Проектирование кабельной линии
Куйбышевская железная дорога, создана в 1959 на базе объединения Куйбышевской и Уфимской железных дорог. Управление в г. Куйбышеве. Эксплуатационная длина дороги на 1 января 1971 4529,8 км, или 3,3% от протяжённости всей ж.-д. сети СССР. Проходит по территории Куйбышевской и Пензенской области, Мордовской АССР, Татарской АССР и Башкирской АССР и частично по Рязанской, Тамбовской и Челябинской… Читать ещё >
Проектирование кабельной линии (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Проектирование кабельной линии
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 кабельным 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.
На каждом из участков сети предусматриваются следующие виды связи, в зависимости от рода передаваемой информации и назначения. Различают магистральную телефонную связь, телеграфную и связь передачи данных, телефонную связь совещаний и распорядительную связь (на главных направлениях). Дорожная связь существует, как телефонная и телеграфная связь управления дорого с отделениями, дорожная распорядительная связь, дорожная телефонная связь совещаний с отделениями, сортировочными, участковыми, грузовыми и пассажирскими станциями и местная телефонная связь. Отделенческая связь включает в себя телефонную и телеграфную связь отделения с участковыми сортировочными и некоторыми другими крупными станциями своего отделения, телефонную и телеграфную связь отделения со смежными отделениями дорог и все виды оперативно-технологической связи (поездную диспетчерскую, постанционную, энергодиспетчерскую, линейно-путевую, вагонную диспетчерскую, билетную диспетчерскую и другие).
Многоканальная связь на железных дорогах осуществляется по сетям каналов магистральной, дорожной и отделенческой телефонной и телеграфной связи. В соответствии с этим каналы магистральной, дорожной и отделенческой связи должны проектироваться в комплексе на общих линиях связи. Кроме того, при проектировании линии связи необходимо учитывать физико-географической положение участка, административно-хозяйственную структуру, взаимной влияние цепей линий связь друг на друга, влияний контактных сетей и линий электропередачи на линию связи; предусмотреть меры защиты линии связи и аппаратуры связи от опасных и мешающих влияний.
В данном курсовом проекте разработана линия связи на участке Октябрьской железной дороги, которая в должной мере отвечает приведенным выше требованиям.
1. Описание проектируемых участков линии связи
Рассматриваемый участок расположены на территории Куйбышевской области, республики Татарстан, Ульяновской области относятся к Куйбышевской железной дороге на участке Сызрань — Цильна; к Горьковской железной дороге на участке Цильна — Казань.
Описание проектируемого участка линии связи (физико-географические данные, административно-хозяйственная структура ж. д. участка) приведем из Большой Советской энциклопедии.
Горьковская железная дорога, образована в мае 1961. Управление — в г. Горьком. Пролегает в основном по территории Владимирской, Горьковской, Кировской областей, Татарской АССР, Удмуртской АССР, Марийской АССР, Чувашской АССР, частично Пермской, Свердловской и Рязанской областей, Мордовской АССР и Башкирской АССР. Граничит с Московской железной дорогой (станции Петушки и Черусти), с Северной железной дорогой (станции Новки, Свеча и Сусоловка), с Куйбышевской железной дорогой (станции Красный Узел и Цильна) и со Свердловской железной дорогой (станции Чепца и Дружинино). Эксплуатационная длина Г. железной дороги в современных границах (1970) 5497 км, или 4,1% протяжённости всей сети железных дорог СССР. Г. железная дорога связывает Европейскую часть страны с Уралом, Сибирью, восточные районы и районы Европейского Севера и Северо-Запада с районами Поволжья, Кавказа и др. Отдельные участки Г. железной дороги — старейшие на сети. Например, линия Москва (Петушки) — Горький построена в 1861−62, участок Муром — Ковров в 1880, линия Киров — Чепца (и далее до Перми), а также линия Киров — Котлас (Сусоловка) в 1899, линия Красный Узел — Канаш — Зелёный Дол — Казань в 1893−94. В 1906 вступила в эксплуатацию магистраль Вологда (Свеча) — Котельнич — Киров, создавшая прямую железнодорожную связь центральных и северо-западных районов с Уралом. С первых лет Советской власти в районах Поволжья, в том числе и в районе тяготения Г. железной дороги, осуществлялось новое железнодорожное строительство. В 1918 были сданы в эксплуатацию линия Арзамас — Канаш, создавшая кратчайшую железнодорожную связь Москвы с Казанью, и линия Агрыз — Ижевск — Воткинск. После окончания строительства магистрали Казань — Агрыз — Дружинино — Свердловск (1924) был получен второй выход из Европейской части на Урал и далее в районы Сибири и Дальнего Востока. В 1927 после сдачи в эксплуатацию участка Горький — Котельнич был создан ещё один выход из центральных районов на Урал (Москва — Горький — Киров — Пермь — Свердловск), осуществлена железнодорожная связь столицы Марийской АССР Йошкар-Олы с Зелёным Долом. Для освоения богатых лесных массивов и месторождений фосфоритов были закончены в 1940 линия Яр — Фосфоритная и линия, соединившая столицу Чувашской АССР Чебоксары со станцией Канаш. Вводом в эксплуатацию участка Ижевск — Игра (1945) и Пибаньшур — Игра (1947) были соединены две линии: Казань — Свердловск и Киров — Пермь — Свердловск. Г. железная дорога обслуживает крупные промышленные районы по производству автомобилей, машин, станков, судов, выработке электроэнергии, продуктов химии, точного машиностроения, нефтепереработки, районы лесозаготовок и деревообработки, месторождения строительных материалов, торфа, а также сельскохозяйственные районы по производству зерна, льна и районы развитого животноводства. В 1969 грузооборот Г. железной дороги составил 117 млрд. тЃ~км, или 4,9% от сетевого. Свыше 96% грузооборота дороги обслуживается электрической и тепловозной тягой. В общем объёме грузооборота транзит составляет 35%, ввоз 25%, вывоз 21% и местное сообщение 18%. В числе транзитных грузов наибольший удельный вес имеют каменный уголь, лесоматериалы, чёрные металлы, руда, нефтегрузы, продукция машиностроения и хлебные грузы. Ввоз: уголь, металлы, строительные материалы, отдельные виды нефтепродуктов, продукция лёгкой и пищевой промышленности. Вывоз: лесоматериалы, автомобили, нефтегрузы, продукция машиностроения. В местном сообщении перевозятся преимущественно строительные грузы, торф, лесоматериалы, грузы сельского хозяйства. Средняя грузонапряженность Г. железной дороги примерно 20 млн. тЃ~км/км, что в 1,3 раза больше среднесетевой. Наиболее крупные пункты отправления и прибытия грузов Г. железной дороги: Зелецино, Верхнекамская, Чернушка, Казань, Горький, Навашино, Игумново, Киров, Ижевск, Владимир, Балахна. Г. железная дорога координирует работу с речным транспортом. Крупные пункты перевалки: Горький, Казань, Котельнич, Камбарка, Сарапул, Сайгатка, а их основные грузы: уголь, хлеб, руда, строительные и лесоматериалы.
Общий пассажирооборот Г. железной дороги составляет около 10% сетевого. В 1969 по дороге перевезено 115 млн. пассажиров, из них 100 млн. в пригородном сообщении. Через Г. железную дорогу транзитом следуют поезда из Москвы и Ленинграда на Урал, в Сибирь и на Дальний Восток.
Куйбышевская железная дорога
Куйбышевская железная дорога, создана в 1959 на базе объединения Куйбышевской и Уфимской железных дорог. Управление в г. Куйбышеве. Эксплуатационная длина дороги на 1 января 1971 4529,8 км, или 3,3% от протяжённости всей ж.-д. сети СССР. Проходит по территории Куйбышевской и Пензенской области, Мордовской АССР, Татарской АССР и Башкирской АССР и частично по Рязанской, Тамбовской и Челябинской областям. Граничит с Горьковской ж. д. (станции Цильна и Красный Узел), Московской ж. д. (станции Кустарёвка, Ряжск, Земетчино), Южно-Уральской ж. д. (станции Кропачёво и Кинель) и с Приволжской ж. д. (станции Пенза, Сенная и Чагра). Участки главной магистрали Ряжск — Сызрань — Самара (ныне Куйбышев) — Уфа — Кропачёво были сданы в эксплуатацию в 1867−90; линии Пенза — Рузаевка в 1895, Кустарёвка — Рузаевка — Красный Узел в 1893, Рузаевка — Батраки в 1898, Инза — Киндяковка — Верхняя Терраса в 1898. Чишмы — Бугульма — Мелекесс в 1911;16. В районе Куйбышевской железной дороги были построены линии Дёма — Ишимбай — Тюльган, Акбаш — Набережные Челны, Безымянка — Жигулёвск — Сызрань, Цильна — Ульяновск — Сызрань — Сенная, Звезда — Пугачёвск и др. Строительство этих линий и коренная реконструкция всех магистралей на базе новой техники создали благоприятные условия для развития нефтяной, химической, угольной, машиностроительной и др. отраслей промышленности, а также позволили освоить транзитные перевозки. Дорога связывает районы Средней Азии, Казахстана, Урала, Сибири и Дальнего Востока с Европейской частью страны. К. ж. д. обслуживает крупнейшие промышленные районы по добыче и переработке нефти, предприятия энергетической и химической промышленности, станкостроения и др.
По грузообороту дорога в 1971 занимала 5-е место среди железных дорог СССР; в 1971 грузооборот составлял около 141 млрд. км (5,1% от общего сетевого). Весь грузооборот выполняется электрои тепловозной тягой.
Грузонапряженность Куйбышевской железной дороги в 1,7 раза выше среднесетевой. Куйбышевская железная дорога — одна из крупнейших по размерам пассажирских перевозок как в местном, так и в транзитном сообщении. Общий пассажиропоток в 1972 составил 13,2 млрд. пассажиро-км, или 4,6% от общего сетевого.
Куйбышевская область. Расположена в центре Поволжского экономического района. Площадь 53,6 тыс. км2. Население 2874 тыс. человек (1972). В области 25 административных районов, 10 городов, 18 посёлков городского типа. Центр — г. Куйбышев.
Куйбышевская область находится на Ю.-В. Восточно-Европейской равнины по среднему течению Волги, где она образует крутую излучину — Самарскую Луку. Делится на правобережную (меньшую) и левобережную части. Правобережье занято Приволжской возвышенностью, сильно пересечённой оврагами и балками. В северной части Самарской Луки — Жигули (высота до 375 м), которые круто обрываются в сторону Волги и пологи к югу. В левобережье на С.-З. расположено Низкое Заволжье, на С.-В. — всхолмлённое Высокое Заволжье (высота свыше 300 м), в котором выделяются Сокские, Сокольи, Кинельские Яры. На Ю. — полого-волнистая равнина (Средний Сырт и др.), переходящая в юго-восточной части области в возвышенность Общий Сырт (высота свыше 200 м). Узкое пространство между Жигулями и Сокольими Ярами, прорезанное долиной Волги, называют Жигулёвскими воротами.
Куйбышевская область. занимает видное место по запасам нефти и попутных газов, горючих сланцев, серы, гипса, известняков, битуминозных доломитов.
Климат континентальный засушливый. Средняя температура января от -13°С на З. до -14°С на В., июля — от 20 °C на С.-З. до 22 °C на Ю.-В. Осадков на З. и С. выпадает 450 мм в год, на Ю. — 300 мм и менее. Вегетационный период около 180 дней. На Ю. часты засухи и суховеи.
Главная река области — Волга. Все остальные реки, относящиеся к её бассейну, в основном маловодны. Притоки: справа — Уса, Сызрань; слева — Большой Черемшан, Сок, Самара, Чапаевка, Чагра, Большой Иргиз (верховья) и их притоки. Русла рек подтоплены водами Куйбышевского и Саратовского водохранилища.
Преобладающие почвы — чернозёмные. На правобережье развиты тёмно-серые оподзоленные (Самарская Лука) и выщелоченные чернозёмы; в левобережье — на С.-В. тучные чернозёмы, на С.-З. они перемежаются с оподзоленными и обыкновенными чернозёмами, на Ю. степной части — южные чернозёмы и темно-каштановые почвы.
Граница между лесостепной (правобережье и северная часть левобережья) и степной (юг) зонами проходит примерно по долине р. Самара. Леса занимают около 12% территории области, в Жигулях лесистость доходит до 70%. Преобладают широколиственные леса с отдельными вкраплениями хвойных. В Жигулях и на водоразделах — широколиственные (дуб, липа, клён) и частично смешанные леса. На песчаных почвах левого берега Волги и вдоль р. Самары имеются сосновые боры (Ставропольский, Бузулукский и др.). Южная часть области — ковыльно-типчаковые степи — распаханы и в естественном состоянии встречаются редко. Луга преимущественно заливные, сосредоточены в поймах рек.
Республика Татарстан.
Расположена на В. Восточно-Европейской равнины, по среднему течению Волги. Площадь 68 тысяч км2. Население 3299 тыс. чел. (1975). В Татарстане 37 районов, 17 городов, 24 посёлка городского типа. Столица — г. Казань.
В рельефе выделяются 3 части: Предволжье (на правом берегу Волги), Предкамье (к С. от Камы) и Закамье (к Ю. и Ю.-В. от Камы). Около 90% территории занимают низменные равнины; наибольшие высоты в пределах Бугульминско-Белебеевской (до 343 м) и Приволжской возвышенностей на правобережье Волги. Предволжье и Вятско-Камский водораздел сильно расчленены оврагами. На территории Татарстана располагается часть Волго-Уральской нефтегазоносной области, в пределах которой находятся месторождения нефти (Ромашкинское, Новоелховское, Бавлинское, Шугуровское). Имеются месторождения бентонитовых глин, гипса, гравия и др. стройматериалов, торфа; широко известны Ижевские Минеральные Воды.
Климат умеренно континентальный. Средние температуры января от -13°С на Ю.-З. до -14,8°С на С.-В., июля от 18,6°С на С. до 19,6°С на Ю. В Предкамье и Предволжье выпадает 450 мм осадков в год, в Западном Закамье — 400 мм. Вегетационный период около 170 сут.
Общая площадь водоёмов составляет около 5,2% всей территории. По территории Татарстана протекают Волга (в пределах Татарстана — 177 км), Кама (380 км), Белая (около 60 км) и Вятка (около 50 км); кроме того, имеется около 120 малых рек. В пределах Татарстана находится почти половина Куйбышевского водохранилища.
Северная часть — Предкамье, находящаяся в лесной зоне, имеет дерново-подзолистые и серые лесные почвы; Южная часть — Закамье и Предволжье — в лесостепной зоне с чернозёмными почвами; в долинах рек — аллювиальные почвы. Свыше 16% территории Татарстана покрыто лесами, главным образом лиственными (81% всех лесов); основные массивы лесов — в бассейне рек Зай, Шешма, Черемшан и на В. Предкамья.
Ульяновская область. Расположена в Среднем Поволжье. Площадь 37,3 тыс. км2. Население 1234 тыс. чел. (на 1 января 1976). В области 20 административных районов, 6 городов, 30 посёлков городского типа. Центр — г. Ульяновск.
Около 3/4 территории области находится на Приволжской возвышенности (высота до 353 м) с выходящими к Волге Ундорскими, Кременскими и Сенгилеевскими горами: поверхность левобережной (Заволжской) части представляет собой относительно пологую равнину.
Климат умеренно континентальный. Средняя температура января — 13 °C, июля 19 °C; осадков выпадает от 300 мм в год в Заволжье до 500 мм на З. области. Вегетационный период 174 сут.
Главная река — Волга с притоками Сура, Свияга, Большой Черемшан и др. Уровень Волги и впадающих в неё рек поднят подпором от Волжской ГЭС им. В. И. Ленина (Куйбышевское водохранилище).
Ульяновская область лежит в зоне лесостепи. В почвенном покрове преобладают чернозёмы. Лесопокрытая площадь составляет 25% территории области; наиболее крупные массивы смешанных лесов сосредоточены на С.-З.
2. Выбор типов кабеля, связевой аппаратуры, размещение цепей по четверкам
2.1 Выбор связевой аппаратуры
Согласно заданию на курсовое проектирование, необходимо обеспечить 205 каналов магистральной связи, 85 каналов дорожной связи и все виды оперативно технологической связи (ОТС). При определении требуемого числа систем передачи необходимо руководствоваться следующими принципами: кабель должен использоваться наиболее эффективно, резерв по физическим цепям должен составлять примерно 10% - 15% (практически, это означает, что одна из четвёрок кабеля должна быть резервной); резерв по каналам связи должен составлять не более 15% - 20%.
Определим необходимое число систем передачи данных для обеспечения работы магистральной связи. Используем аппаратуру типа ИКМ-120. Данная система способна обеспечить работу 120 каналов связи:
(2.1) | ||
где N — требуемое число систем передачи,
Nk — число каналов, которое необходимо обеспечить,
Nc — число каналов, на которое рассчитана используемая система связи.
В данном случае:
для организации магистральной связи достаточно двух систем ИКМ-120.
Определим необходимое число систем передачи данных для обеспечения работы дорожной связи.
Достаточно одной системы ИКМ-120.
При организации ОТС необходимо учесть, что некоторые виды связи, такие как перегонная (ПГС), межстанционная (МЖС), связь электромехаников (СЭМ) не подлежат частотному или временному уплотнению и могут быть реализованы только по физическим цепям (обусловлено устройством оконечных абонентских аппаратов, назначением, соображениями безопасности и надёжности). Цепь диспетчерского контроля СЦБ работает в спектре тональных частот и поэтому для нее необходимо выделять телефонную пару. Также отдельных пар требуют цепи телеуправления (ТУ) и телесигнализации (ТС). Также следует учесть, что цепи ПГС используют четырехпроводные окончания, таким образом для них требуется выделить две физические цепи (две пары) Остальные виды ОТС: поездная диспетчерская связь (ПДС), энергодиспетчерская (ЭДС), постанционная (ПС), билетно диспетчерская (ДБК), вагонно диспетчерская (ВГС), поездная радиосвязь (ПРС), и линейно-путевая связь (ЛПС) уплотняются системой К-12+12, работающей в спектре частот 8 — 124 кГц, которая позволяет получить 12 двухсторонних телефонных каналов и один служебный телефонный канал. В этой системе по одной паре жил симметричного кабеля предаются две группы частот: в одну сторону 12,3 — 59,4 кГц, в обратном направлении 72,6 — 119,7 кГц. Таким образом, система К-12+12 позволяет полностью обеспечить заданное число видов ОТС.
Определим необходимое число физических цепей:
магистральная связь — 4 пары;
дорожная связь — 2 пары;
ОТС — 8 пар, из которых одна уплотняется аппаратурой К-12+12.
Цепи СЦБ — 6 пар.
Всего: не менее 20 пар для двухсторонней связи.
2.2 Выбор типа и количества кабелей
Кабельная магистраль может быть организована по одно-, двух-, или трех кабельной системе. При одно-кабельной системе все виды связи и цепи СЦБ организуются по одному кабелю. Одно-кабельная система наиболее дешёвая, 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 двух кабельной системе для организации всех видов связи и СЦБ прокладывается два кабеля, при этом для цепей дальней связи (магистральной и дорожной) используется цифровая система передачи, например ИКМ-120, со скоростью передачи информации 8448 Кбит/с. Данная система требует две кабельные пары. Пары располагаются в разных кабелях в целях обеспечения защищённости от переходных токов.
Двух кабельная 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. Однако объединение в одних кабелях всех видов связи, а также цепей СЦБ, требующих частых отпаев от магистрального кабеля к перегонным и станционным объектам, вызывает определённые трудности при монтаже и эксплуатации кабельной магистрали, снижает устойчивость и качество дальней связи, что является недостатком двух кабельной магистрали. В ответственных случаях применяют трех кабельную систему. В этом случае прокладывается три кабеля, из которых первый используется для организации ОТС 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.
По заданию будем проектировать трехкабельную систему. В связи с тем, что почвы на данном участке не относятся к агрессивным, выберем следующие типы кабелей:
МКПАБП — 441.05+120.7+10.7. — для прокладки в почве.
МКПАКП — 441.05+120.7+10.7. — для пересечения водных преград.
Чертеж кабеля показан в альбоме чертежей, где: 1 — полиэтиленовая оболочка; 2 — кругло проволочные стальные броне покровы; 3 — ленточные стальные броне покровы; 4 — вязкий подклеивающий битумный слой; 5 — алюминиевая оболочка; 6 — поясная бумажная изоляция; 7 — сердечник кабеля; 8 — кабельная четверка; 9 — жила четверки (медь); 10 — центрирующий полиэтиленовый кордель; 11 — сигнальная пара; 12 — контрольная жила; 13 — изоляция жил (полиэтилен); 14 — сигнальная жила (медь).
Тип кабеля СЦБ — ТЗПАПБ 14x4x1,2.
Емкость кабеля вторичной коммутации должна быть 3−4 четверки. Выбираем кабель:
ТЗПАБП 440.9
Чертежи кабелей ТЗПАПБ показаны в альбоме чертежей, где: 1 — полиэтиленовый шланг; 2 — ленточная стальная броня в битумном слое; 3 — алюминиевая оболочка; 4 — поясная бумажная изоляция; 5 — сердечник кабеля; 6 — кабельная четверка; 7 — медная жила кабеля; 8 — полиэтиленовая изоляция жил.
2.3 Распределение цепей по четверкам
Таблица 2.1 — Распределение по четверкам магистральных кабелей
Номера четверок и сигнальных пар | Тип четверок | Цепи связи и СЦБ | ||
Кабель 1 | Кабель 2 | |||
Четверки: | ||||
ВЧ | резерв, резерв | резерв, резерв | ||
ВЧ | маг., маг. | маг., маг | ||
ВЧ | дор, резерв | дор, резерв | ||
ВЧ | резерв, резерв | резерв, резерв | ||
Сигнальные пары: | ||||
; | ; | |||
Контрольная жила | ; | ; | ||
Таблица 2.2 — Распределение по четверкам кабеля ОТС
Номера четверок | Тип четверок | Цепи СЦБ и связи | |
ВЧ | ОТС (К-12+12), резерв | ||
НЧ | ПГС, ПГС | ||
НЧ | МЖС, СЭМ | ||
НЧ | ДК, резерв | ||
НЧ | ТУ, ТС | ||
НЧ | СЦБ, СЦБ | ||
НЧ | СЦБ, СЦБ | ||
НЧ | СЦБ, СЦБ | ||
НЧ | резерв | ||
НЧ | резерв | ||
НЧ | резерв | ||
НЧ | резерв | ||
НЧ | резерв | ||
НЧ | резерв | ||
3. Размещение усилительных и регенерационных пунктов
Проектируемая связевая магистраль передает как высокочастотные, так и низкочастотные сигналы. По мере прохождения через канал связи они искажаются, затухают и смешиваются с помехами. Для восстановления сигналов используются усилительные и регенерационные устройства.
3.1 Размещение усилительных пунктов
По методу использования аппаратура ВЧ телефонии подразделяется на промежуточную и оконечную. Оконечная аппаратура содержит приборы и устройства, необходимые для передачи в линию модулированных сигналов высокой частоты и для выделения исходных сигналов тональной частоты из приходящих с линии модулированных сигналов высокой частоты. Промежуточная аппаратура представляет собой систему усилителей и фильтров.
Пункты, в которых устанавливается промежуточная аппаратура, называются усилительными (УП).
Дистанционное питание УП осуществляется из опорных или питающих обслуживаемых усилительных пунктов (ОУП), имеющих электроустановку и обслуживающий персонал.
Питаемые дистанционно УП, не имеющие энергоустановок и постоянно находящегося в них персонала, носят название необслуживаемых усилительных пунктов (НУП).
Оконечные пункты размещаются на станциях, где расположены отделения или управления дорог. УП располагаются по трассе в зависимости от систем уплотнения.
Если расстояние меньше нормы, то ставится специальное устройство — «искусственная линия», которая удлиняет линию связи (ИЛ-3, ИЛ-6; цифра обозначает количество километров, на которое увеличивается линия).
Для НЧ сигналов местной связи оконечная аппаратура устанавливается в местах назначения (релейные шкафы, посты централизации и т. д.), а усилители располагаются через каждые 18?21 км. Если расстояние меньше нормы, то также устанавливаются «искусственные линии».
3.2 Размещение регенерационных пунктов
При использовании ВЧ системы ИКМ-120 возникает задача восстановления сигналов (импульсы, проходя по каналу, теряют свою форму, сливаются и т. д.).
Для восстановления формы сигнала используется специальная регенерационная аппаратура. Она размещается в обслуживаемых (ОРП), через 125 км и необслуживаемых регенерационных пунктах (НРП), размещающихся по трассе через каждые 4?5 км.
3.3 Размещение аппаратуры по трассе
Размещение аппаратуры показано на схематическом плане участков, а также в таблицах 3.1.
Таблица 3.1 — Размещение оборудования на участке Сызрань-Ульяновск-Казань
Станция | Расстояние, км | Вид пункта | Прочие сооружения | |
Сызрань | ОРП, ОУП | ТП | ||
НРП | ||||
НРП | ||||
НРП | ||||
НРП, НУП | ||||
Шигонь | ||||
НРП | ||||
О.п. Кушниково | НРП | |||
НРП | ||||
О.п. Малянкино | ||||
НРП, НУП | ||||
О.п. Байдеряково | ||||
НРП | ||||
Бичевной | ТП | |||
НРП | ||||
О.п. Золотой | ||||
НРП | ||||
Раз. Тункшум | ||||
НРП, НУП | ||||
НРП | ||||
НРП | ||||
Гремячий Ключ | ||||
НРП | ||||
Раз. Светлый | НРП, НУП | |||
НРП | ||||
НРП | ||||
Молвино | ||||
НРП | ||||
НРП | ||||
НРП, НУП | ТП | |||
Раз. Ташла | ||||
НРП | ||||
НРП | ||||
Кучуры | ||||
НРП | ||||
Красный Гуляй | ОРП, НУП | ИЛ-3 | ||
НРП | ||||
НРП | ||||
Раз. Ключищи | НРП | |||
НРП | ||||
НРП, НУП | ||||
Белый Ключ | ||||
НРП | ||||
НРП | ||||
Ульяновск-Центр. | НРП | ТП | ||
НРП | ||||
Ульяновск III | ||||
ОРП, ОУП | ||||
НРП | ||||
НРП | ||||
Лайшевка | НРП, НУП | ИЛ-6 | ||
НРП | ||||
НРП | ||||
О.п. Шумовка | ||||
НРП | ||||
НРП | ||||
НРП НУП | ||||
Цильна | ТП | |||
НРП | ||||
НРП | ||||
Раз. Елхово | НРП, НУП | ИЛ-6 | ||
НРП | ||||
НРП | ||||
Бурундуки | ||||
НРП НУП | ИЛ-6 | |||
НРП | ||||
НРП | ||||
Раз. Бюрганы | ||||
НРП | ||||
НРП | ||||
НРП, НУП | ||||
Буа | ТП | |||
НРП | ||||
НРП | ||||
Раз. Лощи | НРП НУП | ИЛ-6 | ||
НРП | ||||
Пл. 95 км | ||||
НРП | ||||
Кильдуразы | НРП НУП | ИЛ-6 | ||
НРП | ||||
ОРП | ||||
Каратук | ||||
НРП | ||||
НРП, НУП | ||||
Раз. Ключи | НРП | ТП | ||
НРП | ||||
НРП | ||||
Куланга | НРП, НУП | |||
НРП | ||||
Кубна | НРП | |||
НРП | ||||
Албаба | НРП, НУП | |||
НРП | ||||
НРП | ||||
НРП, НУП | ИЛ-3 | |||
Раз. Ходяшево | ТП | |||
НРП | ||||
НРП | ||||
Свияжск | НРП | |||
НРП | ||||
Зеленый Дол | ||||
НРП, НУП | ||||
НРП | ||||
Васильево | ||||
НРП | ||||
НРП | ||||
НРП | ||||
Юдино | НРП, ОУП | |||
НРП | ||||
Казань | ОРП | ТП | ||
4. Опасные и мешающие влияния
Воздушные и кабельные линии железнодорожной АТС прокладывают вблизи железнодорожного полотна и в непосредственной близости от тяговых сетей электрифицированных дорог, высоковольтных сигнальных линий автоблокировки. На отдельных участках они могут иметь сближения с высоковольтными линиями энергосистем Высоковольтные линии передачи характеризуются высокими рабочими напряжениями и большими токами. Электромагнитные поля этих линии оказывают индуктивные влияние на линии АТС, вызывают в них напряжения и токи, которые могут нарушить нормальную работу цепей. Расчет опасных и мешающих влияний выполняют для такого гальванически неразделенного участка, который имеет максимальную длину сближения.
Гальванически неразделенным участком называется участок, который не содержит трансформаторов, усилителей фильтров; таковым, как правило являются цепи связи в пределах усилительных участков.
4.1 Расчет влияния контактной сети переменного тока на линию связи Линия связи на участке Сызрань — Казань подвержена влиянию контактной сети переменного тока в аварийном режиме, т. е. когда провод контактной сети замыкается на землю или рельс.
Исходные данные:
U = 25,7 кВ, IКЗК = 8 кА, IКЗН=10 кА.
Для режима короткого замыкания опасные напряжения вычислим по формуле
(4.1) | ||
(4.2) | ||
где — влияющий ток короткого замыкания контактной сети;
М — взаимная индуктивность между тяговой сетью и жилой кабеля при частоте 50 Гц;
? — проводимость земли;
— коэффициент экранирования кабеля, составляющий 0,1;
— коэффициент экранирования рельсов, принимается равным 0,5;
— расчетная длина сближения кабельной цепи связи тональной частоты с тяговой сетью, усилительного участка, до места короткого замыкания, км;
— ширина сближения.
Для расчета влияющего тока построим эпюру токов:
Рисунок 4.1 — Диаграмма распределения токов короткого замыкания После расчета получим зависимость опасных напряжений (В), индуктируемых на изолированном конце жилы кабеля при заземленном противоположном конце, от ширины сближения.
Таблица 4.1 — Опасные напряжения
Расстояние до места к.з., км | Ток короткого замыкания, кА | Наведенное опасное напряжение, В | |
Слева направо | |||
9,85 | 55,85 | ||
9,7 | |||
9,55 | 162,4 | ||
9,4 | 213,2 | ||
9,3 | 221,7 | ||
Справа налево | |||
8,15 | 12,25 | ||
8,3 | 60,25 | ||
8,5 | 105,9 | ||
8,65 | 150,15 | ||
8,75 | 192,78 | ||
кабельный связь аппаратура ток Из таблицы видно, что полученные значения превышают норму, которая составляет для короткого замыкания при времени отключения 0,6 с 160 В. Таким образом необходимы специальные меры защиты — редукционный трансформатор.
Расчет мешающего влияния контактной сети переменного тока Контактные сети электрических железных дорог переменного тока оказывают мешающие влияния на цепи связи вследствие искажения рабочего тока и напряжения в них дополнительными гармониками. Ввиду того, что электрическое влияние составляет 10 — 20% в сравнении с магнитным, в расчетах им пренебрегают.
По заданию линия связи на участке Щучье Озеро — Екатеринбург подвержена влиянию контактной сети переменного тока тока U = 25,7 кВ, Ik = 0,8 А, f=1250 Гц.
Полагая, что усилительные участки умеют одну длину можно определить мешающее напряжение по следующей формуле.
(4.3) | ||
где n — количество усилительных участков.
Напряжение шума наводимое в двухпроводной телефонной цепи определяется по формуле:
(4.3) | ||
где — частота гармоники влияющего тока,
— ток гармоники,
— коэффициенты экранирования рельсов и защитного действия оболочки кабеля,
— расчетная длина сближения,
— коэффициент акустического воздействия k-й гармоники,
— коэффициент чувствительности телефонной сети к помехам,
— взаимная индуктивность между контактной сетью и жилой кабеля,
— проводимость земли.
Расчет при ширине сближения 10 метров дает результат:
UШ=0,25 мВ; при n=17 получили результирующее напряжение шума UШР=1,03 мВ.
По нормам результирующее напряжение шума не должно превышать 0,9 мВ, таким образом нужны дополнительные мероприятия по защите от мешающего влияния.
4.2 Расчет влияния ЛЭП с изолированной нейтралью
Напряжение шума в приёмнике двухпроводной телефонной цепи от влияния ЛЭП с изолированной нетралью при нормальном режиме работы рассчитывают по формуле, мВ
где и — составляющие напряжения шума, обусловленные магнитным и электрическим влиянием фазовых проводов, мВ.
Электрическая составляющая не оказывает влияния на кабельные линии, поэтому:
где — эквивалентное значение фазового тока ЛЭП, А;
— поправочный коэффициент равный, в зависимости от вида нагрузки, 0,95 или 0,85 (по заданию);
— длина усилительного участка ЛС до начала сближения с ЛЭП (принимаем равным нулю);
— общая длина сближения в пределах усилительного участка (20 км);
— длина усилительного участка (20 км);
p и q — коэффициенты экранирования, равные 0,7 каждый;
— усредненное значение модуля взаимного сопротивления между ЛС и симметричной трехфазной ЛЭП.
При параллельной трассе сближения:
где ;
— глубина уровня нулевого потенциала;
— расстояние между проводами ЛЭП, (при напряжении ЛЭП 10 кВ составляет 1,5 м).
При косых сближениях:
где — взаимное сопротивление между ЛЭП и ЛС при частоте 800 Гц.
При сложном сближении
где и — длина участка параллельного или косого сближения и модуль взаимного сопротивления для него.
Рисунок 4.2 — План трассы сближения В результате расчета с учетом приведенной на рисунке 4.2 плана трассы сближения получили:
;
UШ=0,02 мВ;
Тогда при количестве усилительных участков n=17 UШР=0,08 мВ, что не превышает нормы (0,9 мВ).
4.3 Расчет редукционных трансформаторов
Редукционные трансформаторы (РТ) — предназначены для повышения эффективности работы защитных покровов кабеля, для снижения наведенных напряжений в кабеле. РТ состоит из первичной обмотки, которая включается в металлические покровы кабеля, и вторичной, которая представляет из себя сам сердечник кабеля. Выпускаются РТ не более чем на четыре четверки РТ. При использовании РТ ширина сближения уменьшается до 10?15 метров.
Произведем расчет по приведенным формулам в среде MathCAD 2001, тогда для участка Сызрань — Казань: n=1,12, принимаем n=2, на этом участке необходимо установить по два редукционных трансформатора по концам каждого усилительного участка.
Выбираем РТ марки ОСГРТ 44/8
Заключение
Результатом выполнения курсового проекта является спроектированная кабельная линия АТ и С на участках Сызрань — Ульяновск — Казань, а также, изучение вопросов, связанных с конструкцией кабельных линий, расчетами и мероприятиями по уменьшению влияний высоковольтных линий на цепи связи и т. д.
Библиографический список
1. Магистральные кабельные линии связи на железных дорогах. Бунин Д. А., Яцкевич А. И. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Транспорт», 1978. — 288 с.
2. Правила защиты устройств проводной связи и проводного вещания от влияния тяговой сети электрических железных дорог переменного тока. М., «Транспорт», 1978.-126 с.
3. Инженерно-технический справочник по электросвязи. Кабельные и воздушные линии связи. М., «Связь», 1966.-672 с.
4. Линии автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте. М., «Транспорт», 1981.-232 с.
5. Митрохин В. Е. Конструкции, измерение характеристик и методика проектирования оптических магистральных линий связи железнодорожного транспорта. 1996.