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

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 14 Июня 2013 в 20:46, дипломная работа

Краткое описание

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]

Содержание

Введение_________________________________________________________8
1. ТЕХНИКО-ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ЧАСТЬ_______________________11
1.1 Анализ оснащенности участка проектирования системами связи ______11
1.2 Требования к стандартам радиосвязи _____________________________16
1.3 Обзор современных стандартов радиосвязи ________________________19
1.4 Преимущества GSM-R__________________________________________21
2. ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ_________________________________________23
2.1 Принципы построения сети GSM-R_______________________________23
2.1.1 Сетевые требования к стандарту GSM-R _________________________23
2.1.2 Структурная схема стандарта GSM-R____________________________25
2.1.3 Интерфейсы стандарта GSM-R _________________________________30
2.1.4 Состав оборудования стандарта GSM-R__________________________33
2.2 Организация каналов доступа в стандарте GSM-R___________________35
2.2.1 Частотный план стандарта GSM-R ______________________________35
2.2.2 Организация повторного использования частот ___________________37
2.3 Основные особенности базовой структуры сети GSM-R______________41
2.3.1 Архитектура сети GSM-R______________________________________41
2.3.2 Услуги сети GSM-R___________________________________________45
2.3.3 Система нумерации в GSM-R___________________________________51
2.3.4 Система управления движением поездов посредством GSM-R_______52
2.4 Выбор и описание оборудования GSM-R __________________________55
2.4.1 Структура парка производителей оборудования GSM-R ____________55
2.4.2 Выбор базовой станции _______________________________________56
2.4.3 Выбор абонентских терминалов ________________________________59
2.4.4 Оборудование пакетной передачи данных ________________________60
2.5 Энергетический расчет проектируемой системы радиосвязи__________62
2.5.1 Расчет высоты подъема антенны базовой станции_________________62
2.5.2 Расчет абонентской нагрузки в сетях GSM-R_____________________69
2.6 Разработка схемы построения проектируемой системы радиосвязи ___74
3. ОХРАНА ТРУДА_______________________________________________76
3.1 Аттестация помещений связевых линейных станций по микроклиматическим условиям_____________________________________76
3.1.1 Характеристики микроклиматических условий____________________76
3.1.2 Влияние микроклиматических условий на организм человека _______78
3.1.3 Нормирование микроклиматических параметров __________________78
3.1.4 Контроль состояния микроклиматических условий ________________80
3.2 Методы и средства обеспечения нормальных микроклиматических условий _________________________________________________________83
3.3 Производительность систем кондиционирования ___________________85
4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ_____________________________________
4.1 Технико-экономическая оценка инноваций________________________
4.2 Расчет капитальных затрат______________________________________
4.3 Расчет эксплуатационных расходов_______________________________
4.3.1 Расчет заработной платы обслуживающего персонала ______________
4.3.2 Расчет расходов на социальное страхование______________________
4.3.3 Расчет расходов на материалы и запасные части___________________
4.3.4 Расчет расходов на электроэнергию _____________________________
4.3.5 Расчет амортизационных отчислений и прочих расходов___________
4.4 Определение экономической эффективности_______________________
4.4.1 Расчет доходов_______________________________________________
4.4.2 Расчёт прибыли______________________________________________
4.5 Расчет показателей эффективности проекта________________________
Заключение______________________________________________________
Список используемой литературы______________________________

Прикрепленные файлы: 5 файлов

Агулов Презентация.ppt

— 4.02 Мб (Просмотреть файл, Скачать документ)

Диплом Агулов.docx

— 2.71 Мб (Скачать документ)

а) 3-секторной соте;б) 6-секторной соте

Увеличение числа элементов  в кластере, выгодное в отношении  снижения уровня соканальных помех, приводит к пропорциональному уменьшению полосы частот, которая может быть использована в одной ячейке. Поэтому  практически число элементов  в кластере должно выбираться минимально возможным, обеспечивающим  допустимое соотношение сигнал/помеха.

Смежные БС, использующие различные  наборы частотных каналов, образуют группу из С станций (число ячеек  в кластере). Если каждой БС выделяется набор из N каналов с шириной полосы каждого Fк то общая ширина полосы составит:

 

.                                               (2.4)

 

 МГц.

 

Отсюда число каналов связи  в соте (число абонентов) определяется выражением:

 

,                                             (2.5)

 

       

Таким образом, величина С определяет минимально возможное число каналов  в системе, поэтому ее часто называют частотным параметром системы, или  коэффициентом повторного использования  частот.

Базовые станции, на которых допускается  повторное использование выделенного  набора частот, удалены друг от друга  на расстояние D, называемое «защитным интервалом».

В общем случае  расстояние D между центрами ячеек связано с числом ячеек в кластере С соотношениями:

 

D = R

,                                             (2.6)

 

,                                              (2.7)

 

где R – радиус ячейки (радиус окружности, описанной около правильного шестиугольника).

Коэффициент С не зависит от числа  каналов в наборе и увеличивается  по мере  уменьшения радиуса ячейки. Таким образом, при использовании  ячеек меньших радиусов имеется  возможность увеличения  повторяемости  частот. Применение шестиугольной формы  ячеек позволяет минимизировать необходимый частотный диапазон, поскольку обеспечивает оптимальное  соотношение между величиной  С и защитным интервалом  D. Кроме того, шестиугольная форма наилучшим образом вписывается в круговую диаграмму направленности БС, установленной в центре ячейки.

Параметр q = называется коэффициентом уменьшения соканальных помех или коэффициентом соканального повторения.

Размеры ячейки (радиус R) определяют защитный интервал D между ячейками, в которых одни и те же частоты могут быть использованы повторно. Величина защитного интервала D, кроме уже перечисленных факторов, зависит также от допустимого уровня помех и условий распространения радиоволн. В предложении,  что интенсивность вызовов в пределах всей зоны одинакова, ячейки выбираются одного размера. Размер зоны обслуживания БС, выражаемый через радиус ячейки R, определяет также число абонентов N, способных одновременно вести переговоры на всей территории обслуживания. Следовательно, уменьшение радиуса ячейки позволяет не только повысить эффективность использования выделенной полосы частот и увеличить абонентскую емкость системы, но и уменьшить мощность передатчиков и чувствительность приемников БС и ПС. Это, в свою очередь, улучшает условия ЭМС средств сотовой связи с другими радиоэлектронными средствами и системами.

 

2.3 Основные особенности базовой  структуры сети GSM-R

 

2.3.1 Архитектура сети GSM-R.

 

Базовая архитектура стандартной  сети GSM приведена на рисунке 2.5. Использование  компонентов мобильных сетей  общего пользования гарантирует  высокую надежность системы, так  как в ней предусмотрена избыточность аппаратных средств, а функции программного обеспечения предусматривают обработку  отказов. Эти компоненты широко распространены на рынке и используют современную  технологию, которая уже в течение  многих лет применяется в сетях  общего пользования. Наличие развитой инфраструктуры стандартной сети GSM исключает необходимость создания собственного специализированного  оборудования для сети железных дорог, что, в свою очередь, существенно  снижает затраты администраций  на эксплуатацию и техническое обслуживание сети.

Особые требования, предъявляемые  к сетям GSM-R, связаны с обеспечением гарантированной связи при скоростях  движения объектов до 500 км/ч. Кроме  того, необходимо обеспечить равномерное  покрытие железнодорожного пространства, особенно в пределах железнодорожных  станций и маневровых зон, вне  зависимости от того, на какой местности  лежит полотно – в тоннеле  или на открытом пространстве.

 

Рисунок 2.5-Базовая архитектура стандартной сети GSM.

Связь должна устанавливаться в  очень короткий срок, а скорость переключения между сетями должна быть максимальной. И наконец, каналы передачи должны быть всегда доступны.

Эти требования являются более или  менее строгими для различных  приложений GSM-R. Кроме того, при построении сети следует учитывать, планирует  администрация железной дороги развертывание  общегосударственной сети или же лишь оборудование системами GSM-R скоростных и международных магистралей. Помимо предусмотренной избыточности коммутатора  и базовых станций, в GSM-R должны быть реализованы некоторые дополнительные концепции, гарантирующие повышенную надежность системы. Как известно, критическим  местом в любой системе является точка подключения кабеля к BTS. Поскольку  надежность медного кабеля или оптоволоконного  кабеля в сочетании с необходимыми устройствами линейного окончания (HDSL-модемами или мультиплексорами ввода/вывода) не является обязательно такой же, как надежность самих BTS и BSC, даже очень высоконадежная BTS не обеспечит улучшения доступности системы. По этой причине железнодорожные сети с высокими требованиями к данному параметру должны использовать петлевую архитектуру. Такой подход имеет свои преимущества, поскольку перекрытие BTS двух различных петель уменьшит последствия выхода из строя BTS или BSC. Радиальное соединение используется специально для секторированных BTS с несколькими носителями. При последовательном соединении BTS в случае сбоя BTS или дефекта интерфейса канала связи для соединения Abis реле производит сквозное переключение канала Е1 к следующей BTS. Переключение будет „мягким“ для соединения.

Последовательно – радиальная схема  используется при недостаточном  количестве каналов на определенных участках. Функционирование в случае выхода из строя BTS или канала связи  аналогично первым описанным типам соединений. На рисунке 2.6 изображена структура, обеспечивающая более высокие показатели надежности системы.

Типовая сеть GSM-R состоит из нескольких эллиптических ячеек вдоль железнодорожных  путей, предпочтительно с направленными  антеннами по направлению пути. Часто  используются составные ячейки, т.е. направленные антенны вдоль пути, которые образуют только одну ячейку. Использование этой технологии предпочтительно  на линиях с ETCS при желании уменьшить  число переключений. На железнодорожных  станциях требуется большее количество трафика, в то время как требования по скорости снижаются. Поэтому большие  железнодорожные станции, как правило, должны быть оборудованы секторированными ячейками. Для участков с низкоскоростным  железнодорожным сообщением требуется  просто речевая связь среднего уровня. Здесь ячейки могут функционировать  как ненаправленные (участки без ETCS).

 

Рисунок 2.6 - Примеры базовой архитектуры для сети GSM-R.

Взаимодействие национальных сетей GSM-R рекомендуется выполнить по утвержденной схеме увязки национальных телекоммуникационных железнодорожных узлов стран  – членов ОСЖД по выделенным каналам  Е1 рекомендации G.703. Количество соединительных каналов как минимум два по альтернативным маршрутам, сигнализация взаимодействия с протоколом SS7 ISUP2. Количество транзитных узлов в соединении не должно превышать два.[7]

 

2.3.2 Услуги сети GSM-R.

 

Большинство требований железнодорожных  сетей связи может быть удовлетворено  посредством обычных услуг стандартного GSM. Кроме того, сети, построенные  по стандарту GSM-R, должны обладать рядом  дополнительных свойств, в числе  которых предоставление расширенных  услуг телефонной связи ASCI, которые  позволяют удовлетворить особые потребности железных дорог за счет применения групповых VGCS и циркулярных VBS вызовов, а также механизма приоритетов eMLPP. Ниже рассмотрены основные специфичные функции системы связи GSM-R. Групповой звонок VGCS – это голосовое соединение между несколькими участниками в границах заранее определенной области (групповой звонок передается только на заранее определенные станции определенной области, Service Area), где все участники разговора должны быть членами одной группы. Групповой звонок может инициировать любой участник группы, набрав номер группового вызова.

Одновременно может говорить только один участник группы. Разговорный  канал можно активизировать, нажав  кнопку разговора (Push-to-Talk-Taste PTT). Участник может присоединиться к разговору  и после его начала (Late Entry). Инициатор  группового звонка группу может оставить, прервав групповой звонок или  оставив его в силе. В этом случае участники разговора могут его  продолжать. Один участник может быть членом различных групп. В группе могут быть одновременно клиенты  мобильной и стационарной сети телекоммуникаций. Если активизируется групповой звонок, участник может выбрать, принять его или нет.

В соответствии со стандартом GSM-R на SIM-карте  может быть установлено до 50 групп. Количество участников в группе не ограничено. Чтобы получить групповой  звонок, соответствующая группа должна быть активирована на SIM-карте.

Голосовое вещание и голосовые  сборные звонки VBS. В отличие от Voice Group Call Service, Voice Broadcast Service – это соединение одного участника в одном направлении со многими участниками в определенной области (Service Area). Эти участники должны быть членами одной VBS-группы. Говорить может только тот, кто инициировал вещание, и только он может прервать соединение. И здесь участник может быть членом многих групп.

В отношении групп здесь распространяются те же правила, как при групповых  звонках.

Преимущество и исключение - приоритеты eMLPP. Различным видам звонков можно присвоить различные приоритеты. Приоритетные классы установлены Международным союзом железных дорог (МСЖД) в соответствии с таблицей 2.2. Звонки с более высоким приоритетом в случае проблемы сети, когда нет свободных каналов, отключают звонки с более низким приоритетом.

Эти функции являются важными для  организации железнодорожного движения. Высший приоритет всегда у тех  соединений, которые относятся к  безопасности движения. Дополнительно  к функциям ASCI железная дорога использует такие специфические функции, как, например, особая адресация разговора. Эти функции частично были специально разработаны для нужд GSM-R или уже  включены в GSM, но только теперь активно  используются.

Таблица 2.2 – Категории приоритетов  МСЖД.

Приоритет МСЖД

eMLPP

Категории приоритета

Вызов в случае железнодорожной аварийной ситуации


0

Высшая

Управление поездом и безопасность

1

 

Вызов в случае публичной внештатной ситуации

2

 

Железнодорожное движение/эксплуатация

3

 

Железнодорожная информация и другие звонки

4

Низшая 


Функциональная адресация FA. В случае функциональной адресации звонок адресуется, используя не номер адресата, который присвоен его конечному терминалу, например, номер MSISDN, а функцию или должность (функциональный номер, функциональный адрес).

Адресация, зависящая от места LDA. В случае звонка по адресации, зависящей от географической зоны, соединения составлены для производителей определенных функций в зависимости от места нахождения звонящего, например, для имеющихся центров управления поездами на определенной территории.

Железнодорожные аварийные вызовы. Железнодорожные внеочередные вызовы – это групповые звонки, которые с высшим приоритетом адресованы всем участникам какой-либо группы по заранее установленной географической области (Service Area). Они используют функцию eMLPP и поэтому исключают во время звонка имеющиеся другие соединения. Имеются два вида внеочередных звонков: внеочередной звонок поездного движения и внеочередной звонок маневровых и сортировочных работ. Если производится аварийный звонок, прерываются все простые разговоры, даже связанные с организацией движения и маневровой работы. Эти услуги могут быть реализованы в системе поездной радиосвязи, где диспетчер может, например, вызвать все поезда, находящиеся в пределах зоны группового вызова, составленной из зон действия нескольких базовых радиостанций. Механизм приоритетов вызовов и их замещения работает при разных уровнях загрузки сети, т. е. экстренный вызов поезда возможен в любое время даже при занятых ресурсах.

Режим прямой связи Direct Mode. Для данной функции, прямое соединение между конечным оборудованием без использования инфраструктуры, зарезервированы 5 частот между 876.0125 и 876.0625 MHz с разносом через 125 KHz.

Выделяют четыре категории специфичных услуг для систем GSM-R.

- Железнодорожная сигнализация. Эта категория услуг непосредственно связана с задачей управления движением. Бортовой поездной компьютер должен передавать данные о нахождении поезда, его скорости, количестве вагонов и другую информацию в Радио Блок Центры автоблокировки (RBC). Сеть RBC сравнивает данные, полученные от всех поездов в соответствующей зоне, рассчитывает необходимую информацию о профиле скорости для каждого поезда и передает ее на бортовой компьютер. Такой подход в сочетании с отсутствием проводных каналов позволяет перейти от традиционной фиксированной блочной структуры управления движением к подвижной блочной структуре. При этом появляется возможность уменьшения средней безопасной дистанции между поездами, что позволяет оптимизировать движение и минимизировать задержки поездов. Эти функции реализуются в рамках европейской системы управления железнодорожным движением и европейской системы управления поездом ERTMS/ETCS. Путевое и бортовое оборудование ERTMS/ETCS имеет модульную архитектуру, которая обеспечивает гибкую установку на различных типах транспортных средств и адаптацию к различным путевым интерфейсам. RBC формируют команды, исходя из информации, получаемой от системы централизации и блокировки, в соответствии со стандартами ERTMS/ETCS и передают их транспортным средствам с помощью мобильной радиосвязи GSM-R. Бортовые системы обрабатывают получаемую информацию. Это позволяет вести наблюдение за такими параметрами, как разрешенная скорость на линии и кривыми торможения, которые отображаются на экране интерфейса машиниста. Транспортные средства сообщают свое местоположение на RBC.

ОХРАНА ТРУДА.docx

— 590.78 Кб (Просмотреть файл, Скачать документ)

Содержание.docx

— 16.02 Кб (Просмотреть файл, Скачать документ)

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.docx

— 44.42 Кб (Просмотреть файл, Скачать документ)

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