Модернизация системы технологической радиосвязи на участке Инта - Воркута Северной железной дороги

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Повышение эффективности работы ОАО "РЖД", создание условий для  устойчивого и безопасного функционирования железнодорожного транспорта (согласно "Белой книге" ОАО "РЖД" - "Стратегические направления научно-технического развития ОАО "Российские железные дороги" на период до 2015 г.") тесно связаны с использованием технологий радиосвязи. С помощью радиосредств обеспечиваются:

- автоматизация управления движением и повышение безопасности движения поездов;

- безбумажная технология взаимодействия между работниками, обеспечивающими управление движением, и машинистами поездов (передача приказов и команд);

- автоматизация управления соединенными и тяжеловесными поездами;

- развитие средств видеонаблюдения на станциях и особо важных объектах и т. д.

В настоящее время на железнодорожном  транспорте используются преимущественно  линейные сети симплексной поездной радиосвязи гектометрового (2 МГц) диапазона  и зоновые (в пределах станций  и прилегающих к ним перегонов) сети симплексной поездной и станционной  радиосвязи метрового (160 МГц) диапазона. Эти аналоговые радиосети предназначены  главным образом для передачи речевых сообщений. Им присущи следующие  недостатки: ограниченные функциональные возможности; значительное влияние  радиопомех на качество связи; проблемы в обеспечении электромагнитной совместимости радиосредств, особенно в крупных узлах; сложности в эксплуатации, обусловленные низкой надежностью и широким разнообразием применяемых устройств, и др.

Стремительное развитие информационно-управляющих  систем уже сегодня требует перехода на цифровые технологии передачи данных по радиоканалам, основанные на временном  и кодовом разделении сигналов. Для  реализации этих технологий целесообразно  использовать как выделенные компании частоты, так и ресурсы других операторов. В то же время в вопросах, касающихся обеспечения безопасности движения поездов, необходимо в максимальной степени ориентироваться на частотные  ресурсы, выделенные непосредственно  для нужд ОАО "РЖД".

Выбор частотных ресурсов для каждой из систем должен определяться с учетом ряда требований. Основные из них – электромагнитная совместимость (ЭМС) радиосвязи различных систем управления, высокий уровень надежности каналов передачи данных, а также требования систем управления по объемам и скорости передачи данных.

Последующая перспектива развития железнодорожной технологической  радиосвязи связана с освоением  диапазона дециметровых волн: 450 МГц  для линейных сетей поездной радиосвязи (ПРС) и 960 МГц для радиальных сетей ПРС. В этих диапазонах уже не проявляется действие радиопомех, характерных для железных дорог, и в радиосетях может быть реализована чувствительность приемников. Радиосвязь должна перейти в число основных средств управления движением поездов и станционной работой, что требует решения проблемы передачи команд по радиоканалу, исключающих опасные отказы.

С учетом этих требований целесообразно  ориентироваться на следующее примерное  распределение частотного ресурса  для построения систем управления движением:

- диапазон 2 МГц – резервирующий радиоканал систем управления соединенных и тяжеловесных поездов;

- 160 МГц – радиоканалы систем управления соединенных и тяжеловесных поездов, станционных систем передачи данных на малодеятельных участках; резервирующий канал при использовании в системах управления радиосетей общего пользования;

- 460 МГц (система ТЕТRА) – системы управления маневровыми локомотивами на станциях;

- 900/1800 МГц - система GSM-R (от английского Rail- железнодорожный), обеспечивающая поездную радиосвязь и системы интервального регулирования движения поездов на скоростных и высокоскоростных участках;

- 1800, 2400 МГц (системы DECT, Wi-Fi, WiMAХ) - станционные высокоскоростные сети передачи данных для информационно-управляющих систем, организации видеонаблюдения.

В данной дипломном проекте рассматривается  одно из решений по модернизации технологической  радиосвязи. В настоящее время  на рассматриваемом участке Инта – Воркута технологическая радиосвязь базируется на радиостанциях РС 46 М, РС46 МЦ разработанной на основе применения элементов микропроцессорной техники. Это позволяет проектировать программное обеспечение, т.е. конфигурировать распорядительные станции и радиостанции применительно к конкретным условиям эксплуатации.

Недостатки систем технологической  радиосвязи основанных на базе аналоговых систем является :

- отсутствие защищённости данных систем радиопомехам, так как они передаются напрямую без кодирования;

- невозможность работы при высоких скоростях (более 400км/ч);

- отсутствие дополнительных возможностей, таких как цифровая передача данных и др.

Целью дипломного проекта является проектирование системы поездной радиосвязи на выбранном участке с применением  цифровых стандартов.[9]

 

1. ТЕХНИКО-ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ  ЧАСТЬ

1.1 Анализ  оснащенности участка проектирования  системами связи

 

В соответствии с заданием в качестве объекта проектирования был выбран участок железной дороги Инта-Воркута Сосоногорского регионального центра связи (РЦС-5). Схема участка, основные станции и их ординаты приведены на рисунке 1.1. Общая протяженность выбранного участка составляет 268 км, на нем находятся 27 станций (в том числе контейнеров). Участок не электрифицированный, однопутный.

           Рисунок 1.1 – Схема участка Инта – Воркута.

Данный участок железной дороги, согласно правилам технической эксплуатации (ПТЭ) железных дорог, оснащен следующими видами связи: поездной диспетчерской  связью (ПДС), межстанционной связью (МЖС), постанционной связью (ПС), линейно-путевой  связью (ЛПС), поездной радиосвязью (ПРС), а также стрелочной связью. Этот участок, оборудованный автоблокировкой, оснащен энергодиспетчерской связью (ЭДС) и перегонной связью (ПГС), а также служебной связью электромехаников СЦБ и связи.

Все эти виды оперативно-технологической связи на участке Инта – Воркута организованы на данный момент с использованием аппаратуры К-60 и УС2/4М. На этом участке вдоль железнодорожного полотна на контактных опорах подвешен оптический кабель ОКМС-4/2(2,4)Сп-12(2)/4(5), волокна ОТС заведены на все посты ЭЦ участка шлейфом. В настоящее время производится монтаж цифровой аппаратуры СМК-30 со сроком введения в эксплуатацию в 2011 году.

Оборудование технологической  радиосвязи на участке Инта – Воркута  базируется на следующих видах радиостанций:

- РС 46 МЦ и РС 46 М гектометрового (2 МГц) диапазона;

- Motorola GM 350 и Icom IC-F110 метрового (160 МГц) диапазона.

На рисунке 1.2 показана радиостанция РС 46 МЦ

      

Рисунок 1.2 - Радиостанция РС-46МЦ

РС-46МЦ предназначена для работы в сетях поездной, ремонтно-оперативной и станционной радиосвязи в КВ и УКВ диапазонах.

Радиостанция обеспечивает управление по линейному каналу связи со стороны распорядительной станции и со стороны пультов управления, которые могут находиться как непосредственно в месте установки радиостанции, так на расстоянии до 20 км по физическим линиям или с использованием каналов связи. Электрические параметры и характеристики радиостанции обеспечивают совместную работу с эксплуатируемыми на сети железных дорог радиосредствами. В диапазоне гектометровых волн радиостанция обеспечивает работу в режиме одночастотного симплекса на одной из двух частот 2,130 и 2,150 МГц. В диапазоне метровых волн радиостанция обеспечивает работу в режиме одно- и двухчастотного симплекса на любой из 171 рабочих частот в диапазоне от 151,725 до 156,000 МГц с разносом частот между соседними каналами 25 кГц.

Организации радиопроводного канала на участке  Инта – Воркута разбита на 5 составных частей каждая из которых берется от крупных ЭЦ участка. Схема радиопроводного канала участка Инта –Воркута представлена на рисунке 1.3. Разводка каждого плеча от крупной станции идентична приведенной разводке станции Сивая Маска.

Четырёхпроводный канал с аппаратуры К-60 поступает на устройство сопряжения УС – 2/4М предназначено для сопряжения двухпроводных линий с четырехпроводными каналами для поездной и ремонтно-оперативной радиосвязи. Далее двухпроводная линия, идущая в магистральном кабеле, заводится на каждую РС46МЦ. При необходимости усиления уровня сигнала в линии ПРС ставятся усилители ПДТУ. Радиостанции находящиеся на перегонах в контейнерах имеют выносные пульты управления на соседние станции, что позволяет перекрыть участки перегона до которых не достают радиостанции установленные  на железнодорожных станциях.

Для организации радиосвязи на каждой станции применяются необходимые  виды радиостанций. Так для промежуточной  железнодорожной станции достаточно поездной радиосвязи работающей на гектометровом (2МГц) диапазоне. Для увеличения надежности поездной радиосвязи используется две  радиостанции включенных по принцпу  холодного резервирования. На рассматриваемом  участке Инта –Воркута основными  радиостанциями являются РС-46МЦ, а резервными РС-46М. На железнодорожных станциях где необходима маневровая радиосвязь применяются радиостанции метрового (160 МГц) диапазона, на рассматриваемом  участке это радиостанции Motorola GM 350 и Icom IC-F11.

         Рисунок 1.3 – Схема радиопроводного канала участка Инта –Воркута.

При необходимости перекрытия мёртвых зон длинных перегонов, до которых не достают радиостанции расположенные на железнодорожных станциях, устанавливаются контейнеры в которых монтируются промежуточные радиостанции, а выносные пульты управления ими выносятся на соседние железнодорожные станции. В таких контейнерах монтируются радиостанции РС-46МЦ. Тип фидера применяемый во всех радиостанциях участка Инта-Воркута РК50-7-11.

Схема организации круга поездной связи (ПРС) Воркута- Инта и резервирования приведена на рисунке 1.4. Поездной диспетчер при необходимости организации связи с машинистом тепловоза нажимает кнопку вызова перегона на котором находится необходимый поезд. На станции распорядительной СР 234 генерируются частоты вызова необходимой радиостанции, которые передаются по четырёхпроводной линии до необходимого участка, где выделяются аппаратурой УС2/4М в двухпроводную линию.

             Рисунок 1.4 – Схема организации и резервирования круга ПРС Воркута-Инта

Радиостанция настроенная на данные вызывные частоты подключается к  двухпроводной линии и передаёт сигнал ответа на пульт диспетчера, после чего диспетчер вызывает машиниста  необходимого поезда и узнаёт необходимую  информацию.

Сложившаяся технология организации  взаимодействия участников перевозочного  процесса и структура построения радиосвязи обусловили ряд проблем. Одна из них – наличие группового радиоканала (режим полупостоянного  соединения), функционирующего по принципу «говорит один – остальные слушают», и избыточность регламентируемых переговоров  на крупных железнодорожных узлах  и грузонапряженных участках. Это  ведет к информационной перегрузке каналов радиосвязи и персонала (в первую очередь дежурных по станциям и локомотивных бригад).

В числе других проблем следует  назвать отсутствие избирательного вызова и возможности автоматической идентификации вызывающего или  говорящего абонента, низкое качество связи и высокие затраты на содержание, нереальность внедрения  систем удаленного мониторинга и  администрирования. При существующей в ОАО «РЖД» системе радиосвязи невозможно организовать каналы передачи данных, отвечающие требованиям систем и технологических процессов  обеспечения безопасности, управления перевозочным процессом, содержания объектов инфраструктуры и подвижного состава.

Совершенно очевидно, что отсутствие цифровой сети радиосвязи РЖД ограничивает развитие современных технологий организации  эксплуатации железных дорог, систем автоматического  управления движением и безопасности, препятствует повышению пропускной способности железных дорог.

 

1.2 Требования  к стандартам радиосвязи

 

В соответствии с правилами технической  эксплуатации железных дорог (ПТЭ 6.42) все участки железных дрог должны быть оборудованы поездной радиосвязью.

Поездная радиосвязь должна обеспечивать надежную двустороннюю связь машинистов поездных локомотивов, моторвагонных поездов, специального самоходного подвижного состава: с поездным диспетчером в пределах всего диспетчерского участка; с дежурными по станциям, ограничивающим перегон; с машинистами встречных и вслед идущих локомотивов, моторвагонных поездов, специального самоходного подвижного состава находящихся на одном перегоне; с дежурными по переездам и депо; с руководителями ремонтных работ и сигналистами; со стрелками военизированной охраны в поездах и на объектах; с помощником машиниста при выходе его из кабины; с начальником (механиком-бригадиром) пассажирского поезда.

При увеличении протяженности перегонов свыше 15 км вследствие закрытия станций или отмены дежурств дежурными по станциям, впредь до введения новых систем поездной радиосвязи, разрешается обеспечивать радиосвязь машинистов поездных локомотивов, моторвагонных поездов и специального самоходного подвижного состава при следовании по перегону с дежурным по соседней станции при условии устойчивой радиосвязи с поездным диспетчером. Порядок взаимодействия при этом машинистов, поездного диспетчера и дежурных по станциям, обеспечивающий безопасность движения поездов, и перечень таких перегонов устанавливаются владельцем инфраструктуры.

Цифровые системы поездной радиосвязи, внедряемые на сети железных дорог общего пользования, должны обеспечивать надежную двустороннюю связь перечисленных в настоящем пункте работников вне зависимости от протяженности перегонов.

Правила пользования поездной радиосвязью  устанавливаются федеральным органом исполнительной власти в области железнодорожного транспорта, а порядок, обеспечивающий безопасность движения при неисправности поездной радиосвязи предусматривается в Инструкции по движению поездов и маневровой работе на железнодорожном транспорте Российской Федерации.

Технические нормативы поездной радиосвязи на железнодорожном транспорте общего пользования устанавливаются владельцем инфраструктуры.

Участки инфраструктурного комплекса, по которым обращаются поезда могут оборудоваться радиосвязью, в соответствии с порядком, установленным владельцем по согласованию с федеральным органом исполнительной власти в области железнодорожного транспорта.

Существует несколько видов  радиосвязи:

- поездная радиосвязь;

- станционная радиосвязь;

- ремонтно-оперативная радиосвязь.