Проектирование первичной сети связи на участке железной дороги

Волоконная оптика развивается по 6 направлениям:  
1. многоканальные системы передачи информации;  
2. кабельное телевидение;  
3. локальные вычислительные сети;  
4. датчики и системы сбора обработки и передачи информации;  
5. связь и телемеханика на высоковольтных линиях;  
6. оборудование и монтаж мобильных объектов.

Многоканальные ВОСП начинают широко использоваться на магистральных и зоновых сетях связи страны, а также для устройства соединительных линий между городскими АТС. Объясняется это большой информационной способностью ОК и их высокой помехозащищенностью. Особенно эффективны и экономичны подводные оптические магистрали.

Применение оптических систем в кабельном телевидении обеспечивает высокое качество изображения и существенно расширяет возможности информационного обслуживания индивидуальных абонентов. В этом случае реализуется заказная система приема и предоставляется возможность абонентам получать на экране своих телевизоров изображения газетных полос, журнальных страниц и справочных данных из библиотеки и учебных центров.

На основе ОК создаются локальные вычислительные сети различной топологии (кольцевые, звездные и др.). Такие сети позволяют объединять вычислительные центры в единую информационную систему с большой пропускной способностью, повышенным качеством и защищенностью от несанкционированного допуска.  
Волоконно-оптические датчики способны работать в агрессивных средах, надежны, малогабаритны и не подвержены электромагнитным воздействиям. Они позволяют оценивать на расстоянии различные физические величины (температуру, давление, ток и др.).

 

 

 Датчики используются в нефтегазовой  промышленности, системах охранной и пожарной сигнализации, автомобильной технике и др.

Перспективным направлением является применение ОК на высоковольтных линиях электропередачи (ЛЭП) для организации технологической связи и телемеханики. Оптические волокна встраиваются в фазу или трос. Здесь реализуется высокая защищенность каналов от электромагнитных воздействий ЛЭП и грозы.

В последнее время появилось новое направление в развитии волоконно-оптической техники — использование среднего инфракрасного диапазона волн 2...10 мкм. Ожидается, что потери в этом диапазоне не будут превышать 0,02 дБ/км. Это позволит осуществить связь на большие расстояния с участками регенерации до 1000 км. Исследование фтористых и халькогенидных стекол с добавками циркония, бария и других соединений, обладающих сверхпрозрачностью в инфракрасном диапазоне волн, дает возможность еще больше увеличить длину регенерационного участка.

Другим перспективным направлением развития ВОЛС является использование метода частотного разделения каналов, который заключается в том, что в световод одновременно вводится излучение от нескольких источников, работающих на разных частотах, а на приемном конце с помощью оптических фильтров происходит разделение сигналов. Такой метод разделения каналов в ВОЛС получил название спектрального уплотнения или мультиплексирования.

В перспективе, в ВОЛС предполагается использовать преобразование речевых сигналов в оптические непосредственно с помощью акустических преобразователей. Уже разработан оптический телефон и проводятся работы по созданию новых АТС, коммутирующих световые, а не электрические сигналы. Имеются примеры создания многопозиционных быстродействующих оптических переключателей, которые могут использоваться для оптической коммутации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Краткая техническая характеристика

системы передачи к – 12+12.

 

Система передачи К – 12+12 работает на симметричных кабелях по двухполосной системе связи, позволяет организовать 12 основных каналов ТЧ и канал служебной связи. Линейный спектр частот системы передачи в направлении А – Б составляет 12 – 60 кГц, в направлении Б – А – 72 – 120 кГц; служебного канала в направлении А – Б – 8 – 12 кГц, в направлении Б – А- 120 – 140 кГц.

Каналы системы передачи является типовыми каналами ТЧ и могут быть исползоаны для передачи речевых сигналов и других видов информации. Вызывные сигналы управления посылаются по выделенному каналу током частотой 3825 Гц. Наибольшая длинна однородного участка линейного тракта 840 км. Максимальная дальность передачи 1500 км. Номинальные уровни передачи на выходе оконечных и промежуточных станций равны – 4 dB.

Оборудование системы передачи состоит из оконечных, обслуживаемых (ОУП) и не обслуживаемых (НУП) усилительных станций. В ОУП параллельным отбором мощности возможно выделение до шести каналов. Выделенные каналы могут быть использованы для групповой связи. Число выделений на одном переприёмном участке при двух проводном окончании каналов для обеспечения их устойчивости не должно превышать трёх. Первый канал предназначен для организации диспетчерской связи и может быть выделен во всех ОУП и НУП.

Наибольшая длинна усилительных участков для кабелей МКС, МКПАБ равна примерно 26 км.

В НУП применены устройства грунтовой АРУ, в ОУП и ОП – одночастотной АРУ.

Линейные  контрольные  частоты  для нижней  и  верхней  групп  составляют  соответственно 60 и 72 кГц.

Электропитание аппаратуры в НУП дистанционное. Число НУП в секции дистанционного питания, организованного по системе провод – провод, не более четырёх, по системе провод – земля – не более восьми – десяти.

В аппаратуре использована система телеконтроля и телесигнализации.

 

3. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

МАГИСТРАЛЬНОГО КАБЕЛЯ

МКПАБ – 14х4х1,05.

 

Кабель представляет собой совокупность нескольких проводников (жил), изолированных друг от друга и от земли и заключенных в общую защитную оболочку.

Современные устройства связи на железнодорожном транспорте неразрывно связаны с необходимостью широкого применения кабельных линий. Они лучше обеспечивают бесперебойность, высокое качество и надежность действия устройств связи; более долговечны и дешевле в эксплуатации; повреждения на них происходят значительно реже, чем на воздушных линиях. По кабельным линиям передачи можно организовать значительно большее число каналов связи, чем на воздушных линиях передачи; возможность прокладки кабеля в труднодоступных местах (междупутье на железнодорожных станциях, в крупных населенных пунктах).

Кабельные линии многоканальной связи используют для организации телефонной и телеграфной проводной связи между различными удаленными пунктами железнодорожной сети.

 

Наибольшее распространение на железнодорожном транспорте получили магистральные кабели связи марки МКПАБ 14х4х1,05 с кордельно-трубчатой полиэтиленовой изоляцией жил в четверке. Буквы в обозначении марки кабеля МКПАБ означают: МК — магистральный кабель, П — кордельно-трубчатая полиэтиленовая изоляция жил, А — с алюминиевой оболочкой, Б — бронированный двумя, стальными лентами.

Кабель имеет четырнадцать четверок с медными жилами диаметром 1,05 мм, пять сигнальных пар и одну контрольную жилу; сигнальные пары и контрольная жила — медные диаметром 0,7 мм. Контрольная жила не со сплошной, а с прерывистой (прореженной) изоляцией. При нарушении герметичности кабеля и проникновении в него влаги последняя быстрее смачивает контрольную жилу, чем остальные жилы со сплошной изоляцией, т. е. быстрее срабатывает сигнализация о повреждении кабеля, и этим облегчается нахождение места повреждения кабеля.

Каждая четверка кабеля содержит центрирующий полиэтиленовый кордель, четыре медные жилы, на которые спирально навит полиэтиленовый кордель. Каждая жила заключена в полиэтиленовую трубку, а все изолированные жилы четверки обмотаны спирально ниткой из хлопчатобумажной пряжи. Кабель имеет контрольную жилу и пять сигнальных пар с полиэтиленовой изоляцией. Поверх кабельной скрутки наложена поясная изоляция 8 из нескольких слоев кабельной бумаги, а затем алюминиевая оболочка. Для защиты алюминиевой оболочки от почвенной коррозии и коррозии блуждающими токами поверх оболочки намотаны с перекрытием две-три поливинилхлоридные ленты. Далее на кабель последовательно наложены: подушка из кабельной пряжи, слой битума, две броневые ленты из низкоуглеродистой стали НУ. Четверки кабеля марки МКПАБ могут быть уплотнены в полосе частот           дo 252 кГц.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КАНАЛОВ,

ПРОЕКТИРУЕМЫХ ПО КАБЕЛЬНОЙ ЦЕПИ.

 

1. ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕДАЧИ.

 

Исходя из географического направления трассы можно определить направление частот для этого следует воспользоваться графиком (рис.1).

 

По заданию направление трассы Север – Юг значит ОП1 – станция «А», ОП2 – станция «Б».

Станция «А» передаёт спектр 12 – 60 кГц, расчётная частота 60 кГц. Станция «Б» передаёт спектр 72 – 120 кГц расчётная частота 120 кГц.

На трассе размещаются оконечные пункты ОП1 и ОП2, промежуточные обслуживаемые пункты ОУП и промежуточные не обслуживаемые пункты НУП. Расстояние между ОП И ОУП называется секцией, на трассе 2 секции ОП1 – ОУП – 1 секция, ОКП – ОП2 – 2 секция.

НУП находящийся в секции 1 имеет в знаменателе цифру 1, а НУП находящийся в секции 2 имеет цифру 2.

рис.1 график направления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМЫ СВЯЗИ.

 

рис.2 схема первичной сети связи

На схеме связи(рис.2) изображается все усилительные пункты, оконечные необслуживаемые усилительные пункты с направляющими фильтрами и согласующими элементами

На схеме связи (лист № 1) показана развёрнутая схема обслуживаемого пункта с согласующими элементами фильтрами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. РАСЧЕТ ЗАТУХАНИЙ

УСИЛИТЕЛЬНЫХ УЧАСТКОВ.

 

Электрический расчет каналов высокой частоты работающих на кабельных линиях сводится к подсчёту затуханий на отдельных усилительных участках, определению усиления на обслуживаемых и необслуживаемых усилительных пунктах, построению диаграммы уровней, подсчёту допустимого и результирующего напряжения шумов. Затухание усилительного участка на кабельной линии подсчитывается по формуле:

                        dB      (1)

где:  -  коэффициент  затухания  при  минимальной  или  максимальной  температуре грунта (dB/км)

минимальная температура

максимальная температура

 

коэффициент затухания кабеля МКПАБ c dж = 1,05мм.

 

при температуре                                частоте 120 кГц  

при температуре                         частоте 120 кГц  

при температуре                         частоте 60 кГц  

при температуре                                частоте 60 кГц  

 

- Длинна участка кабеля в километрах.

- Затухание станционных участков.

dB            (2)

 

где:             - Затухание линейного трансформатора.

 

-     - Затухание направляющего  фильтра.

Анф = 2,61 dB в направлении А → Б

Анф = 0,87 dB в направлении Б → А

  от станции А к станции  Б

  от станции Б к станции  А

 

В целях устранения амплитудных искажений включается магистральные выравниватели. Для аппаратуры К – 12+12 на расстоянии 200 км. от станции А к станции Б. На участках с магистральным выравнивателем его затухание учитывается в расчётах. Затухание усилительного участка будет рассчитано по формуле:

 

 

 

      dB              (3)

 

где:

 

Выполняем расчёт затуханий на участке ОП1 → ОП2 при t = +18°

Ауу1=1,25∙23,6+3,49=32,99 dB

Ауу2=1,25∙23,0+3,49=32,24 dB

Ауу3=1,25∙23,1+3,49=32,36 dB

Ауу4=1,25∙22,9+3,49=32,11 dB

Ауу5=1,25∙23,2+3,49=32,49 dB

Ауу6=1,25∙23,5+3,49=32,86 dB

 

Выполняем расчёт затуханий на участке ОП1 → ОП2 при t = -2°

Ауу1=1,20∙23,6+3,49=31,89 dB

Ауу2=1,20∙23,0+3,49=31,09 dB

Ауу3=1,20∙23,1+3,49=31,21 dB

Ауу4=1,20∙22,9+3,49=30,91 dB

Ауу5=1,20∙23,2+3,49=31,33 dB

Ауу6=1,20∙23,5+3,49=31,69 dB

 

Выполняем расчёт затуханий на участке ОП2 → ОП1 при t = +18°

Ауу1=1,85∙23,6+1,75=45,41 dB

Ауу2=1,85∙23,0+1,75=48,64 dB

Ауу3=1,85∙23,1+1,75=44,48 dB

Ауу4=1,85∙22,9+1,75=44,11 dB

Ауу5=1,85∙23,2+1,75=44,67 dB

Ауу6=1,85∙23,5+1,75=45,22 dB

 

Выполняем расчёт затуханий на участке ОП2 → ОП1 при t = -2°

Ауу1=1,74∙23,6+1,75=42,81 dB

Ауу2=1,74∙23,0+1,75+4,34=46,11 dB

Ауу3=1,74∙23,1+1,75=41,94 dB

Ауу4=1,74∙22,9+1,75=41,59 dB

Ауу5=1,74∙23,2+1,75=42,11 dB

Ауу6=1,74∙23,5+1,75=42,64 dB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛЕНИЙ НУП и ОУП.
1. РАСЧЕТ УСИЛЕНИЯ НУП.