проводе (жиле) связи зависит от влияющего участка ЛЭП, которая равна расстоянию от начала сближения ЛЭП и ЛС до места короткого замыкания фазового провода ЛЭП на землю (в пределах рассчитываемого усилительного участка).

Взаимное расположение усилительного участка и ЛЭП и диаграмма распределения токов короткого замыкания на усилительном участке изображены на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 - Взаимное расположение усилительного участка и ЛЭП и диаграмма распределения токов короткого замыкания на усилительном участке Борзя - Шахтерское

При расчете используется метод проб, то есть последовательно определяются ЭДС при коротком замыкании фазового провода в разных местах трассы ЛЭП. Для расчета используем следующую формулу:

, (6.1)

где - количество участков косого или параллельного сближения до предполагаемого места короткого замыкания; - угловая частота, рад/с, ; - ток короткого замыкания, определяемый по диаграмме в зависимости от места аварии, А; - коэффициент взаимной индукции -го участка сближения, мкГн/м:

, (6.2)

где а - ширина сближения; - проводимость грунта ; - коэффициент экранирующего действия рельсов (для кабельной линии связи ), , ; - длина -го участка сближения линии связи с влияющей линией в пределах расчетного усилительного участка, км.

Расчет коэффициентов взаимной индукции ведется по формуле (6.3)

Расстояние от железной дороги до точки входа ЛЭП в ТП (h) выбираем в пределах станции (100 м): h = 60 м.

Рассчитаем значения по формуле (6.7):

(6.3)

где а - ширина сближения ЛС и контактной сети, выбираем м;

Т.к. ЛЭП не параллельна ЛС, то этот участок косого сближения с целью упрощения заменяется на эквивалентные параллельные, ширина сближения которых вычисляется по формуле:

(6.4)

Результаты расчета сведены в таблице 6.1. Производим расчет продольной ЭДС, индуктируемой в жиле по (6.1). Результаты так же приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Расчет продольной ЭДС, индуктируемой в ...