Выбор кабельной системы, типа кабеля и размещение цепей по четверкам. Размещение оконечных и промежуточных усилительных и регенерационных пунктов на трассе линии связи. Монтаж кабельной магистрали. Расчет симметричного кабеля и оптического волокна.
Аннотация к работе
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 дополнительных главных путей, когда конструкция воздушной линии экономически нецелесообразна; на вновь строящихся железных дорогах магистрального значения; в районах, подверженных сильным гололедам; также в районах, намеченных к электрификации по системе переменного тока на ближайшие годы. Проектируемый участок линии связи расположен в центральной части Восточно-Европейской равнины, на территория Брянской обрасти, Московской железной дороги. Второй участок линии связи Брянск - Злынка имеет общую протяженность 220 км.Кабели ответвлений; служат для соединения устройств автоматики, телемеханики и связи (АТ и С) на перегонах и станциях с магистралью. Устройства на ответвлениях: - релейные шкафы (РШ); ставятся на магистрали через 1,5...2 км. В УП находятся специальные устройства содержания кабеля под давлением (УСКД). Для соединения отдельных строительных длин кабелей, имеющих свинцовую или алюминиевую оболочку, в местах ответвлений и для оконечной заделки применяют свинцовые муфты прямые (соединительные), разветвительные и оконечные. Для монтажа магистрального кабеля следует применять прямые муфты типов МСП - 7 (муфта свинцовая прямая для магистрального кабеля емкостью 7 х 4), состоящие из свинцового цилиндра и свинцовых конусов.Содержание кабелей связи под постоянным, избыточным газовым (воздушным) давлением позволяет не только контролировать герметичность оболочки, но и предотвращать проникновение влаги в кабель при ее незначительных повреждениях. До настоящего времени для содержания магистральных кабелей под постоянным, избыточным газовым давлением используется аппаратура типа АКОУ - автоматическая контроль - осушительная установка, предназначенная для обслуживания 4 кабелей. Эта аппаратура позволяет осуществлять контроль избыточного давления газа, подаваемого в кабели, и в баллоне со сжатым газом, подавать сигналы о появлении негерметичности в кабелях и о снижении давления в баллоне до 30 кгс/см2, содержать под давлением до 4 кабелей4.3 Прокладка кабелей на пересечении с железной дорогой Как активное сопротивление характеризует потери в металлических частях кабеля, так параметр G характеризует потери энергии в изоляции проводов кабеля. Проводимость изоляции обусловлена сопротивлением изоляции изолирующего материала и диэлектрическими потерями в кабеле и определяется по следующей формуле: G = G0 Gf , (5.6) где G0 = - проводимость изоляции постоянному току, ;Результатом выполнения курсового проекта является спроектированная кабельная и волоконнооптическая линия АТ и С на участках Череповец - Вологда и Вологда - Коноша, а также, изучение вопросов, связанных с конструкцией кабельных линий, расчетами и мероприятиями по уменьшению влияний высоковольтных линий на цепи связи и т.д.Позиция Обозначение Количество Примечание 1 Центрирующий полиэтиленовый кордель 7 2 Медная жила 28 D=1.05 мм 4 Медная жила сигнальной пары 10 D=0.
План
Схематический план трассы кабельной линии для исследуемого участка магистрали приведен на чертеже.4.2 Содержание кабеля под избыточным газовым давлением
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 дополнительных главных путей, когда конструкция воздушной линии экономически нецелесообразна; на вновь строящихся железных дорогах магистрального значения; в районах, подверженных сильным гололедам; также в районах, намеченных к электрификации по системе переменного тока на ближайшие годы.
В данном курсовом проекте разработана оптоволоконная линия связи на участке Московской железной дороги, которая в должной мере отвечает приведенным выше требованиям; определены влияния высоковольтных линий на цепи проводной связи.
Все математические расчеты проведены в системе “Mathcad 2001 Professional”.
1. Описание проектируемого участка линии связи
1.1 Физико-географические данные
Проектируемый участок линии связи расположен в центральной части Восточно-Европейской равнины, на территория Брянской обрасти, Московской железной дороги. Для этой местности характерно: - среднегодовое количество осадков: 560-600 мм;
- средняя температура: января от минус7,4 до минус 9 °С, июля от плюс 18,1 до плюс 19,1 °С;
- число дней в году со снежным покровом: 180-200;
- леса: широколиственно-хвойные;
- почвы: дерново-подзолистые и серые - лесные.
1.2 Административно-хозяйственная структура
Крупные железнодорожные узлы: Брянск, город, центр Брянской области. Расположен на реке Десне. Крупный узел Московской железной дороги (линии на Москву, Киев, Харьков, Гомель, Смоленск, Орел и Вязьму). В промышлености ведущую роль играет машиностроение: заводы - машиностроительный (бывший паровозостроительный), автомобильный, дорожных и сельскохозяйственных машин "Строммашина" и др. Главная продукция - дизели, тепловозы, специальные (изометрические и другие) грузовые вагоны, тяжелые тракторы, бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, асфальтосмесители, узлы и агрегаты для автомашин, оборудование для цементных заводов, дробилки, машины и оборудование для сельского хозяйства и другие. В 70-х годах возникает акционерное общество Брянского рельсопрокатного, железоделательного и механичических заводов.
Злынка, город (с 1925) в Новозыбковском р-не Брянской области. Расположен на западе области. Соединен железнодорожной веткой (8 км) со станцией Злынка (на линии Гомель - Брянск). Мебельная, консервная, швейная промышленность. Близ Злынки. в пос. Вышков - крупная спичечная ф-ка.
1.3 Сведения о сближении с железными дорогами и высоковольтными линиями
Линия связи проходит вдоль Московской железной дороги. На участке Брянск- о. п. Валутино она подвержена влиянию ЛЭП с заземленной нейтралью ( U=110 КВ, I0=1,5 А ). Линия связи на участке Брянск-Злынка подвержена влиянию контактной сети электротяги переменного тока ( U=24,7 КВ, Ірез.=450 А, m=4 ).
1.4 Дополнительные сведения об участках
Первый участок линии связи Брянск - о. п. Валутино имеет общую протяженность 245 км. На участке имеется 28 станций. Данные о станциях приведены в таблице 1.1.
Второй участок линии связи Брянск - Злынка имеет общую протяженность 220 км. На участке имеется 23 станций. Данные о станциях приведены в таблице 1.2.
Таблица 1.1 - Данные о станциях и усилительных пунктах на участке Брянск-о. п. Валутино
Расстояние от станции Брянск Наименование станции Оборудование ТП
0 Брянск SMS-150, ССПС, ОГМ-30 ТП
12 Ордженикидзеград ОГМ-30
18 раз. Котынка
24 Сельцов ОГМ-30
38 Ржаница ОГМ-30
48 Тросна ОГМ-30
56 Жуковка ОГМ-30 ТП
66 Олсуфьево ОГМ-30
72 Рековичи ОГМ-30
80 Дубровка ОГМ-30
92 Сещинская SMS-150, ССПС, ОГМ-30
104 о. п. Узкое
110 Пригорье ОГМ-30 ТП
118 о. п. Любестово ОГМ-30
124 Линовская ОГМ-30
136 Рославль I SMS-150, ССПС, ОГМ-30
146 Остер ОГМ-30
154 Крапивинская ОГМ-30
166 Стодолыще ОГМ-30 ТП
178 Васьково ОГМ-30
186 Энгельгардтовская ОГМ-30
196 Починок ОГМ-30
208 Пересна ОГМ-30
214 Панская SMS-150, ССПС, ОГМ-30 ТП
223 Рябцево ОГМ-30
233 Тычинино ОГМ-30
241 Соколья Гора ОГМ-30
245 о. п. Валутино
Таблица 1.2 - Данные о станциях и усилительных пунктах на участке Брянск-Злынка
Расстояние от станции Брянск Наименование станции Оборудование ТП
0 Брянск SMS-150, ССПС, ОГМ-30 ТП
6 Свень ОГМ-30
16 Полужье ОГМ-30
28 Выгоничи ОГМ-30
40 Пильшино ОГМ-30
46 раз. Хмелево
54 Красный рог ОГМ-30 ТП
66 раз. Паниково
76 Почел ОГМ-30
88 раз. Немолдва
99 Жудилово ОГМ-30
110 Рассуха SMS-150, ССПС, ОГМ-30 ТП
119 раз. Коробоничи
130 Унечал ОГМ-30
140 раз. Песчаники
150 раз. Робчик
162 Клинцы ОГМ-30 ТП
173 раз. Туросна
187 раз. Манюки
199 Новозыбков ОГМ-30
210 раз. Перевоз
220 Злынка SMS-150, ССПС, ОГМ-30 ТП кабель цепь трасса связь
2. Выбор кабельной системы, типа кабеля и размещение цепей по четверкам
2.1 Выбор кабельной системы, размещение цепей по четверкам
Выбор емкости кабеля зависит: от заданного количества каналов магистральной, дорожной и оперативно-технологической (ОТС) связи;
от вида системы уплотнения;
от типа кабельной магистрали.
Необходимо обеспечить 550 каналов магистральной, 200 каналов дорожной и ОТС.
Для обеспечения магистральной, дорожной, диспечерской поездной, энергодиспечерской, постационной, билетной диспечерской, вагонно-распорядительной связей и служебной связи электромехаников будем использовать волоконнооптический кабель. Для межстанционной, линейно - путевой, перегонной связей, цепи СЦБ и поездной радиосвязи будем использовать симметричный кабель. Составим таблицу распределения цепей по четверкам (таблица 2.1).
Отделенческая связь предназначена для оперативной работы дороги и обеспечивает постоянную телефонную связь со всеми раздельными пунктами и жилыми зданиями линейных работников.
Железнодорожные линии оснащены следующими видами отделенческой связи: - Поездная диспетчерская связь (ПДС) - служит для переговоров поездного диспетчера со всеми раздельными пунктами, входящими в обслуживаемый участок.
- Энергодиспетчерская связь (ЭДС) - обеспечивает оперативное руководство подачей электроэнергии в контактную сеть.
- Вагонно-распорядительная связь (ВГС) - служит для служебных переговоров работников отделения дороги со станциями по вопросам состояния вагонного парка.
- Служебная связь электромехаников (СЭМ) - оперативное руководство линейными работниками (электромонтеров) в дистанции сигнализации и связи.
- Постанционная связь (ПС) - служит для переговоров работников раздельных пунктов между собой.
- Линейно-путевая связь (ЛПС) - осуществляет оперативное руководство линейными работниками на дистанции пути и переговоров линейных работников между собой.
- Межстанционная связь (МЖС) - обеспечивает переговоры дежурных смежных раздельных пунктов по вопросам движения поездов.
- Перегонная связь (ПГС) - предназначена для переговоров линейных работников, находящихся на перегоне, с дежурным по станции, с энерго- и поездным диспетчером, а также с дистанцией сигнализации.
- Билетная диспетчерская связь (ДБК) - обеспечивает сведениями билетные кассы о наличии мест в поездах дальнего следования.
Для этого воспользуемся системами мультиплексирования типа SMS - 150V для магистральной и дорожной связи; на ОТС - система ОГМ - 30.
Таблица 2.1 - Распределение цепей
Вид цепи связи и СЦБ
Кабель 1(волокно) Кабель 2(симметр.)
Магистральная Номер четверки Пара
Дорожная 1 1 МЖС
ПДС 2
ЭДС 2 1 ПГС
ПС 2
ДБК 3 1 СЦБ
СЭМ 2 СЦБ
ВГС 4 1 СЦБ
2 СЦБ
5 1 ЛПС
2
6 1 ПРС
2
7 и сигнальные папро резерв
Так как количество каналов равно 750, мы будем применть цифровую систему передачи (ЦСП). ЦСП могут быть использованы для организации каналов магистральной и дорожной связи. В качестве ЦСП возьмем систему мультиплексирования SMS-150V/ Для организации ОТС будем использовать аппаратуру OGM-30.
Преимущество этой системы передачи заключается в том, что оптоволоконный кабель не подвержен внешним электромагнитным влияниям, и в нем не возникают переходные влияния. Все искажения сигнала определяются типом и конструкцией кабеля.
На основании изложенного выбираем оптоволоконную трехкабельную линию связи. Кабель (К1) марки МКПАБ 7х4х1,05 5х2х0,9 1х0,7, кабели (К2) - ОКБ-М8П-10-0,3-8.
2.2.1 Основные особенности мультиплексора SMS-150V
SMS-150V является мультиплексором Синхронной Цифровой Иерархии (SDH) второго поколения, разработанным в качестве составной части серии SDH изделий, выпускаемых NEC. В нем используются функции мультиплексора ввода-вывода (ADM) STM-1, что позволяет обеспечить большую универсальность в сетевых приложениях. Конкретные функции SMS-150V определяются выбором вставляемых блоков и их конфигурацией.
В дополнение ко всем SDH сигналам, вплоть до уровня STM-1, SMS-150V также мультиплексирует плезиохронные составляющие сигналы 2M и 34M в синхронный линейный сигнал STM-1.
В SMS-150V используется много новшеств, отражающих последние технологические достижения и разработки в области международных стандартов SDH и сетевых приложений. Оборудование характеризуется следующими характерными особенностями: Гибкая архитектура изделия допускает взаимозаменяемость блоков составляющих сигналов (т. е. для блоков 2M и 34M могут использоваться одни и те же слоты полок)
Добавлена поддержка новых сетевых архитектур, включая линейный режим (местный кроссконнект)
Поддержка функции TSI на уровнях VC-12, VC-3
Поддержка максимального соотношения каналов ввода-вывода до 100%
Совместимость с новыми версиями SDH стандартов ITU-T (ранее ССІТТ) и ETSI
Работа при смешанных составляющих сигналах
Поддержка устройств по эксплуатации, управлению, техобслуживанию и загрузке исходных данных (OAM&P)
Поддержка интерфейса управления F, Q
2.2.2 Режимы работы мультиплексора SMS-150V
SMS-150V может мультиплексировать составляющие сигналы 2М (2048 Кбит/с) и 34M (34368 Кбит/с) в синхронный магистральный сигнал STM-1 (155520 Кбит/с). Кроме мультиплексирования может производиться кроссконнект сигналов на уровнях VC-12 и VC-3.
SMS-150V поддерживает следующие режимы работы, которые иллюстрируются на Рисунке 2-1.
Линейный режим STM-1: Оконечный режим: Оконечный мультиплексор обеспечивает мультиплексирование и кроссконнект составляющих сигналов для формирования синхронного магистрального сигнала.
Режим ввода-вывода: Мультиплексор ввода-вывода позволяет вводить составляющие сигналы в магистральный сигнал или выводить их оттуда.
Режим SNC-P STM-1 (Подсеть с резервированием пути)
SMS-150V поддерживает следующие самовосстанавливающиеся кольцевые архитектуры.
SNC-P: В 2-волоконном однонаправленном пути переключаемого кольца трафик составляющего сигнала направляется по кольцу в обоих направлениях (по часовой стрелке и против часовой стрелки). Затем принимающий узел сравнивает сигналы и выбирает для приема сигнал с более высоким качеством. Этот режим также называют режимом однонаправленного переключаемого кольца. SNC-P поддерживает кольцевую работу STM-1.
Рисунок 2. 1 - Режимы работы SMS-150V
2M: Интерфейсный блок 2048 Кбит/с, 2М
34M: Интерфейсный блок 34368 Кбит/с, 34М
TSI 1: Блок 1 обмена временными интервалами
STM1e: Электрический интерфейсный блок STM-1
STM1o: Оптический интерфейсный блок STM-1
Примечание: В линейном режиме (оконечном режиме) STM-1е можно использовать как магистральную линию. В режиме SNC-P магистральная линия только для STM-1.
2.2.3 Основные особенности мультиплексора OGM-30
Многофункциональный мультиплексор OGM-30 с возможностью гибкого конфигурирования предназначен для формирования первичных цифровых потоков со скоростью передачи 2048 кбит/с. Первичные цифровые потоки формируются из: § аналоговых речевых сигналов и сигналов управления и взаимодействия с батарейной сигнализацией (3-проводная, 4-проводная, 7-проводная) от аналоговых АТС;
§ аналоговых речевых сигналов и сигналов управления и взаимодействия с E&M сигнализацией от аналоговых АТС;
§ аналоговых речевых сигналов и сигналов управления и взаимодействия с шлейфной сигнализацией по двухпроводным соединительным линиям;
§ аналоговых речевых сигналов с управляющей информацией для подключения абонента к АТС;
§ аналоговых речевых сигналов и сигналов взаимодействия с одночастотной сигнализацией в частотном диапазоне телефонного канала от аналоговых АТС;
§ аналоговых речевых сигналов и сигналов взаимодействия с двухчастотной сигнализацией в частотном диапазоне телефонного канала ведомственных сетей (энергетики, нефтяники);
§ цифровых сигналов, соответствующих рекомендациям МСЭ V.24, V.35, V.36, X.21.
§ конструкция БНК-4, широко применяемая на телефонных сетях РФ и СНГ;
§ конструкция 19” ( еврокаркас);
§ легкий доступ к подводимым кабелям с лицевой стороны;
§ широкая номенклатура интерфейсных плат;
§ возможность организации до 4-х первичных сигналов 2048 кбит/с, соответствующих рекомендациям G.703, G.704 МСЭ-Т;
§ программная переконфигурация и установка параметров;
§ преобразование различных видов линейной и регистровой сигнализации: R2, E&M, R1,5 и частотной сигнализации 1VF;
§ АДИКМ-преобразование двух первичных цифровых потоков 2048 кбит/с;
§ наличие интерфейсов для передачи двух первичных цифровых потоков 2048 кбит/с по технологии HDSL;
§ применение процедуры CRC-4;
§ диагностика с использованием компьютера;
§ совместимость с универсальным сервисным оборудованием УСО-01, УСО-04;
§ мониторинг по протоколу SNMP.
2.2.4 Применение мультиплексора OGM-30
Аппаратура может применяться на сельских, городских, ведомственных, внутризоновых и магистральных сетях связи в качестве: § оконечного мультиплексора;
§ мультиплексора ввода/вывода;
§ кроссировочного мультиплексора.
Оконечный мультиплексор
В режиме оконечного мультиплексора OGM-30 обеспечивает мультиплексирование до 30 аналоговых каналов и каналов передачи данных или 31 канал передачи данных. Платы аналоговых канальных интерфейсов обеспечивают подключение абонентских телефонных аппаратов, телефонных каналов связи между АТС с различными типами линейной сигнализации. Скорость передачи данных от 0,6 кбит/с до nx64 кбит/с. Вариант включения OGM-30 показан на рис. Применение OGM-30 для организации соединительных линий между аналоговой АТС и цифровой АТС с преобразованием сигнализации.
Рисунок 2. 3 - Режим оконечного мультиплексирования
Мультиплексор ввода/вывода
В режиме работы мультиплексора ввода/вывода OGM-30 использует до 4 портов первичных цифровых потоков 2048 кбит/с. Мультиплексор имеет возможность ввести и вывести любые телефонные каналы в общем количестве до 30 с соответствующими сигнальными каналами или каналы передачи данных до 31 из любого первичного сигнала 2048 кбит/с. Присвоение номеров временным интервалам и назначение направления передачи осуществляется программным способом.
Рисунок 2. 4 - Режим вводы - вывода
Кроссировочный мультиплексор
Аппаратура OGM-30 осуществляет функции кроссировки каналов 64 кбит/с в пределах четырех первичных цифровых потоков 2048 кбит/с. Одновременно возможно кроссирование сигнальных каналов. Конфигурация кроссирования производится на программном уровне.
Рисунок 2.5 - Кроссировочный режим
3. Размещение оконечных и промежуточных усилительных и регенерационных пунктов на трассе линии связи
3.1 Размещение регенерационных пунктов
Для восстановления формы, амплитуды и временных положений импульсов линейного сигнала используется регенератор. Регенераторы устанавливаются через определенные расстояния на ВОЛС, и в зависимости от пункта расположения подразделяются на необслуживаемые регенерационные пункты (НРП), обслуживаемые регенерационные пункты (ОРП) и станционные регенераторы, размещаемые на оконечных станциях.
Расстояние между НРП зависит от типа и конструкции кабеля, а также от типа передающей системы. Так как предполагается использование оптических кабелей, то необходимо рассчитать расстояние между НРП. Из /1/ получаем: Для системы SMS - 150V и кабеля ОКБ-М8П-10-0,3-8: DFДОП=8,5 Мбит/с - требуемая пропускная способность;
a=0,3 ДБ/км - коэффициент затухания;
t=0,8 нс/км - дисперсия;
а=43 ДБ - энергетический потенциал;
аст=0,1 ДБ/км - коэффициент затухания на стыке;
m=11 - число некачественных стыков.
Исходя из энергетического потенциала аппаратуры и коэффициента затухания кабеля, определяем допустимую длину регенерационного участка: .
Из (1) получаем: lp.у.=30,7 км.
Исходя из пропускной способности и дисперсии, определяем величину регенерационного участка по следующей формуле:
Из (2) получаем: lp.у.=25 км
Чтобы удовлетворить обоим требованиям, выбираем длину регенерационного участка не более 25 км.
3.1 Выбор трассы прокладки кабельной линии и устройство ее переходов через преграды
Трасса кабельной магистрали выбирается по наиболее короткому пути с учетом выполнения минимального объема земляных работ с той стороны железнодорожного полотна, на которой размещено преобладающее число перегонных и станционных объектов связи.
На перегонах и в пределах небольших станций трасса кабельной магистрали прокладывается в пределах полосы отвода железной дороги, ширина которой составляет по 60 м в обе стороны от головки рельса.
Линия электропередачи (ЛЭП) и трасса кабельной линии располагаются по разным сторонам железной дороги.
НУП размещаются на промежуточных станциях и, как исключение, на перегонах, при этом с целью удобств эксплуатации и снижения затрат на строительство НУП и НРП стремятся, поставить в одних и тех же пунктах.
Для пересечения кабельной магистралью железнодорожных путей предпочтение отдается местам с одинаковыми высотными отметками или небольшим насыпям, у которых ширина подошвы не превышает 35 м. В этом случае переходы могут быть выполнены методом горизонтального бурения. В просверленные под основанием насыпи отверстия вставляются асбоцементные трубы, через которые протягивают кабели.
Вывод
Результатом выполнения курсового проекта является спроектированная кабельная и волоконнооптическая линия АТ и С на участках Череповец - Вологда и Вологда - Коноша, а также, изучение вопросов, связанных с конструкцией кабельных линий, расчетами и мероприятиями по уменьшению влияний высоковольтных линий на цепи связи и т.д.
Список литературы
1. В.Е. Митрохин. Конструкции, измерение характеристик и методика проектирования оптических магистральных линий связи железнодорожного транспорта: Учебное пособие / Омская гос. академия путей сообщения. Омск, 1996. 82 с.
2. М.И. Михайлов, Л.Д. Разумов. Защита кабельных линий связи от влияния внешних электромагнитных полей: “Связь”, М. 1967. 344 с.
3. Правила защиты устройств проводной связи и проводного вещания от влияния тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока.