Железнодорожный участок Нукус – Кунград

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

1.1 Приоритетные направления развития инфраструктуры республики в 2011-2015 годах

1.2 Стратегия развития и организационная структура Узбекских железных дорог

1.2.1 Стратегия развития Узбекских железных дорог

1.2.2 Организационная структура Узбекских железных дорог

1.3 Состояния и перспективы развития железнодорожных сетей связи Республики Узбекистан

2. ОБОСНОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬСТВА ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ УЧАСТКЕ НУКУС-КУНГРАД

2.1 Характеристика железнодорожного участка Нукус-Кунград и перспектива его развития

2.2 Характеристика действующей системы связи

2.2.1 Технические данные аппаратуры В-3-3 и В-12-3

2.2.2 Выбор направляющей системы

2.3 Основные характеристики ВОЛС

2.3.1 Выбор типа оптического кабеля и способы прокладки

3. ОРГАНИЗАЦИЯ ПЕРВИЧНОЙ СЕТИ СВЯЗИ НА УЧАСТКЕ НУКУС-КУНГРАД

3.1 Расчет параметров линейного тракта

3.1.1 Расчет первичных параметров оптического волокна

3.1.2 Расчет вторичных параметров оптического волокна

3.1.3 Расчет длины регенерационного участка

3.1.4 Расчет быстродействия ВОСП

3.1.5 Расчет порога чувствительности ПРОМ

3.1.6 Расчет затухания соединителей ОВ

3.2 Организация строительства и монтажа ВОЛС

3.2.1 Выбор и обоснования трассы прокладки ВОЛС

3.2.2 Особенности строительства ВОЛС

3.2.3 Подготовка к строительству ВОЛС

3.2.4 Разработка грунта

3.2.5 Прокладка трубопровода

3.2.6 Монтаж оптического кабеля

3.2.7 Основные операции при монтаже ВОК

3.2.8 Приемосдаточные испытания и составление паспорта ВОЛС

3.2.9 Применение мультиплексоров СЦИ «Транспорт» для организации схемы связи

4. ОХРАНА ТРУДА И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

4.1 Допуск персонала к обслуживанию ВОЛС

4.2. Меры безопасности при строительстве и техническом обслуживании ВОЛС

4.3 Меры борьбы с транспортным шумом

4.4 Основы безопасности работников железнодорожного транспорта на путях

4.5 Меры безопасности при производстве работ на путях

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

Современные первичные сети связи железнодорожного транспорта должны обеспечивать надежную передачу и переключение больших потоков различной информации, ввод и выделение этих потоков в произвольных пунктах, глубокий контроль качества в соответствии с действительным временем пользования связью и качеством принятой информации. Наиболее полно перечисленным выше требованиям сложной транспортной системы отвечают волоконно-оптические сети связи синхронной цифровой иерархии (СЦИ).

В 1998 году МСЭ-Т рекомендовал технологию СЦИ, разработанную в США, для создания транспортных сетей. За эти годы сети СЦИ получили широкое распространение, в том числе на сетях связи железных дорог европейского экономического союза, России, стран СНГ, показав высокую эффективность в обеспечении управления транспортными технологическими процессами. Высокая надежность и эффективность аппаратуры СЦИ при постоянно снижающейся стоимости обеспечивают ее широкое применение и конкурентно способность на рынке современных средств связи.

В настоящее время в Республике Узбекистан активно ведутся работы по строительству железнодорожных сетей связи на основе технологии СЦИ и волоконно-оптических линий. Аналогичные работы по созданию общегосударственной сети связи осуществляет государственная телекоммуникационная компания Узбектелеком. Поэтому вполне закономерным является рассмотрение возможности строительства волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), учитывающих интересы этих двух крупнейших ведомств.

Обладая развитой инфраструктурой (здания, надежное энергоснабжение, земля для прокладки кабеля в полосе отвода), железные дороги Узбекистана охватывают практически все крупные города и населенные пункты и позволяют создать мощную волоконно-оптическую сеть на территории Узбекистана для решения самого широкого спектра народно-хозяйственных задач.

Развития телекоммуникационных технологий Республики Узбекистан на период 2011-2015 годы с целью определения направлений строительства ВОЛС, приоритетных для железных дорог Узбекистана.

Одним из таких направлений является железнодорожный участок Нукус - Кунград, для которого требуется обосновать выбор трассы ВОЛС, типа волоконно-оптического кабеля, технологии его прокладки, системы передачи информации, организации схемы связи.

Эти и другие вопросы подробно рассмотрены в основной части пояснительной записки.

Для безопасного труда работников, связанных с эксплуатацией первичной сети связи на участке Нукус - Кунград, в разделе охрана труда рассмотрено обучение безопасным приёмам труда, произведен анализ опасных вредных производственных факторов, влияющих на качество работы при эксплуатации сети связи.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

1.1 Приоритетные направления развития инфраструктуры республики в 2011-2015 годах

Появление новых технологий связи создаёт возможности для внедрения более доступных способов создания сетей коммуникаций, таких как беспроводные, широкополосные сети и улучшения информационной инфраструктуры. Однако развитие информационной инфраструктуры в масштабе республики требует больших капитальных вложений и системного подхода для обеспечения совместимости новых сетей с уже имеющимися сетями. С этой целью правительство Республики Узбекистан приняло ряд директивных документов, направленных на ускоренное развитие и модернизацию информационной инфраструктуры государства.

В Постановлении Президента Республики Узбекистан “Об ускорении развития инфраструктуры, транспортного и коммуникационного строительства в 2011-2015 годах” от 21.02.2010 г. определены следующие основные задачи:

- комплексное и опережающее развитие и строительство транспортных коммуникаций, современных телекоммуникационных систем, объектов инженерной инфраструктуры, на основе расширения масштабов привлекаемых зарубежных и внутренних источников финансирования, современных технологий, обновления строительного и индустриального производственных комплексов;

-модернизация и ускоренное развитие современных телекоммуникационных сетей и сооружений, расширение сети сотовой связи и широкополосной передачи данных, поэтапный переход в регионах республики на цифровое телевидение;

В Программе разработанной совместно с Министерством экономики, Министерством финансов, ГАЖК “УТЙ” и другими заинтересованными ведомствами на основании Постановления от 06.08.2010 года Президента Республики Узбекистан определены основные целевые показатели развития инфраструктуры, транспортного и коммуникационного строительства в 2011-2015 годах.

В качестве примера в таблице 1.1 приведены основные показатели развития транспортной и телекоммуникационной отраслей на период до 2015 года.

Таблица 1.1 - Основные показатели развития транспортной связи

№ п.п.	Наименование показателей	Ед. изм.	2011 г. (прогноз)	2012 г. (прогноз)	2013 г. (прогноз)	2014 г. (прогноз)	2015 г. (прогноз)	Всего в 2011-2015 гг.
I	Железнодорожная транспортная система	экв. млн. долл	273,8	246,3	320,9	387,8	365,3	1 594,1
II	Система телекоммуникаций и инженерно-коммуникационная инфраструктура	экв. млн. долл	165,8	210,0	274,5	306,7	306,1	1 263,1

Как следует из Программы на эти две отрасли в совокупности предусмотрено выделение наиболее значительных денежных средств, что свидетельствует о приоритетности их развития в общей инфраструктуре республики Узбекистан.

В таблице 1.2 приведены конкретным участки ГАЖК “УТЙ”, на которых намечено строительство ВОЛС в соответствии с Программой “Об ускорении развития инфраструктуры, транспортного и коммуникационного строительства в 2011-2015 годах”.

Как видно из таблицы 1.2 приоритетным развитием ВОЛС ГАЖК “УТЙ” является Кунградское отделение дороги, что обусловлено динамичным развитием Каракалпакской автономной республики и развитием транспортного коридора Узбекистан-Казахстан-Россия, как железнодорожного, так и автомобильного. Для его эффективной работы требуется создания мощной инфотелекоммуникационной структуры на основе ВОЛС.

Таблица 1.2 - Участки ГАЖК “УТЙ”, на которых намечено строительство ВОЛС в 2011-2015 годах

Наименование	Ед. изм.	Всего	в том числе по годам:
			2011 г.	2012 г.	2013 г.	2014 г.	2015 г.
Строительство волоконно-оптической линии связи на участках	км	1142	290	420	125	171	136
Навои-Учкудук-1	км	290	290	-	-	-	-
Учкудук-Мискен	км	224	-	224	-	-
Мискен-Нукус	км	196	-	196	-	-	-
Нукус-Кунград	км	120	-	-	120	-	-
Кунград-Каракалпакия	км	307	-	-	-	171	136

1.2 Стратегия развития и организационная структура Узбекских железных дорог

1.2.1 Стратегия развития Узбекских железных дорог

После распада Советского Союза Среднеазиатская железная дорога оказалось разделена по территориям нескольких стран. Вследствие этого стали возникать трудности с перевозками из-за долгого простоя на границах, высоких расценок на использование дорог, их ремонт, обслуживание подвижного состава.

Для Узбекистана это привело к разрыву единой железнодорожной сети на изолированные участки: во-первых, территорией Туркмении оказались отделены от основной сети участки в Хорезмской обл. (Ургенч-Хива), Каракалпакии (линия Тахиаташ-Бейнеу), Сурхандарьинской обл. (Келиф-Термез-Кумкурган-Сарыасия с ветками на Амузанг, Хайратон); во-вторых, территорией Таджикистана - вся сеть в Ферганской долине. Участок Сырдарьинская-Ирджарская в голодной степи, проходящий по территории Казахстана, принадлежит Узбекским железным дорогам.

Такая изолированность как западной, так и юго-восточной сети вынудила правительство приступить к сооружению линий в обход территории Туркменистана. В декабре 1995г. началось строительство линии Гузар-Байсун-Кумкурган длиной 222 км для соединения с главной сетью страны юго-восточного железнодорожного участка Сурхандарьинской области. В 1999г. в этом же районе началось строительство ветки длиной 65 км от станции Эльбаян (к северу от Кумкургана) до Байсунского угольного карьера.

В январе 1995 г. развернулось строительство второй магистрали Учкудук- Турткуль-Караузяк-Султонуиздаг-Нукус для соединения основной сети дорог (от Навои через Учкудук и пустыню Кызылкум) с изолированной сетью Каракалпакии и Хорезмской обл. Первый участок этой линии вдоль правого берега Амударьи от Нукуса через территорию четырех районов Каракалпакии до Султануиздагского мраморного карьера (в районе станции Караозек) длиной 79 км был введен в эксплуатацию еще в августе 1989 г. (в постоянную эксплуатацию - в 1994 г.).

В сентябре 1996 г. был сдан в эксплуатацию участок Туямуюн-Мискин-Турткуль длиной 60 км. Новая линия прошла от Туямуюнской плотины на Амударье (линия от станции Газ-Ачак на линии Чарджоу--Ургенч по плотине Туямуюнского гидроузла была построена в 1983 г.) через Мискин (станция Ленин-йулы) до Турткуля. Эта линия соединила левый и правый берега Амударьи, а также позволила начать строительство линии Турткуль--Караозек (170 км) и линии в сторону Учкудука.

Дальнейшая стратегия развития железных дорог республики во многом связана с реализацией ряда международных проектов по организации сообщений между странами Центральной Азии и Европой, Персидским заливом, Китаем.

Одним из первых проектов такого масштаба является проект международного транспортного коридора Европа - Кавказ - Азия (ТРАСЕКА), который был принят на международной конференции в Брюсселе в мае 1993 г. Участниками проекта являются восемь стран ТРАСЕКА (пять республик Центральной Азии и три Кавказские республики) и Европейский Союз. Программа Европейского Союза (ЕС) по оказанию технической помощи для развития транспортного коридора Запад-Восток из Европы, вдоль Черного моря, через Кавказ и Каспийское море в Центральную Азию в качестве дополнительного маршрута к уже традиционно существующим.

Основное многостороннее соглашение (ОМС) было подписано на "Саммите ТРАСЕКА - Восстановление Исторического Шелкового пути" в 1998г. в Баку (Азербайджан), Межправительственная Комиссия (МПК) была создана в 2000г. в Тбилиси (Грузия). Межгосударственная программа ЕС Тасис ТРАСЕКА включает следующие страны, которые являются сторонами: Азербайджан, Армения, Болгария, Грузия, Казахстан, Кыргызстан, Молдова, Румыния, Турция, Украина, Узбекистан, Таджикистан и Иран.

Проект соответствует международной стратегии ЕС по данным странам и преследует следующие цели:

- поддержать политическую и экономическую независимость республик, посредством их выхода на европейский и мировой рынок через альтернативные транспортные маршруты;

- развитие регионального сотрудничества между участвующими странами;

- использование проекта для привлечения международных финансовых институтов и частных инвесторов;

- связать маршрут ТРАСЕКА с Транс-Европейскими маршрутами.

В рамках проекта ТРАСЕКА германской компанией Сименс модернизирован участок железной дороги Ташкент-Самарканд, строится узбекский участок Трансазиатско-Европейской магистрали (ТАЕ), которая пройдет через 14 стран и соединит Фракфурт-на-Майне с Шанхаем.

Наряду с этим проектом реализуются менее масштабные, но весьма значимые для Узбекистана проекты.

В 1996 году завершилось формирование Трансазиатской железной дороги (ТАЖД): Стамбул-Тегеран-Мешхед-Серахс-Чарджоу-Ташкент-Алма-Ата-Урумчи-Пекин. Обсуждается идея создания транзитного пути протяженностью 1100 км Центральная Азия-Афганистан-Пакистан-Индийский океан. В настоящее время приостановлен проект соединения железных дорог Узбекистана и Китая. Стоимость проекта 2.0-2.3 млрд. долларов, протяженность 200 км. Эта часть маршрута ТРАСЕКА должна пройти от Андижана (Узбекистан) через Кыргызстан к пограничному с КНР Торугарту (Андижан-Ош-Кашгар).

Государственно-акционерная железнодорожная компания (ГАЖК) "Узбекистон темир йуллари" образована Указом Президента Республики Узбекистан от 7 ноября 1994 года №УП-982 на базе линейных подразделений, предприятий, организаций и учреждений системы железнодорожного транспорта, расположенных на территории Республики Узбекистан. Карта ГАЖК «Узбекистон темир йуллари» показана на рисунке 1.1 (Приложение 1).

Компания «Узбекистон темир йуллари» считается основной транспортной системой государства и является стратегически важной отраслью народного хозяйства Узбекистана. Грузооборот железнодорожного транспорта составляет больше 66% общего объема грузооборота всех видов транспорта. Железнодорожной транспорт имеет особое значение в обеспечении внешнеэкономических связей республики, предельный вес в перевозке экспортно-импортных грузов составляет около 80%.

Основными задачами отрасли были определены:

- создание единой железнодорожной транспортной сети;

- продолжение электрификации основных участков железных дорог;

- развитие инфраструктуры железнодорожного транспорта, включающее модернизацию железнодорожных путей, а также переход на оптико-волоконную систему телекоммуникаций;

- развитие собственной ремонтной базы подвижного состава;

- восстановление и обновление подвижного состава;

- поиск альтернативных транспортных коридоров, обеспечивающих выход на мировой рынок и повышение экспортного потенциала Республики;

- привлечение дополнительного объема транзитных грузов для перевозки по территории республики.

1.2.2 Организационная структура Узбекских железных дорог

В настоящее время ГАЖК "Узбекистон темир йуллари" подразделяется на шесть региональных железнодорожных узлов: Ташкент, Коканд, Бухара, Кунград, Карши и Термез, в состав которых входят 250 железнодорожных станций, 21 вокзал, 10 локомотивных депо, 4 вагонных депо, 15 дистанций пути; 8 дистанций электроснабжения, 11 дистанций сигнализации и связи, 7 промышленных предприятий.

Таблица 1.3 - Общая характеристика Узбекских железных дорог

Общая протяженность	6020
В т.ч. общего пользования	4230
Однопутных участков	3838
Двухпутных участков	392
Ведомственные железнодорожные пути	1790
Электрифицированные железнодорожные линии	620
Диспетчерская централизация	1825
Автоблокировка	2310
Полуавтоблокировка	1920
Бесстыковой путь	2360
ВОЛС	600

настоящее время организация работ в области автоматики, телемеханики и связи в ГАЖК «Узбекистон темир йуллари» осуществляется Центром сигнализации и связи.

Центр сигнализации и связи разделяется на 11 дистанций. Из них 10 дистанций сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ) и одна дистанция связи.

Рисунок 1. 2 Структура Центра сигнализации и связи ГАЖК «Узбекистон темир йуллари»

1.3 Состояния и перспективы развития железнодорожных сетей связи Республики Узбекистан

Первичная сеть связи ГАЖК «Узбекистон темир йуллари» является основой транспортной телекоммуникационной системы связи и определяет ее главные качественные характеристики: надежность, управляемость, пропускную способность и экономические показатели.

В настоящие время первичная сети связи ГАЖК “УТЙ” построена на воздушных линиях связи (примерно 70%), кабельных (примерно 20%) и волоконно-оптических (примерно 10%).

Воздушные линии связи (ВЛС) оборудованные аналоговыми системами передачи, выработали свой технический ресурс, не отвечают современным требованиям по пропускной способности и надежности. Техническое обслуживание ВЛС и аналоговых систем передачи (В-3-3; В-12-3) стало экономически не выгодным, потому ГАЖК “УТЙ” поставлена задача создания современной цифровой сети связи на основе ВОЛС и цифровых систем передачи.

В качестве основной технологии развития цифровой первичной сети ГАЖК “УТЙ” выбрана технология синхронной цифровой иерархии (СЦИ) как основная при создании цифровых сетей связи на железных дорог России, СНГ и Европы необходимости эффективного взаимна действия с этими сетями связи, наличием своих достаточно хорошо подготовленных специалистов в этой области, широкой номенклатурой аппаратуры СЦИ различных производителей.

Построение цифровой сети ГАЖК “УТЙ” с использованием технологии СЦИ необходимо осуществлять на магистральном уровне, используя стратегию «наложения». Это позволит создать качественно новую сеть, оптимальную по структуре, управлению и возможностям ее дальнейшего развития.

Развитие первичной сети связи ГАЖК “УТЙ” должно основываться на следующих основных принципах:

- первичная сеть должна быть цифровой на всех уровнях (магистральной, региональной, отделенческой и местной);

- необходимо организовывать линии передачи только на основе стандартных цифровых каналов (ОЦК и ПЦК) и групповых трактов;

- первичная сеть должна быть «открытой» системой, чтобы имелась возможность (система доступа) ее использования для любых вторичных сетей;

- топология первичной сети должна быть оптимальной для всех вторичных сетей, в том числе и с точки зрения их постепенной интеграции;

- первичная сеть должна иметь возможность существенного расширения пропускной способности;

- первичная сеть должна иметь систему управления для поддержки заданных показателей надежности и качества функционирования.

Внедрение автоматизированных систем управления, предпосылки для которого создает строительство ВОЛС, обеспечит снижение текущих затрат по содержанию устройств связи за счет экономии эксплуатационного контингента.

Одним из главных итогов автоматизации эксплуатационной деятельности следует считать повышение контроля за безопасностью движения поездов и других производственных процессов на транспорте.

Строительство ВОЛС, проходящей на большом протяжении вдоль основных международных транспортных коридоров республики, повысит их информационную обеспеченность и создаст предпосылки для внедрения систем слежения за продвижением грузов - непременного условия современного транспортного сервиса.

Проходя по территории региона с интенсивным развитием промышленности и высокой плотностью городского населения, проектируемая ВОЛС окажет благоприятное влияние на развитие телекоммуникационных систем в зоне ее тяготения, расширяя информационное пространство и обеспечивая высокое качество и надежность средств связи.

Таким образом, строительство ВОЛС на участке Нукус-Кунград создает предпосылки для мощного информационного прорыва одного из наиболее развитых промышленных регионов Республики Каракалпакстан, что определяет ее высокую экономическую эффективность не только для железнодорожной отрасли, но и для хозяйственного комплекса Республики в целом.

Эффективность системы управления многоотраслевым хозяйством ГАЖК «УТЙ» в значительной мере определяется информационными возможностями систем связи. Качественные и количественные характеристики связи существенно влияют на экономические показатели работы отрасли в целом. Связь пронизывает всю отрасль на всех уровнях, включая отдельные предприятия, фактически обеспечивая жизнедеятельность железной дороги. В связи со структурной перестройкой управления железнодорожным транспортом Республики Узбекистан, мировой тенденцией развития средств связи предлагается создание наложенной связи на основе волоконно-оптических и цифрового коммутационного оборудования.

Относительно небольшой опыт эксплуатации новых систем связи на железнодорожных магистралях СНГ не позволяет пока разработать систему показателей, количественно оценивающих их влияние на повышение эффективности работы транспортной отрасли. Тем не менее, укрупненный анализ доли новейших средств связи в общем эффекте от совершенствования транспортного процесса на российских дорогах позволяет сделать заключение, что не менее трети его достигается за счет информатизации отрасли.

Перспективным направлением является организация связи на международном уровне между железными дорогами Казахстана, России, Кыргызстана, Таджикистана, Туркмении и Китая по обмену информации, связанной с учетом перехода поездов, вагонов и контейнеров через границу.

На пунктах стыковки организованы таможенные, пограничные и другие службы, которые заинтересованы в использовании высоконадежных каналов для связи с центральными органами.

В соответствии с исследованиями возможности использования ВОЛС для нужд телекоммуникационного обслуживания региона определился потенциальный сектор коммерческого использования проектируемой линии, основу которого составляет:

-международный транзитный трафик между Трансевропейской, Транссибирской информационными магистралями;

-международный и внутризоновый конечный график для операторов сотовой, транкинговой и Глобальной сети Интернет, которая растет значительно более быстрыми темпами, чем связь по телефонным каналам;

-организация контроля продвижения грузов по автомобильному транспортному коридору, а также информационного обеспечения водителей автотранспортных средств (информация о погодных условиях по трассе, наличии аварийных ситуаций и так далее);

Таким образом, строительство ВОЛС транзитных коридоров трансазиатской железной дороги по своей значимости не ограничивается транспортной отраслью, а создает предпосылки для мощного информационного прорыва одного из наиболее развитых промышленных регионов республики, что определяет ее высокую экономическую эффективность не только для железнодорожной отрасли, но и для хозяйственного комплекса страны в целом.

Строительство ВОЛС вдоль транзитных коридоров предусматривает в первую очередь цифровизацию первичной магистральной сети и должно осуществляться одновременно с внедрением цифрового коммутационного оборудования узел связи крупных железнодорожных станций, обеспечивая на этих уровнях реализацию новой структуры вторичных цифровых сетей. При этом ВОЛС должна использовать сетевые узлы, систему электроснабжения существующей первичной сети.

Телекоммуникационная сеть железной дороги должна обеспечивать поддержку всех вторичных технологических сетей связи, сети «Единый автоматизированный диспетчерский центр управления», ЕАДЦУ сети оперативно-технологической связи (ОТС), общетехнологической связи, радионавигационной сети слежения за подвижным составом.

Сеть должна обеспечивать эффективное коммерческое использование своей свободной емкости, предоставляя услуги цифровой сети населению и юридическим лицам.

В значительной степени темпы их внедрения на железном транспорте Узбекистана будут зависеть от темпов строительства ВОЛС, выбора стратегии организации и развития создаваемых сетей связи. Последнее во многом зависит от эффективности работы служб, которые необходимо формировать при создании сети связи: управление комплексом технических средств, управление каналами и трактами, маркетинга, управление сервисом.

2. ОБОСНОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬСТВА ВОЛС НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ УЧАСТКЕ НУКУС-КУНГРАД

2.1 Характеристика железнодорожного участка Нукус-Кунград и перспектива его развития

Участка Нукус-Кунград принадлежит Кунградскому отделению Узбекских железных дорог. Длина участка равна 120 км. На этом участке три крупных станции (Нукус, Ходжейли и Кунград) и пять разъездов (Найманкуль, Хатеп, Шуманай, Разъезд 180 и Алтынкуль). Участок Нукус-Ходжейли (33 км), участок Ходжейли - Кунград (87 км).

Узловая станция Нукус находится в городе Нукусе. Ежедневно на этой станции организуется до тридцати пар пассажиров и грузовых поездов. Участок Нукус-Кунград является выходом в РФ и Казахстана.

Станция Кунград обеспечивает высокий оборот грузов, доставляемых автомобильным транспортом от крупных предприятий сырьевого комплексы по обработке хлопка, добыче полезных ископаемых.

Станция Ходжейли обеспечивает прием-отправление грузов, и прием-отправление пассажиров местных поездов.

В настоящие время участок Нукус-Кунград не электрифицирован, участок планируется электрифицировать по системе переменного тока 27 кВ в период 2013-2015 гг.

Структурная схема Кунградского отделения приведена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 Структурная схема Кунградского отделения УТЙ

2.2 Характеристика действующей системы связи

Существующая первичная сеть связи Кунградского отделения дороги Узбекских железных дорог является полностью аналоговой (Приложение 2).

Первичная сеть связи организована на основе воздушных линий связи, уплотненных аналоговыми системами передачи.

Вторичная сеть электросвязи организована на основе каналов первичной сети. В общий комплекс вторичной сетей связи входят сети оперативно-технологической, общетехнологической телефонной, телеграфной связи, передачи данных и телемеханики.

Для оперативного управления технологическими процессами в пределах отделения дороги организованы следующие виды проводной телефонной связи: ПДС - поездная диспетчерская; МЖС - межстанционная; ЛПС - линейно-путевая; ЭДС - энергодиспетчерская; ПГС перегонная связь и другие (всего 15 видов связи).

Оперативное руководство технологическими процессами на железнодорожных станциях осуществляется с помощью станционной распорядительной телефонной связи, стрелочной связи, информационной связи сортировочных станций и современных средств радиосвязи.

Для организации вышеперечисленных видов связи используются различные технические средства связи (Приложение 3).

Сети телефонной и телеграфной связи, построенные свыше 30 лет назад, не отвечают современным требованиям и не обеспечивают качественной связи (доля отказов по вызовам на порядок выше установленных норм, а достоверность на три ниже нормы).

Преобладание ВЛС, находящихся в эксплуатации свыше 30 лет, большое количество вставок, приводящих к неоднородности линии, работа аппаратуры связи с устройствами сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ) по параллельным цепям, низкая помехозащищенность цепей, не позволяют обеспечить высокое качество действующих каналов магистральной и дорожной связи.

В настоящее время из-за недостаточного количества каналов и их низкого качества сети ОТС, телефонной и телеграфной связи, передачи данных не позволяют эффективно решать существующие и перспективные задачи управления технологическими процессами железнодорожного транспорта.

2.2.1 Технические данные аппаратуры В-3-3 и В-12-3

Применяемая на участке Нукус-Кунград аппаратура В-3-3 представляет собой модернизированный вариант аппаратуры В-3 и используется для уплотнения стальных и цветных цепей (стальные провода диаметром 5 мм, медные и биметаллические провода диаметром 4 мм) ВЛС в спектре частот 4ч31 кГц.

Эти же цепи используются для организации канала служебной связи с шириной полосы 0,3ч2,4 кГц (цветная цепь) или канала ТЧ с полосой 0,3ч2,0 кГц (стальная цепь) в диапазоне частот ниже 4 кГц.

Высокочастотные каналы ТЧ используются для телефонной связи, работы тонального телеграфа с организацией 12-17 двойных телеграфных каналов. На некоторых участках по каналам ТЧ организована одновременная работа одного двойного канала тонального телеграфа и телефонной связи за счет использования части полосы эффективно передаваемых частот канала. Также высокочастотные каналы ТЧ используются для работы фототелеграфа и передачи дискретных сигналов.

Для увеличения дальности связи по цветным цепям используются обслуживаемые усилительные пункты (ОУП) типа ПВ-3-3.

Аппаратура В-12-3 работает на участках ВЛС с медными и биметаллическими цепями (провода диаметром 3,0, 3,5 и 4мм) в полосе частот от 36 до 143 кГц.

Аппаратура состоит из каналообразующего (индивидуального) и группового оборудования. Каналообразующее оборудование представляет собой стандартный 12-канальный блок индивидуального оборудования, преобразующий в тракте передачи 12 информационных сигналов в спектр частот 60ч108 кГц и обратное преобразование в тракте приема.

2.2.2 Выбор направляющей системы

Известно, что системы передачи В-12-3 и В-3-3 не отвечает современным требованиям качества передачи информации, а используемые для их работы ВЛС из всех известных направляющих систем наиболее подвержены атмосферно-климатическим влияниям. Поэтому предлагается на данном участке построить волоконно-оптическую линию связи, оборудованную системой передачи СЦИ.

Известные преимущества ВОЛС перед кабельными линиями с медными жилами - высокая надежность и помехозащищенность, стабильность параметров, большая скорость передачи информации и пропускная способность, - позволяют создавать цифровые сети связи, удовлетворяющие современным и перспективным сетевым технологиям на протяжении всего срока службы ВОЛС - 25 лет. Это обстоятельство делает задачу выбора волоконно-оптического кабеля и способа его прокладки стратегической, требующей максимально полного учета информации о возможных изменениях инфраструктуры в зоне прохождения трассы ВОЛС. Поэтому прокладка ВОЛС в полосе отвода железной дороги является оптимальным решением исходя из неизменности действующих международных и национальных норм и правил безопасности на железнодорожном транспорте, запрещающих сокращение установленных габаритов.

Анализ технико-экономических показателей строительства сетей связи за рубежом и в России показывает, что капитальные удельные и эксплуатационные затраты на один канал/км при строительстве ВОЛС, по сравнению с кабельной линией связи при уплотнении аналоговыми системами, организующими каналы тональной частоты низкого качества, в 3-4 раза ниже. Стоимость волоконно-оптического кабеля (ВОК) сопоставима, а в ряде случаев ниже стоимости магистрального симметричного медного кабеля.

При этом ВОК изготавливаются с требуемыми заказчиком конструктивными и механическими характеристиками под конкретные условия подвески, прокладки и эксплуатации.

Использование в кабеле волокон со смещенной дисперсией, возможность их уплотнения по длинам волн при качественно построенной ВОЛС позволяет реализовывать на ее основе сети с использованием различных сетевых технологий. Характерным примером является применение технологии СЦИ на сетях связи ОАО «РЖД», ставшей основой изменения и фундаментом для создания новых автоматизированных систем управления подразделениями холдинга, что привело к формированию новых принципов управления и взаимодействия технологических процессов, обеспечения безопасности перевозочного процесса.

2.3 Основные характеристики ВОЛС

Широкое применение ВОК для создания сетей связи является следствием преимуществ, вытекающих из особенностей распространения сигнала в оптическом волокне.

Широкая полоса пропускания - обусловлена чрезвычайно высокой частотой несущей 10¹⁴ Гц. Это дает потенциальную возможность передачи по одному оптическому волокну информации в несколько терабит в секунду. Большая полоса пропускания - это одно наиболее важных преимуществ оптического волокна над медной или любой другой средой информации.

Малое затухание светового сигнала в волокне. Выпускаемое в настоящее время отечественными и зарубежными производителями промышленное оптическое волокно имеет затухание 0,2-0,3 дБ на длине волны 1,55 мкм в расчете на один километр. Малое затухание и дисперсия позволяют строить участки линий без ретрансляции протяженностью 100 км и более.

Низкий уровень шумов в волоконно-оптическом кабеле позволяет увеличить полосу путем передачи различной модуляции сигналов с малой избыточностью кода.

Высокая помехозащищенность. Поскольку волокно изготовлено из диэлектрического материала, оно невосприимчиво к электромагнитным помехам со стороны окружающих медно-кабельных систем и электрического оборудования, способного индуцировать электромагнитное излучение (линии электропередачи, электродвигательные установки и т.д.). В многоволоконных кабелях также не возникает проблемы перекрестного влияния электромагнитного излучения, присущей многопарным медным кабелям.

Малый вес и объем. Волоконно-оптические кабели (ВОК) имеют меньший вес и объем сравнению с медными кабелями в расчете на одну и ту же пропускную способность. Например, 900-парный телефонный кабель диаметром 7,5 см, может быть заменен одним волокном с диаметром 0,1 см. Если волокно "одеть" в множество защитных оболочек и покрыть стальной ленточной броней, диаметр такого ВОК будет 1,5 см, что в несколько раз меньше рассматриваемого телефонного кабеля.

Высокая защищенность от несанкционированного доступа. Поскольку ВОК практически излучает в радиодиапазоне, то передаваемую по нему информацию трудно подслушать, не нарушая приема-передачи. Системы мониторинга (непрерывного контроля) целостности оптической линии связи, используя свойства высокой чувствительности волокна, могут мгновенно отключить "взламываемый" канал связи и подать сигнал тревоги. Сенсорные системы, использующие интерференционные эффекты распространяемых световых сигналов (как по разным волокнам, так и разной поляризации) имеют очень высокую чувствительность к колебаниям, к небольшим перепадам давления.

Взрыво и пожаробезопасность. Из-за отсутствия искрообразования оптическое волокно повышает безопасность сети на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях, при обслуживании технологических процессов повышенного риска.

Экономичность ВОК. Волокно изготовлено из кварца, основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенного, а потому недорогого материала, в отличии от меди. В настоящее время стоимость волокна по отношению к медной паре соотносится как 2:5. При этом ВОК позволяет передавать сигналы на значительно большие расстояния без ретрансляции. Количество повторителей на протяженных линиях сокращается при использо-вании ВОК. При использовании солитонных систем передачи достигнуты дальности в 4000 км без регенерации (то есть только с использованием оптических усилителей на промежуточных узлах) при скорости передачи выше 10 Гбит/с.

Длительный срок эксплуатации. Со временем волокно испытывает деградацию. Это означает, что затухание в проложенном кабеле постепенно возрастает. Однако, благодаря совершенству современных технологий производства оптических волокон, этот процесс значительно замедлен, и срок службы ВОК составляет примерно 25 лет. За это время может смениться несколько поколений/стандартов приемо-передающих систем.

Удаленное электропитание. В некоторых случаях требуется удаленное электропитание узла информационной сети. Оптическое волокно не способно выполнять функции силового кабеля. Однако, в этих случаях можно использовать.

2.3.1 Выбор типа оптического кабеля и способы прокладки

Оптические кабели допускают их прокладку теми же способами и механизмами, что и кабели с медными жилами.

На железнодорожном транспорте применяются следующие способы подвески/прокладки ВОК:

- подвеcка на опорах контактной сети, опорах высоковольтно-сигнальных линий автоблокировки и отдельных опорах;

- прямо в грунт в полосе отвода железной дороги;

- в кабельной канализации или полиэтиленовых трубопроводах;

Способ подвеcки ВОК на опорах контактной сети, опорах высоковольтно-сигнальных линий автоблокировки характеризуется наименьшими затратами на строительно-монтажные работы и сроками строительства по сравнению с прокладкой кабеля в грунт и полиэтиленовые трубопроводы. При этом кабель имеет большую стоимость, не содержит в своей конструкции металлических элементов и подвержен воздействию механических нагрузок, атмосферных влияний, магнитному и радиационному излучению. Поэтому данный способ нельзя считать стратегически перспективным, рассчитанным на длительную надежную передачу огромных потоков информации, потеря которых при повреждении кабеля способна привести к снижению безопасности и большим экономическим потерям.

Прокладка оптического кабеля в грунт является наиболее надежным способом организации ВОЛС для обеспечения высокоскоростной передачи информационных данных и осуществляется в грунтах практически всех категорий, за исключением мест, где грунты подвержены мерзлотным деформациям.

Технология прокладки оптоволоконного кабеля и его конструкция выби- раются исходя из следующих параметров: климатических условий, наличия подземных сооружений, состояния трассы и пр. Сам процесс происходит с постоянным контролем параметров оптического кабеля на каждом этапе прокладки в грунт и контроль монтажных соединений. Непосредственно в грунт прокладывают оптический кабель, имеющий броню из стальных проволок или ленточную броню. Обязательным является соблюдение мер по защите ВОЛС от воздействия грозы и электромагнитного влияния линий электропередач.

Прокладка ВОК в пластмассовом трубопроводе позволяет повысить механическую прочность и влагостойкость кабеля, не требующего специальных наружных металлических покровов, и защитить его от грызунов. Важным аспектом выбора метода прокладки волоконно-оптического кабеля в пластмассовом трубопроводе, является устойчивость к повреждению кабеля во время землеройных работ с применением тяжелой техники. Когда ковш экскаватора цепляет проложенный под землей волоконно-оптический кабель, трубопровод разрывается, а кабель тянется за ковшом, не повреждаясь, за счет свободного скольжения в трубопроводе, выбирая резерв кабеля оставленный в распределительном шкафе. Основным преимуществом прокладки кабеля в трубопроводе является технологическая возможность прокладки в нем еще двух и более кабелей без рытья траншеи. Количество дополнительно прокладываемых кабелей в общем случае определяется диаметром трубопровода. Это делает данный способ прокладки экономически привлекательным в плане долговременной перспективы развития телекоммуникационных сетей конкретного региона.

Для прокладки ВОК в пластмассовом трубопроводе используется как традиционная технология, так и технология задувки.

Общим для них является укладка пластмассового трубопровода в траншею кабелеукладчиком или ручным способом. При прокладке ВОК традиционным способом вначале протягивается трос, а затем прикрепленный к нему кабель. При прокладке в трубопровод кабель предварительно смазывается. Затяжка кабеля в трубопровод производится в направлении, противоположном направлению прокладки трубопровода. В точках размещения сростков оставляется достаточный запас волоконно-оптического кабеля для последующего сращивания вне котлована. Прокладка кабелей в трубопроводах повышает надежность работы кабельных линий, увеличивает срок службы оптических кабелей.

При прокладке в земле в полиэтиленовом трубопроводе применяются специальные кабели, предназначенные для задувки в предварительно уложенный полиэтиленовый трубопровод.

Количество волокон в оптическом кабеле определяется исходя из выбранной топологии схемы связи и схемы защиты трафика (плоское кольцо, цепочечное соединение, защита 1+1, 1:1 и др.) и перспективы развития сетей связи. Опыт создания волоконно-оптических сетей связи ОАО «РЖД» показал, что минимальное число волокон в кабеле должно быть не менее восьми. Типовым вариантом является применение ВОК с 16 волокнами, что по данным ГТСС является технически и экономически оправданным.

В проекте предполагается использование кабельной продукции российского производства. При хорошем качестве, она дешевле импортных аналогов.

Аналогичный российский кабель ОПМ-ДПО- Н-04-016А08-1,5 ООО "Оптен" 1, 35 тыс. доллара за 1 км, поэтому в проекте используется именно этот кабель. Конструкция кабеля ОПМ-ДПО-Н-04-016А08-1,5 ООО "Оптен" на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 Конструктивные элементы ОПН-ДПО-Н-04-016А08-1,5

Приведем расшифровку конструкции выбранного кабеля.

1 - оптическое волокно (ОВ); максимальное количество волокон в модуле

с наружным диаметром 2,0 мм - 8 штук;

2 - гидрофобный заполнитель (ГЗ);

3 - оболочка оптического модуля (ОМ) из полибутилентерефталата или полиэтилена (ПЭ), наружный диаметр - 2,0 мм;.

4 - центральный силовой элемент (ЦСЭ) - стеклопластиковый пруток диаметром 2,0 мм;

5 - оболочка ЦСЭ из ПЭ; наружный диаметр - 3,3 мм для кабелей

марки ОК-М8;

6 - гидрофобное заполнение;

7 - скрепляющий элемент - обмотка полиэтилентерефталатной пленкой;

8 - наружная оболочка кабеля из ПЭ толщиной 2 мм.

Таблица 2.1 - Основные параметры ОК марка ДПО

№	Параметры	Марка кабеля
		ДПО
1	Длительно допустимая растягивающая нагрузка, кН	0,2 ... 6,0
2	Допустимая раздавливающая нагрузка, кН/см	> 0,5
3	Стойкость к изгибам на угол 90°	20 циклов
4	Стойкость к осевым закручиваниям на угол ±360° на длине 2м	10 циклов
5	Стойкость к ударной нагрузке одиночного воздействия, Дж	10
6	Рабочий диапазон температур, C°	-60 ... +70
7	Низшая температура монтажа, C°	-30
8	Номинальный наружный диаметр, мм	6,5 ... 18,0
9	Максимальная масса, кг/км	35 ... 250

3. ОРГАНИЗАЦИЯ ПЕРВИЧНОЙ СЕТИ СВЯЗИ НА УЧАСТКЕ НУКУС-КУНГРАД

3.1 Расчет параметров линейного тракта

3.1.1 Расчёт первичных параметров оптического волокна

Одномодовое оптическое волокно (ООВ) является направляющей системой для распространения электромагнитных волн. Для их распространения по световоду используется известное явление полного внутреннего отражения на границе двух диэлектрических сред n₁ и n₂, где n₁ - среда распространения волны НЕ11, ограниченная средой n₂, при этом n₁ < n₂.

Средой распространения и ограничения является кварцевое стекло с различной концентрацией легирующих добавок для получения различных показателей преломления (ПП) n₁ и n₂, n₁ =1,46 и n₂ = 1,457.

Определим относительное значение ПП:

, (3.1)

По оптоволокну эффективно передаются только лучи, заключённые внутри телесного угла , величина которого обусловлена углом полного внутреннего отражения. Этот телесный угол характеризуется числовой апертурой:

, (3.2)



где - апертурный угол падения луча,

= arcsin0,093 = 5,336

Для ООВ диаметр сердечника выбирается таким, чтобы обеспечить условия распространения только одной моды НЕ11. В этом случае, из условия одномодовости, нормированная частота:

, (3.3)

где мкм - диаметр сердцевины ОВ;

мкм - длина волны оптического излучения.

Одномодовая передача реализуется на гибридной волне НЕ11. Эта волна нулевое значение корня бесселевой функции Рnm=0,000 следовательно, она не имеет критической частоты и может распространяться при любой частоте. Все другие волны имеют конечное значение, и они не распространяются на частотах ниже критической. Интервал значений Рnm, при которых распространяется лишь один тип волны НЕ11, находится в пределах 0<Рnm<2,25.Определим критическую частоту, при которой распространяется лишь один тип волны НЕ11:

(3.4)

где м/с - скорость света.

Определим также длину волны:

(3.5)

Таким образом, по данной направляющей системе распространяется лишь одна волна НЕ11 при мкм.

3.1.2 Расчёт вторичных параметров оптического волокна

В одномодовых световодах отсутствует модовая дисперсия и в целом дисперсия оказывается существенно меньше. В данном случае возможно проявление волноводной и материальной дисперсии, но при длинах волн = 1,2…1,6 мкм происходит их компенсация, то есть _матвв. При взаимодействии всех факторов форма сигнала на приёме не известна. Поэтому в качестве меры дисперсии используется среднеквадратическая дисперсия в оптоволокне:

(3.6)

где - ширина полосы длин волн оптического излучения;

- номинальное значение среднеквадратической дисперсии для ОК типа ОКЛ.

(пс/км)

3.1.3 Расчет длины регенерационного участка

Длина регенерационных участков определяется энергетическим потенциалом системы передачи (W- энергетический потенциал) зависит от характеристик источника и приемника оптического излучения и определяется как разность между уровнем средней мощности оптического сигнала, вводимого в оптическое волокно (P₁), и минимально допустимым уровнем мощности на входе приемника оптического излучения (Р₂) при заданном значении коэффициента ошибок:

(3.7)

Например, уровень мощности оптического сигнала на передаче мультиплексора «Транспорт S4» (смотри п.3.3) равен -4 дБм, уровень мощности оптического сигнала на приёме -36 дБм при использовании оптических интерфейсов S-4.1 и коэффициенте ошибок 10^-10. Тогда W равно:

Исходные данные для расчета потерь в линии на длине регенерационного участка:

а - коэффициент затухания оптических волокон на эксплуатационной длине волны ВОСП 1550 нм, а=0,25дБ/км (1310 нм, а=0,35дБ/км);

l_стр - строительная длина оптического кабеля (= 5 км);

n₁ - число дополнительных сварных соединений, обусловленных технологией строительно-монтажных работ ВОЛС (сварки в оптическом кроссе и стыковые сварки на переходах) в дипломном проекте считаем n₁ = 9;

n₂ - число дополнительных сварных соединений, появляющихся на длине регенерационного участка в процессе эксплуатации ВОЛС (обычно n₂ = 6)

a_св - средние потери на сварку путем плавления, a_св =0,05 дБ;

а_рз - средние потери на оптическом разъеме, а_рз =0,3 дБ;

Здесь следует заметить, что затухание в оптических разъемах передающего и приемного оптоэлектронного блоков не учитываются, так как оно учтено в значении энергетического потенциала системы передачи. Максимальная длина регенерационного участка (L_р) определяется по формуле:

(3.8)

где п - общее число сварных соединений ( n= n₁ +n₂),n=15

а_э - энергетический запас системы передачи, а_э =6 дБм.

На длине волны 1330 нм и затухании 0,35дБ/км протяженность участка регенерации с использованием мультиплексоров «Транспорт S1» составит 70,5 км.

3.1.4 Расчёт быстродействия ВОСП

Выбор типа ОК может быть оценён расчётом быстродействия системы и сравнением его с допустимым значением.

Быстродействие системы определяется инертностью её элементов и дисперсионными свойствами ОК.

Полное допустимое быстродействие системы определяется скоростью передачи В, бит/с, способом модуляции оптического излучения, типом линейного кода и определяется по формуле:

(3.9)

где - коэффициент, учитывающий характер линейного сигнала (вид линейного кода). =0,7 для кода NRZ.

В соответствии с рекомендациями МСЭ-Т линейным кодом транспортных систем СЦИ является код NRZ.

Общее ожидаемое быстродействие ВОСП определяется по формуле:

(3.10)

где - быстродействие передающего оптического модуля (ПОМ), зависящее от скорости передачи информации и типа источника излучения; (для скорости 155 Мбит/с);

- быстродействие приёмного оптического модуля (ПРОМ), определяемое скоростью передачи информации и типом фотодетектора (ФД), ;

- уширение импульса на длине РУ.

(3.11)

где - дисперсия, определяемая в зависимости от типа волокна.

t_св = 17,5 98,6 = 1,7 нс

Так как t_ож = 2,64 нс < t_доп = 4,52 нс, то выбор типа кабеля и длины РУ сделан верно. Величина

t = t_доп - t_ож

t = 4,52 - 2,12= 2,4 нс

называется запасом по быстродействию.

При t_ож < t_доп станционное и линейное оборудование ВОЛП будут обеспечивать безыскажённую передачу линейного сигнала.

3.1.5 Расчёт порога чувствительности ПРОМ

Одной из основных характеристик приёмника оптического излучения является его чувствительность, то есть минимальное значение обнаруживаемой (детектируемой) мощности оптического сигнала, при которой обеспечиваются заданные значения отношения сигнал/шум или вероятность ошибок.

В условиях идеального приёма, то есть при отсутствии и шума искажений для обеспечения вероятности ошибок не хуже 10^-9 требуется генерация 21 фотона на каждый приёмный импульс. Это является фундаментальным пределом, который присущ любому физически реализуемому фотоприёмнику и называется квантовым пределом детектирования.

Соответствующая указанному пределу минимальная средняя мощность оптического сигнала длительностью называется минимально детектируемой мощностью (МДМ).

(3.12)



Минимальная средняя мощность оптического сигнала на входе ПРОМ, при которой обеспечивается заданное отношение сигнал/шум или вероятность ошибок, называется порогом чувствительности.

3.1.6 Расчёт затухания соединителей ОВ

Уровень оптической мощности, поступающей на вход ПРОМ, зависит от энергетического потенциала системы, потерь мощности в ОВ, потерь мощности в разъёмных и неразъёмных соединителях.

...