Проектирование линейных сооружений связи - Курсовая работа

Для организации 5300 каналов между городами Орел-Воронеж необходимо использовать коаксиальный кабель КМБ-4 и две системы передачи К-3600. Трасса проектируемой линии связи проходит вдоль автомобильной дороги Орел-Елец-Воронеж, что обеспечивает возможность использования автотранспорта в процессе строительства и эксплуатации кабеля линии. Число необслуживаемых усилительных пунктов (НУП) для каждой секции ОП-ОУП определится расчетом. Коэффициент затухания кабеля at, ДБ/км для тср.г определяется по формуле (2): at =a20·[1 aa·(tcp.г - 20)], (2) где a20 = 10,465 ДБ/км; Номинальная длина усилительного участка Lyyt,км при среднегодовой температуре грунта тср.

Орел- город в Российской Федерации, расположен на берегах р. Оки и ее притока Орлика, на автомагистрали Москва-Симферополь. Крупный железнодорожный узел. Орел крупный индустриальный центр. В промышленности главное место занимает машиностроение-производство автогрейдеров, автопогрузчиков, технологического оборудования. Большое развитие получило приборостроение, построен крупный сталепрокатный завод. Имеются предприятия строй материалов, пищевой, легкой промышленности. В городе проживает около 319100 жителей. Площадь около 90 км.

Воронеж - город в Российской Федерации, центр Воронежской обл. Расположен на берегах р. Воронеж, в 12 км от ее впадения в Дон. Крупный железнодорожный узел. Население 991050 жителей. В административном отношении делится на пять районов. Воронеж-главный индустриальный центр Центрально черноземного экономического района и один из крупных промышленных центров страны. Машиностроение (заводы: химический, текстильный машиностроения и др.), легкая, пищевая, бумажная и деревообрабатывающая промышленность. Крупный культурный центр.

Из вышесказанного об этих двух крупных городах России можно сделать вывод о том, что наличие связи между двумя областными центрами просто необходимо и строительство линии связи Орел-Воронеж является целесообразной.

1. Основные проектные решения

1.1 Выбор кабеля и системы передачи

Для организации 5300 каналов между городами Орел-Воронеж необходимо использовать коаксиальный кабель КМБ-4 и две системы передачи К-3600.

На первом этапе будет задействовано 5340 каналов, а в резерве остается 1860 каналов для дальнейшего использования.

На рис.1 показана конструкция кабеля КМБ-4, а в табл. 1 и 2 приведены характеристики кабеля и системы передачи К-3600.

Рисунок 1.-Конструкция кабеля КМБ-4: 1. Свинцовая оболочка 2. Поясная изоляция 3. Служебная четверка 4. Коаксиальная пара 2.6/9.5 5. Подушка 6. Броне проволока 7. Наружный покров (джут) 8. Броне ленты

Таблица 1.- Характеристика кабеля КМБ - 4

1. Сопротивление изоляции, МОМ·км 10000

2. Испытательное напряжение, В 3700

3. Коэффициент затухания, ДБ/км 10,465

4. Температурный коэффициент затухания 1,96·10-3

5. Диаметр проводника Внутреннего d,мм Внешнего d,мм 2.6 9.5

Таблица 2.- Характеристика системы передачи К-3600

1. Число каналов ТЧ 3600

2. Линейный спектр частот, Кгц 812…17600

3. Максимальная длина связи, км 2500

4. Максимальное расстояние между ОУП, км 180

5. Номинальная длина усилительного участка, при тср.г=8°С, км 3

1.2 Выбор трассы прокладки кабеля

Трасса проектируемой линии связи проходит вдоль автомобильной дороги Орел- Елец- Воронеж, что обеспечивает возможность использования автотранспорта в процессе строительства и эксплуатации кабеля линии. Трасса располагается с левой стороны, что обеспечивает наименьшее количество препятствий. В табл. 3 приведена характеристика трассы, а на Рис. 2 приведена ситуационная схема трассы.

Таблица 3.-Характеристика трассы

Показатели Количество всего В том числе

ОП1-ОУП2 ОУП2-ОП3

1.Протяженность, км 324 169 155

2.Переходы через дороги, переход автомобильные 5 5 - железные 7 6 1

3.Переходы через реки, переход несудоходные 3 3 - судоходные 1 - 1

Рис. 2 - Ситуационная схема трассы

1.3 Размещение усилительных пунктов

Протяженность трассы составляет 324 км, а допустимое расстояние между обслуживаемыми усилительными пунктами (ОУП) для системы передачи К-3600 не должно превышать 180 километров. Следовательно, в городе Елец необходимо разместить ОУП2. При этом расстояние ОП1 - ОУП2 составит 169 километров, а секции ОУП2 - ОП3 составит 155 километров. Число необслуживаемых усилительных пунктов (НУП) для каждой секции ОП-ОУП определится расчетом.

Среднегодовая температура грунта тср.г, °С определяется по формуле (1): тср.г = (t max t min)/2, (1) где tmax = 18 °С;

tmin = 2 °С;

тср.г = (18 2)/2 = 10 °С.

Коэффициент затухания кабеля at, ДБ/км для тср.г определяется по формуле (2): at =a20·[1 aa·(tcp.г - 20)], (2) где a20 = 10,465 ДБ/км;

aa = 1,96·10-3 - температурный коэффициент затухания. a10 = 10,465·[1 1,96·10-3(10 - 20)] = 10,260 a8 = 10,465·[1 1,96·10-3(8 - 20)] = 10,219

Номинальная длина усилительного участка Lyyt,км при среднегодовой температуре грунта тср.г=10 °С определяется по формуле (3): Lyy10=Lyy8·(a8/a10), (3)

Lyy10 = 3·(10,219/10,260) = 2,988 км

Число усилительных участков n для каждой секции ОП - ОУП определяется по формуле (4): nyy=Lоп-оуп/Lyy10, (4)

Для секции ОП1 - ОУП2: nyy = 169/2,988 = 56,6

Для секции ОУП2 - ОП3: nyy = 155/2,988 =51,9

Следовательно на секции ОП1 - ОУП2 разместится 57 усилительных участков длинной Lyy =2,956км, а на секции ОУП2 - ОП3 - 52 участка длинной Lyy=2,681км

Число НУП на секции ОП1 - ОУП2 равно 56, а на секции ОУП2 - ОП3 - 51.

2. Расчет проектируемой линии передачи

2.1 Расчет параметров передачи кабеля КМБ-4

2.1.1.Расчет производится на крайних и средних частотах линейного спектра системы передачи К-3600 с целью сравнения рассчитанных значений с нормативными.

2.1.2. Активное сопротивление проводников коаксиальной пары R, Ом/км рассчитывается по формуле (5): R = 0,0836· (1/d1 1/d2), (5) где f - расчетная частота f1 = 812·10 3 Гц;

f2 = 9200·10 3 Гц, f3 = 17600·10 3 Гц;

d1 = 2,6 мм - диаметр внутреннего проводника;

d2 = 9,5 мм - диаметр внешнего проводника;

R1=0,0836·901·(1/2,6 1/9,5)=36,9 Ом/км;

R2=0,0836·3033·(1/2,6 1/9,5)=124,2 Ом/км;

R3=0,0836·4195·(1/2,6 1/9,5)=171,8 Ом/км.

2.1.3. Индуктивность коаксиальной пары L, Гн/км вычисляется по формуле (6): L = (2·ln(dв/da) 133,2·(1/da 1/dв)/ )·10-4, (6)

L1=(2·ln(9,5/2,6) 133,2·(1/2,6 1/9,5)/901)·10-4=0,266·10-3 Гн/км;

L2=(2·ln(9,5/2,6) 133,2·(1/2,6 1/9,5)/3033)·10-4=0,261·10-3 Гн/км;

L3=(2·ln(9,5/2,6) 133,2·(1/2,6 1/9,5)/4195)·10-4=0,260·10-3 Гн/км;

2.1.4. Электрическая емкость коаксиальной пары С, Ф/км определяется по формуле (7): С = 10 -6·еэ/(18·ln(dв/da)), (7) где еэ = 1.1 - эквивалентная диэлектрическая проницаемость;

C = (10 -6·1,1)/(18·ln(9,5/2,6)) = 47·10 -9 Ф/км

2.1.5. Проводимость изоляции коаксиальной пары G, См/км определяется по формуле (8): G =2·p·f·C·tgd, (8) где tgd - тангенс угла диэлектрических потерь = 0,6·10 -4

G 1 = 6,28·812000·47·10-9·0,6·10-4=14·10 -6 См/км;

G 2 = 6,28·9200000·47·10-9·0,6·10-4=163·10 -6 См/км;

G 3 = 6,28·176000000·47·10-9·0,6·10-4=312·10 -6 Cm/км

2.1.6. Коэффициент затухания l, ДБ/км определяется по формуле (9): a = 8,68·( ·R/2 ·G/2), (9) a1 = 8,68·(0,013·18,45 75,3·14·10-6/2)=2,132 ДБ/км a2 = 8,68(4,241·124,2/2 74,6·163·10-6/2)=7,282 ДБ/км a3 = 8,68(4,246·171,8/2 74,5·312·10-6/2)=10,112 ДБ/км

2.1.7. Фазовый коэффициент b, рад/км определяется по формуле (10): b = 2p f· , (10) b1 = 2p·812·10-3·3,54·10-6 =18,1 рад/км b2 = 2p·9200·10-3·3,5·10-6= 202,6 рад/км b3 = 2p·17600·10-3·3,5·10-6=387,1 рад/км

2.1.8. Расчет волнового сопротивления Z,Ом определяется по формуле (11): Zв = , (11)

ZB1 = 75,3 Ом

ZB2 = 74,6 Ом

ZB3 = 74,5 Ом

2.1.9. Скорость распространения электромагнитной энергии V,км/с определяется по формуле (12): V = 1/ , (12)

V1 = 282,6 тыс.км/с

V2 = 285,4 тыс.км/с

V3 = 285,7 тыс.км/с

2.1.10. Результаты расчета параметров передачи кабеля КМБ - 4 приведены в таблицу 4.

Таблица 4

Параметр Значение, на частоте, КГЦ

812 9200 17600

1. R, Ом/км 36,9 124,2 171,8

2. L, МГН/км 266,4 261,3 260,7

3. С, Ф/км 47

4. G, мк См/км 14 163 312

5. a, ДБ/км 2,132 7,282 10,112

6. b, рад/км 18,1 202,6 387,1

7. Zв, Ом 75,3 74,6 74,5

8. V, тыс км/с 282,6 285,4 285,7

Рассчитанные значения параметров передачи кабеля КМБ-4 в линейном спектре частот системы передачи К-3600 соответствует нормативным.

2.2 Расчет вероятности повреждения кабеля молнией

Расчет производится с целью определения необходимости защиты кабеля от грозовых разрядов. Защита кабеля от грозовых разрядов предусматривается, если ожидаемая вероятность повреждения кабеля n на сто километров трассы в год превышает 0,2 (более одного повреждения в пять лет).

Ожидаемая вероятность n повреждений кабеля при заданной интенсивности грозодеятельности Т и электрической прочности изоляции кабеля Uпр определяется по формуле (13): n = no3000 Т/(36·Uпр), (13) где Т = 42 ч/год

Uпр = 3700 В no = 0,15 - вероятное число повреждений кабеля при Тср=36 ч/год и эл.прочности изоляции Uпр.ср = 3000В, определенное по графикам в зависимости от удельного сопротивления грунта rгр = 175 Ом·м, и сопротивления металлических покровов кабеля КМБ-4 R2 =1,21 Ом/км n = 0,15·3000·42/(36·3700) = 0,14

Рассчитанное значение вероятности не превышает нормативного значения, следовательно, защита кабеля от грозовых разрядов не нужна.

2.3 Расчет надежности проектируемой линии связи

Расчет производится с целью определения ожидаемых значений параметров надежности проектируемой линии связи.

Расчет осуществляется по средне статическим значениям интенсивности отказов lcp и времени восстановления связи ТВ, полученных из опыта эксплуатации линий связи, аналогичных проектируемой.

Интенсивность отказов линейного тракта lлт в системах передачи К-3600 определяется по формуле (14): lлт = lk lk lоп·nоп lоуп·nоуп lнуп·nнуп (14) где lk = 0,3·10-6 - среднестатистическое значение интенсивности отказов на одном километре кабеля КМБ-4 в час;

lоп = 30·10-6 среднестатистическое значение интенсивности отказов на ОП в час;

lоуп = 27·10-6 - среднестатистическое значение интенсивности отказов на ОУП в час;

lнуп = 1,5·10-6 - среднестатистическое значение интенсивности отказов на НУП в час;

lлт=0,3·10-6·324 30·10-6·2 27·10-6·1 1,5·10-6·107=387,9·10-6

Наработка на отказ линейного тракта Тлт, час определится по формуле (15): Тлт = 1/lлт (15)

Тлт = 1/387,9·10-6 =2578

Время восстановления линейного тракта твлт, ч определяется по формуле (16):

твлт = (lкlкtвк lопnопtвоп lоупnоупtвоуп lнупnнупtвнуп)/lлт, (16) где твк = 4,75 - среднестатистическое значение времени восстановления одного километра кабеля;

твоп = 0,5 ч - среднестатистическое значение времени устранения повреждения на ОП;

твоуп = 0,5 ч - с среднестатистическое значение времени устранения повреждения на ОУП;

твнуп = 4,0 ч - среднестатистическое значение времени устранения повреждения на НУП;

твлт = (0,3·10-6·324·4,75 30·10-6·2·0,5 27·10-6·1·0,5 1,5·10-6·107·4,0)/313,5·10-6 = 1,9;

Коэффициент готовности линейного тракта Кг определится по формуле (17): Кг = Тлт/(Тлт твлт), (17)

Кг = 2578/(2578 1,9) = 0,9993

Коэффициент простоя линейного тракта Кп определится по формуле (18): Кп = твлт/(Тлт твлт), (18)

Кп = 1,9/(2578 1,9) = 0,0007

Рассчитанные значения параметров надежности могут быть использованы, как нормативные при оценке качества обслуживания проектируемой линии связи в процессе ее эксплуатации.

3. Составление сметы на строительство линии связи

3.1 Ведомость объема работ строительство связь кабель молния

Ведомость объема работ составляется для расчета трудоемкости по каждому виду работ, для определения потребного числа рабочих, машин и механизмов, автотранспорта.

Ведомость объемов работ оформляется в виде таблицы 5.

Расчет стоимости каналакилометра С, руб/(кан*км) производится по формуле (22)

С= Pa /N*L (22)

Расчет С для задействованного числа каналов: С=2386341,961/5340*324=1,37 руб/(кан*км)

Расчет С для максимально возможного числа каналов: С=2386341,961/7200*324=1,02 руб/(кан*км)

Таблица 5 - Смета на строительство проектируемой линии связи

Наименование показателей Ед. изм. Всего на магист. Стоимость материалов и оборудования Зарплата на ед. изм на маг. на ед. изм на маг.

1.Кабель по типам км 330,48 4530 1497074,4

2.Прокладка кабеля Кабелеукладчиком км 289 238 68782 16,8 4855,2

3.Прокладка кабеля в траншее км 23 1106 25438 683 15709

4.Строительство телефонной канализации км 12 6354 76248 1977 23724

5.Прокладка кабеля в канализации км 12 321 2772 116 1392

6.Устройство переходов через дороги и реки один переход 12 3 228 762 2763 2286 66 31,8 792 95,4

7.Монтаж и измерение кабеля, проложенного в канализацию и грунт км 318,48 12 343 1062 109238,64 12744 101 312 32166,48 3744

8.Накачивание кабеля воздухом после монтажа усил.участок 109 42 4578 20 2180

Итого 13636711,2 253974,24

Заработная плата 253974,24

Накладные расходы на заработную плату 87% от a2 2209575,89

Итого (a1 1,87 a2)=a3 1411164,.03

Плановое накопление 8% от a3 112893,.44

Всего по смете (1 0,08)a 3 2386341,961

Для обеспечения 5300 каналов ТЧ между городами Орел - Воронеж проектом предусматривается: 1) прокладка кабеля КМБ - 4;

2) использование двух систем передачи К - 3600;

3) на первом этапе задействовать 5340 каналов, а 1860 каналов оставить в резерве для дальнейшего развития;

4) в городе Елец разместить ОУП - 2;

5) по трассе разместить 107 НУП.

Защита кабеля от грозовых разрядов проектом не предусматривается.

1. Михалев А.Н., Комаров Ю.З. Направляющие системы электросвязи: методические указания по выполнению курсового проекта. Екатеринбург: УРТИСИ ГОУ ВПО «СИБГУТИ»,2007г

2. Барон Д.А. Строительство кабельных сооружений связи. Справочник. - М.: Радио и связь, 1988.

3. Гроднев И.И. Линии связи. - М.: Радио и связь, 1993.

4. Филатова Т.П. Атлас автомобильных дорог России - ФГУП «Омская Картографическая фабрика», 2006

5. Интернет.

6. Ионов А.Д. Проектирование кабельных линий связи. Учебное пособие: Новосибирск, 1995.

Размещено на .ru