Проектування кабельних ліній зв'язку на залізницях

Зв'язок охоронюваного переїзду (Пр-зд) –для переговорів чергового по станції з черговими працівниками, що обслуговують найближчі до станції переїзди.

Телеуправління (ТУ) – вид зв’язку представляє  собою керування станціями на великій відстані, використовується на залізничному транспорті при диспетчерському  контролі.

Телесигналізація (ТС) – сигнал станції, який направлений  сповістити про виконання заданої  функції чи зміні стану об’єктів диспетчеру.

Сигналізація, централізація і блокування (СЦБ) – невідємний елемент зв’язку між компонентами автоматики, вони напряму забезпечують безпеку руху, що дає змогу удосконалювати пропускну здатність перевезень.

 

 

2 Проектування  кабельної лінії зв'язку на  основі електричного кабелю

2.1 Організація відділкового зв'язку і кіл автоматики по кабельній лінії

Ланцюги відділкового зв'язку, що використовуються безпосередньо для організації руху поїздів і оперативного управління роботою ділянки залізниці, вводяться в численні пункти, розташовані вздовж кабельної лінії на перегонах і станціях. Наприклад, в релейну шафу (РШ) кожної з сигнальних точок автоблокування встановлюють телефон перегінного зв'язку і заводять ланцюг міжстанційного зв'язку на випадок організації на перегоні тимчасового роздільного пункту, що обслуговується. В пунктах тягової мережі (ПСКЦ) встановлюють телефони постанційного енергодиспетчерского зв'язку. В ці пункти заводять також ланцюги телеуправління (ТУ) і телесигналізації (ТС) тягової мережі.

Види  відділкового телефонного зв'язку і поїзного радіозв'язку, якими обладнуються залізничні лінії, залежать від конкретних особливостей ділянки залізниці і визначаються вимогами ПТЕ.

Крім  того, в кабельній лінії необхідно  передбачати ланцюги автоматики і телемеханіки.

В проміжні пункти ланцюги відділкових видів зв'язку можуть вводитися або шлейфом (з розрізом лінійних проводів), або паралельно (паралельним підключенням до лінії приладів зв'язку). Введення ланцюгів шлейфом складніше і вимагає наявності більшого числа жил у кабелі відгалуження, однак має експлуатаційні переваги, оскільки дозволяє робити заміну пошкоджених ділянок одних видів зв'язку справними ланцюгами інших, відключати пошкоджені прилади зв'язку із збереженням нормальної роботи інших приладів, організовувати необхідні види зв'язку з місцями відновних робіт та ін.

Ланцюги перегінного і міжстанційного зв'язку вводяться тільки шлейфом.

На станціях, де немає підсилювальних пунктів  всі ланцюги відділкового зв'язку вводяться в пасажирський будинок або пост ЕЦ тільки шлейфом. За наявності підсилювального пункту відгалуження від кабелю в межах станції не роблять, а необхідні ланцюги зв'язку і автоматики передають від підсилювального пункту кабелем вторинної комутації.

Окремі  відгалуження не робляться також  в тих випадках, коли лінійні об'єкти розташовуються один від одного на відстані меншій ніж 100м. В цих випадках встановлюється один загальний відпай від кабелю і відгалуження закінчується на найближчому з об'єктів. Для передачі необхідних ланцюгів до другого об'єкту прокладається кабель вторинної комутації.

Відгалуження  ланцюгів СЦБ здійснюється завжди шлейфом.

Рішення з організації відгалужень до об'єктів зв'язку і СЦБ наведені в таблиці 5.

Варіантів схеми організації зв'язку і кіл СЦБ на перегоні показаний на рисунку 2,1

 

 

Таблиця 5 – Види з'єднань

Найменування об'єктів	Вид з'єднання
	Паралельно	Шлейфом
ЕЦ		ПДЗ, ЕДЗ, ЛПЗ, ЗЕМ, ДБК, ВГЗ, ПЗ, ПРЗ, ПГЗ,МЖЗ,ТУ,ТС,СЦБ, Пр-зд
ТП	ЕДЗ,ПЗ	ТУ,ТС
ШН	ЗЕМ	ПГЗ
ПБ	ПДЗ,ЛПЗ	ПГЗ,МЖЗ,СЦБ,Пр-зд
ПСКЦ	ЕДЗ	ТУ,ТС
ПЗ		ПДЗ,ЕДЗ,ЛПЗ,ЗЕМ,ДБК,ВГЗ,ПЗ,ПРЗ, ПГЗ,МЖЗ,ТУ,ТС,СЦБ,Пр-зд
РШ-вх1	ПДЗ	ПГЗ,СЦБ
РШ-вх2	ПДЗ	ПГЗ,СЦБ
РШ-с1		ПГЗ,МЖЗ,СЦБ
РШ-с2		ПГЗ,МЖЗ,СЦБ
РШ-с3		ПГЗ,МЖЗ,СЦБ
РШ-с4		ПГЗ,МЖЗ,СЦБ

 

Рисунок 2,1

 

2.2 Вибір  типу і ємності кабелю, розподіл  ланцюгів по четвіркам

Практично усі види зв’язку й автоматики вимагають 1 пару жил, за винятком СЦБ (6 пар), ПГЗ(2пари), ПРЗ(2пари), та необхідна  сумарна кількість жил повинна  дорівнювати:

11*2+6*2+2*2+2*2=42

Для задоволення  перспективи розвитку на даній ділянці  передбачаємо запас жил кабелю в  розмірі 15% від 42, тобто:

42+42*0,15=48,3 жили чи 13 четвірок.

Краще за все нам підійде кабель марки  ТЗПАПБПЖ 14х4х0,9. Він цілком влаштовує потрібну нам ємність з урахуванням запасу. Розподіл видів зв’язку по четвіркам наведений в таблиці 6. Розцвічення та нумерація четвірок у кабелі ТЗПАБПЖ приведена на рисунку-2,2

 

Таблиця 6– Розподіл ланцюгів по четвіркам у кабелі ТЗПАПБП (ТЗПАПБПЖ) 14х4х0,9

Номер і колір четвірок	Використання пар у кабелі
1 —червона	Пр-зд/ЕДЗ
2 — синя	ТУ/ТС
3 — жовта	ЛПЗ/ЗЕМ
4 —біло-синя	ДБК/ВГЗ
5 —біло-червона	ПЗ/МЖЗ
6 — чорна	Резерв/ПДЗ
7 — біло-жовта	Резерв
8 — біла	ПРЗ/ПРЗ
9 — біло-жовта	ПГЗ/ ПГЗ
10 — біла	СЦБ/СЦБ
11 — біло-жовта	СЦБ/СЦБ
12 — біла	СЦБ/СЦБ
13 — біло-жовта	Резерв
14 — біла	Резерв

 

 

 

 

Рисунок  2,2

 

Приведемо стислу характеристику його конструктивних елементів, виходячи з маркування:

ТЗ  – низькочастотний кабель далекого зв’язку;

П –  поліетиленова ізоляція;

А –  алюмінієва оболонка;

П –  поліетиленовий шланг;

Б –  броньований двома сталевими  стрічками;

П –  покритий поліетиленовим шлангом;

Ж –  залізний;

Провод – товщина 0,9 мм;

Ємність – 14 четвірок;

Перелік основних електричних характеристик  кабелю ТЗПАПБПЖ 14х4х0,9:

• електричний опір жили постійному струму – 28,5 Ом/км;
• електричний опір ізоляції – 1000МОм/км;
• робоча ємність пари жил на частоті 0,8 кГц – нФ/км;
• зовнішній діаметр – 39мм; маса – 2,0т/км;
• коефіцієнт ємності зв’язку на будівельну довжину при частоті 0,8кГц – 100пФ;
• коефіцієнт згасання на частоті 0,8 кГц – 0,6дБ/км;
• коефіцієнт згасання на частоті 150 кГц – 3,5дБ/км;
• хвильовий опір на частоті 0,8 кГц – 620 Ом;
• хвильовий опір на частоті 150 кГц – 158 Ом;
• іспитована застосована напруга протягом 2 хв.:

• між жилами – 0,5 кВ;
• між жилами та оболонкою – 2,0 Кв.

2.3 Розрахунок індуктованих впливів тягових мереж змінного струму

Кабельні  лінії зв'язку, побудовані з використанням  електричних кабелів, наражаються  на небезпечні заважаючі магнітні впливи тягової мережі змінного струму.

Найбільш  ефективною мірою захисту від  небезпечних і заважаючих впливів є віднесення кабельної лінії від тягової мережі. Тому розрахунок індукованого в жилах кабелю напруги починають при ширині зближення 10м. Якщо при такій ширині зближення небезпечна або заважаюча напруга, перевищить норму, необхідно проводити повторний розрахунок при більшій ширині зближення.

Розрахунок  впливу виконується на гальванічно нероздільному ланцюзі, тобто такому, в якому немає фізичного розриву провідників, за допомогою трансформаторів або інших приладів.

2.3.1 Розрахунок  небезпечних впливів

Небезпечні  напруги в жилах кабелю можуть виникати при аварійному (коли контактний провід замкнеться на землю або рейки) і примусовому (при тимчасово  відключеній одній з тягових  підстанцій) режимах роботи тягової  мережі.

У курсовому  проекті проводиться розрахунок небезпечних впливів тільки для  примусового режиму, коли тягова підстанція станції А живить все плече  тягової мережі АД.

Тягова  мережа змінного струму наводить напруги  в усіх жилах кабелю, однак найбільша  напруга буде виникати в найдовшому гальванічно нерозділеному ланцюзі Таким ланцюгом є підсилювальна ділянка.

Відстань  між ділянками А і Д = 9+11+11+18=49км

ОПП розташовуються на кінцях ділянки А-Д. Для знаходження  координат НУПа ділимо на дві рівні частини по 24,5 км.

Небезпечну  напругу U, яка індукується між ізольованою жилою і землею, за умови заземлення цієї жили на протилежному кінці (в цьому випадку величина напруги максимальна) необхідно визначати по одній з таких формул:

U=ωMI_еквSℓ_р; В;

В ці формули  входять такі параметри і розрахункові коефіцієнти:

1. кругова частота впливаючого струму, частотою f=50Гц.

ω=2πf;

ω=2π50=314,16 рад/с;

2. взаємна індуктивність між тяговою мережею і жилою кабелю на частоті 50Гц. Її значення може бути визначене за допомогою номограм [2] або приблизної формули:

,  Гн/км,

де а —  ширина зближення, м;

 σ  —провідність землі, См/м;

а = 10;

σ = 0,030 См/м.

 

М=8,5* Гн

3. еквівалентний впливаючий струм I_екв, частотою 50Гц, під яким підрозумівається струм, однаковий по всій довжині зближення і що індукує в ланцюзі зв'язку таку ж небезпечну напругу, яка виникає при дійсному (східчастому) розподілі струму в тяговій мережі.

Значення  еквівалентного впливаючого струму, визначається за формулою:

, А;

 I_рез — результуючий струм навантаження розрахункового плеча живлення при примусовому режимі роботи тягової мережі

, А,

m — число електровозів, які  одночасно знаходяться в межах  плеча живлення тягової мережі  при примусовому режимі,

m=6;

ΔU_ТС — максимальна втрата напруги в тяговій мережі між підстанцією і найбільш віддаленим від неї електровозом, В:

при ℓ_Т≥30км ΔU_Tcmax =8500В.

ℓ_Т — довжина плеча живлення тягової мережі при примусовому режимі роботи, км;

ℓ_Т = 49км;

R_TC, Х_ТС — відповідно, активний і реактивний опори тягової мережі, Ом/км, що залежать від кількості колій на ділянці і типу підвіски контактного проводу. В роботі прийняти значення

R_TC=0,109 Ом/км, Х_ТС=0,276 Ом/км;

cos φ — коефіцієнт потужності електровозів, дорівнює 0,8;

cos φ = 0.8

sin φ = 0.6

 

= *=1175,14

 

K_m — коефіцієнт, що характеризує зменшення впливаючого струму, у порівнянні з навантажуючим

=(1/6)*(1+(6-1))*

*(1-((2*8,65+23)/2*49))=0,8

ℓ_н — відстань від тягової підстанції, до початку ланцюга зв'язку, км (відстань на ст. А між ТП і ПЗ або ЕЦ);

ℓ_н  = 8.65 км

ℓ_р — розрахункова довжина зближення ланцюга зв'язку з тяговою мережею (відповідає відстані від початку ланцюга ст. А до найближчого проміжного підсилювача);

ℓ_р  = 23 км.

4. результуючий коефіцієнт екрануючої дії, S

S=S_р·S_об;

S_р — коефіцієнт екрануючої дії колії.

S_р  = 0,3

S_об — коефіцієнт екрануючої дії оболонки кабелю, на частоті 50Гц.

S_об = 0,11

 

S =0.3*0.11=0.033

=1175,14*0,8=940,11 А.

 

 

По ширині наближення а= небезпечна напруга більше 200В, що не задовольняє  умови.

Небезпечна  напруга U=ωMI_еквSℓ_р;

 

U=314.16*8.5**940.11*0.033*23=190.54 В.

2.3.2 Розрахунок  заважаючих впливів

Розрахунок  заважаючих впливів на кабельні ланцюги зв'язку проводиться при нормальному режимі роботи тягової мережі змінного струму.

Для двопровідних телефонних кіл визначають псофометричне значення заважаючої напруги в діапазоні звукових частот (300…3400)Гц. В якості впливаючих приймають всі тягові плечі розрахункової ділянки, вважаючи, що тягова мережа складається з плечей одностороннього живлення. Напругу шуму від декількох впливаючих тягових плечей, слід складати по квадратичному закону.