Проект кабельной линии связи на участке Пермь - Кузино железной дороги

Кафедра «Системы передачи информации»

ПРОЕКТ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ

НА УЧАСТКЕ ПЕРМЬ - КУЗИНО ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине

«Линии автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте»

Реферат

Кабельная линия связи, система передачи, емкость кабеля, план трассы, скелетная схема, электромагнитные влияния, защита аппаратуры связи, волоконно-оптический кабель.

В курсовой работе проектируется кабельная линия связи на участке Пермь - Кузино железной дороги.

Целью выполнения курсового проекта является углубление знаний по курсу «Линии автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте», в частности, изучение вопросов, связанных с конструкцией кабельных линий связи, определение электромагнитных влияний высоковольтных линий (контактных сетей электрических железных дорог, линий электропередач) на цепи проводной связи, рассмотрение различных вариантов защиты линий связи от влияния внешних электромагнитных полей и мер по уменьшению взаимного влияния цепей связи, а также изучение конструкции и методики проектирования оптических магистральных линий связи.

Введение

В курсовом проекте приведены технические решения по следующим вопросам: выбор системы организации кабельной магистрали; организация связи и цепей автоматики по кабельной магистрали; выбор типа и емкости магистральных кабелей, распределение цепей по четверкам; выбор трассы прокладки кабельной линии и устройство ее переходов через преграды; скелетная схема кабельной линии; расчет влияний тяговой сети переменного тока на кабельную линию связи; мероприятия по защите кабеля и аппаратуры связи от опасных, мешающих и переходных влияний; расчет параметров оптического тракта.

Главная задача, поставленная перед железнодорожным транспортом, - обеспечение все возрастающей 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 связи, организуемых по воздушным кабельным и радиорелейным линиям.

Кабельные линии отличаются высокой эксплутационной 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 гололедом; также в районах намеченных к электрификации по системе переменного тока на ближайшие годы.

С начала работ по строительству магистральных кабельных линий прошло не более 40 лет. Проектными и строительными организациями накоплен большой опыт проектирования и строительства кабельных магистралей [4, 5].

В данном курсовом проекте будет исследован участок железнодорожной линии на цепи проводной связи «Пермь-Кузино».

1. Описание проектируемого участка линии связи

При проектировании кабельной линии очень важно учесть все влияющие факторы природного и социального характера. Огромное значение имеют свойства почв, их проводимость, химическая активность, климат местности, где предполагается проложить линию связи. Без знания данных параметров невозможно правильно подобрать тип используемого кабеля и способы защитных мероприятий. Немаловажны и экономические перспективы развития данного региона, расположение крупных промышленных предприятий, автомобильных дорог, рек и прочих средств коммуникации. Точные данные о расположении рек и крупных автострад необходимы для организации пересечений проектируемой лини связи с данными препятствиями. Расположение лесных массивов оказывает существенное влияние на тип почв, их механические свойства.

1.1 Географическое положение

Проектируемый участок линии связи находится между Пермской и Свердловской областях располагающийся на Среднем Урале. Участок простирается от станции Пермь до станции Кузино по электрифицированной магистрали. Длина рассматриваемого участка 293 километра.

Трасса проектируемой кабельной линии связи представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Участок Пермь - Кузино

1.2 Климат

Климат континентальный. Зима холодная, продолжительная. Средняя температура января от -20°С. Лето умеренно теплое, средняя температура июля 16 °С. Продолжительность вегетационного периода до 130 суток. Осадки до 500-600 мм. в год и более.

1.3 Реки и озера

Главная река - Сылва. Река Сылва - правый приток Камы. Площадь бассейна 54.4 км2. Сплавная. Судоходна на 150 км от устья.

1.4 Природа

Подзолистые почвы занимают 36.7% площади, подзолисто и торфяно-болотные и заболоченные почвы - 18.2%, дерново-подзолистые - 14.8%, серые лесные и дерново-луговые - 12.9%. Покрыто лесом 61 % территории, в т.ч. хвойным - 2/3. Запасы древесины в лесах гослесфонда 1.4 млрд. м3 (из них сосны и ели - 0.9 млрд. м3 ). Значительны торфяные залежи с запасами 3.6 млрд.т воздушно-сухого торфа. Преобладает типично таёжная фауна.

1.5 Крупные города

Свердловск - центр Свердловского района Ворошиловградской области УССР, в 5 км от железнодорожного узла Должанская. Основан в 1723 году. Добыча угля (10 шахт). Заводы: рудоремонтный, хозяйственных товаров, железобетонных изделий. Предприятия пищевой и легкой промышленности. Один из крупнейших центров машиностроения. Развито камнерезное производство. Уральский научный центр, 14 вузов, 5 театров, 6 музеев.

Кузино- город в Свердловской области. Расположен за 80 км от промышленного центра города Екатеринбурга. Заводы: металлургический, деревообрабатывающих станков.

1.6 Население

Живут русские (88.9%, перепись 1970), татары (4.1%). украинцы (1.9%), белорусы (0.7%). Средняя плотность 22.5 человека на 1 км2 (1975); на Юге до 30 человек и более, на Севере и Северо-Востоке до 1-2 человека и менее. Городское населения 84% . Города населением свыше 50 тыс. чел.: Свердловск, Алапаевск. Асбест, Ирбит, Каменск-Уральский, Краснотурьинск, Нижний. Тагил, Первоуральск, Полевской, Ревда, Серов; из них 9 расположены на Ю. и Ю.-В.

1.7 Описание трассы

Трасса кабельной магистрали выбирается по наиболее короткому пути с учетом выполнения минимального объема земляных работ с той стороны железнодорожного полотна, на которой размешено преобладающее число перегонных и станционных объектов связи. Трасса выбирается с таким расчетом, чтобы число переходов кабеля через железную дорогу было минимальным, а необходимые переходы устраивались в местах с наименьшим количеством путей.

На перегонах и в пределах небольших станций трасса кабельной магистрали прокладывается, как правило, в пределах полосы отвода железной дороги, ширина которой составляет по 60 м в обе стороны от головки рельса железнодорожного пути. Лишь на отдельных участках при соответствующем обосновании, в особенности на подходах к крупным станциям, трасса табеля может быть выбрана за пределами полосы отвода.

Во всех случаях на участках с электротягой переменного тока минимальное удаление кабеля от контактной сети определяется на основании расчетов опасных и мешающих влияний тягового тока на кабельные цепи связи (пункт 6.1), при этом минимальное расстояние трассы кабеля до опор контактной сети допускается не менее 3 м.

Если на участке имеется высоковольтная линия автоблокировки, то предпочтение обычно отдается варианту прокладки трассы кабельном линии вдали от высоковольтной линии, на противоположной стороне железной дороги. Схематический план трассы кабельной линии для заданного участка представлен на листе 1 в альбоме чертежей.

На схематическом плане указаны: граница полосы отвода железной дороги с ординатами привязки их к головке рельса главного пути участка, высоковольтная линия автоблокировки; расположение станций, усилительных пунктов ВЧ и НЧ связи, ответвления железнодорожных линий, пересекаемая трассой река.

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

.1 Выбор системы организации кабельной магистрали

Кабельная магистраль может быть организована по одно-, двух- или трехкабельной системе.

При однокабельной системе все виды связи и цепи СЦБ организуются по одному кабелю. Однокабельная система наиболее дешевая, однако, обладает ограниченной дальностью передачи (до 1500 км) и допускает относительно небольшое развитие числа телефонных каналов. Поэтому эта система рекомендуется для организации дорожной и отделенческой связи лишь на второстепенных участках железных дорог, не имеющих перспектив развития.

При двухкабельной системе для организации всех видов связи и СЦБ прокладывается два кабеля. Двухкабельная система по требуемому количеству каналов и двухпроводных цепей в большинстве случаев удовлетворяет требованиям, предъявляемым к магистральным линиям связи, и является в настоящее время основной системой кабельной магистрали.

При трехкабельной системе прокладывается три кабеля, из которых первый используется для отделенческих связей и цепей СЦБ, а второй и третий - для цепей дальней связи. Такая система соответствует требованиям для всех участков железных дорог, включая скоростные, однако, требует больших капитальных вложений и эксплуатационных расходов.

В курсовом проекте для организации всех видов связи и СЦБ выбрана двухкабельная система, в которой используется однополосная аппаратура уплотнения - каналы прямого и обратного направлений имеют одинаковый линейный спектр частот. Для обеспечения защищенности от переходных токов прокладывают два однотипных симметричных кабеля; передача прямого направления ведется в одном кабеле, обратного - в другом.

По заданию на курсовое проектирование следует организовать следующие виды связи:

Магистральная, дорожная, диспетчерская поездная (ПДС), энергодиспетчерская (ЭДС), постанционная (ПС), канал «Экспресс», вагонная диспетчерская (ВГС), межстанционная (МЖС), перегонная (ПГС), поездная радиосвязь (ПРС), линейно-путевая (ЛПС), связь электромехаников (СТМ), телеуправление тяговыми подстанциями (ТУ), телесигнализация тяговых подстанций (ТС), диспетчерского контроля (СЦБ-ДК), связь дежурного по переезду, пять двухпроводных цепей СЦБ.

Магистральная связь - связь от министерства до управлений дорог и последних между собой.

Дорожная связь - связь от управлений дорог до подчиненных им отделений и последних между собой.

Поездная диспетчерская связь (ПДС) - связь, используемая для переговоров поездного диспетчера со всеми раздельными пунктами, входящими в обслуживаемый участок.

Энергодиспетчерская связь (ЭДС) - связь, которая обеспечивает оперативное руководство подачи электроэнергии в контактную сеть.

Вагонно-распорядительная связь (ВГС) - связь, используемая для служебных переговоров работников отделения дороги со станциями по вопросам состояния вагонного парка.

Служебная связь электромехаников (СТМ) - связь, которая обеспечивает оперативное руководство линейными работниками (электромонтеров) в дистанции сигнализации и связи.

Постанционная связь (ПС) - связь, используемая для переговоров работников раздельных пунктов между собой.

Линейно-путевая связь (ЛПС) - связь, которая осуществляет оперативное руководство линейными работниками на дистанции пути и переговоров линейных работников между собой.

Межстанционная связь (МЖС) - связь, которая обеспечивает переговоры дежурных смежных раздельных пунктов по вопросам движения поездов.

Перегонная связь (ПГС) - связь, используемая для переговоров линейных работников, находящихся на перегоне, с дежурным по станции, с энерго- и поездным диспетчером, а также с дистанцией сигнализации.

Канал «Экспресс» - связь, которая обеспечивает сведениями билетные кассы о наличии мест в поездах дальнего следования.

Для организации цепей дальней связи (магистральной и дорожной) используем цифровую систему передачи ИКМ (импульсно-кодовая модуляция). Достоинством цифровой системы передачи являются: большая дальность связи; облегченные требования к защищенности цепей; возможность создания единой интегральной системы связи, простота технологии производства аппаратуры; автоматизация передачи данных.

Согласно заданию на курсовое проектирование, необходимо организовать 350 каналов магистральной связи, 210 каналов дорожной связи. При определении требуемого числа систем передачи необходимо руководствоваться следующим принципом: резерв по каналам связи должен составлять 15% - 20%.

Определим необходимое число систем передачи данных для обеспечения работы магистральной связи. Используем аппаратуру типа ИКМ-120, которая способна обеспечить работу 120 каналов связи. Необходимое число систем передачи определяем по формуле:

                                                                             (2.1)

где N - требуемое число систем передачи;

 - число каналов, которое необходимо организовать;

 - число каналов, на которое рассчитана выбранная система связи.

Рассчитываем требуемое число систем передачи по формуле (2.1):

.

Четыре системы ИКМ-120 обеспечивают работу 480 каналов связи, 130 из которых являются резервными, что составляет 27 % от заданного числа каналов.

Определим необходимое число систем передачи данных для обеспечения работы дорожной связи. Для уплотнения 210 каналов связи используем две системы ИКМ-120. Две системы ИКМ-120 обеспечивают работу 240 каналов, 30 из них резервные, что составляет 16% от заданного числа каналов.

Учитывая количество занятых четверок и частотные требования, а также характер почвы проектируемого участка, выбираем кабели типа МКПАБ 7´4´1.05+5´2´0.7+1´0.7. Это симметричный высокочастотный магистральный кабель дальней связи с медными жилами, кордельно-трубчатой полиэтиленовой изоляцией в алюминиевой оболочке, бронированный двумя стальными лентами, наложенными с перекрытием. Данный тип кабеля предназначен для прокладки в земле, в грунтах, не отличающихся химической агрессивностью.

Кабель имеет 7 четверок, шесть сигнальных пар и одну контрольную жилу. Медные жилы кабеля диаметром 1.05 мм с корделем или трубкой разного цвета скручены в звездную четверку вокруг полиэтиленового корделя. Сигнальные пары скручены из медных жил диаметром 0.7 мм со сплошной полиэтиленовой изоляцией различной расцветки. Контрольная жила - медная диаметром 0.7 мм с прерывистой полиэтиленовой изоляцией.

Сечение кабеля и разделка на конус представлены на листе 2 в альбоме чертежей.

2.3 Распределение цепей по четверкам

По типовым схемам распределения четверок при двухкабельной системе рекомендуется для ВЧ связей использовать в 7-четверочном кабеле - пять четверок (первую, вторую, третью, четвертую и шестую).

В таблице 2.1 приведено распределение четверок в кабеле МКПАБ 7´4´1.05+5´2´0.7+1´0.7, при двухкабельной системе и использовании кабелей одинаковой емкости.

Таблица 2.1 - Распределение цепей по четверкам магистральных кабелей

3.