Курсовая работа: Проектування кабельних ліній зв’язку на залізницях

Курсовая работа: Проектування кабельних ліній зв’язку на залізницях

Міністерство транспорту і зв’язку України

Українська державна академія залізничного транспорту

Кафедра ”Транспортний зв’язок”

Розрахунково-пояснювальна записка до курсового проекту

на тему: ”Проектування кабельних ліній зв’язку на залізницях”

Виконав :

студент групи xxxxxxxxx

xxxxxxxxxxx

Керівник роботи:

доц. к. т. н. xxxxxx.

Харків-2005

Зміст:

Вихідні дані:

Вступ

1 Обґрунтування і перелік необхідних видів відділового телефонного оперативно-технологічного зв'язку і ланцюгів автоматики

2 Проектування кабельної лінії зв'язку на основі електричного кабелю

2.1 Організація зв'язку та ланцюгів автоматики по кабельній лінії

2.2 Вибір типу ємності кабелю, розподіл ланцюгів по четвіркам

2.3 Розрахунок індукованих впливів тягових мереж змінного струму

2.4 Розрахунок небезпечних та заважаючих впливів тягової мережі змінного струму на електрокабельну лінію

2.5 Схема відгалужень кабельної лінії

2.6 Утримання кабелю під надлишковим тиском

3 Проектування магістральної кабельної лінії зв'язку на основі оптичного кабелю.

3.1 Вибір типу і ємності оптичного кабелю.

3.2 Вибір джерела та приймача випромінювання

3.3 Розрахунок швидкодії системи

4 Вибір траси і прокладання підземного кабелю.

Список літератури:

Вихідні дані:

Варіант № 11

1 На заданій двоколійній ділянці залізниці А-К (рисунок 1) з електротягою змінного струму напругою 25кВ передбачити будівництво кабельної магістралі.

2 Передбачити організацію дальнього (магістрального і дорожнього) зв'язку по волоконно-оптичному кабелю, а відділкового оперативно-технологічного — по електричному кабелю. Задане число каналів дальнього зв'язку наведене в таблиці 1.

Таблиця 1 — Число каналів дальнього зв'язку

Таблиця 1.1 — Відомості про ділянку А-К

Таблиця 1.2 — Розрахункові величини електромагнітних впливів на кабельну лінію

Таблиця 1.3 — Розміщення об'єктів зв'язку і СЦБ на перегоні А-Б

Примітки: 1 Скорочення в назвах об'єктів зв'язку і СЦБ: ЕЦ — пост ЕЦ; ЧПКМ — черговий пункт дистанції контактної мережі; П — житловий або службовий будинок служби шляху; ПБ — будка чергового по переїзду (переїзд, що охороняється); РШ-ВХ - релейна шафа вхідного світлофора станції; РШ-С — релейна шафа прохідного світлофора; РШ-АПС — релейна шафа автоматичної переїзної сигналізації; ШН квартира електромеханіка СЦБ або зв'язку; ТП — тягова підстанція; ПСКЦ — пост секціонування контактного ланцюга; ОП —пункт зупинки приміських поїздів; ПЗ — пасажирський будинок.

Літера л або п, означена в дужках поруч з назвою об'єкта, означає розташування об'єкта з лівої або правої сторони залізничної колії по лічбі кілометрів.

Вступ

Перед залізничним транспортом ставляться великі задачі, зокрема: розширити впровадження на транспорті засобів автоматики, телемеханіки й автоматизованих систем керування перевезеннями і технологічними процесами; забезпечити подальше збільшення пропускної і провізної спроможності залізниць, підвищення перероблювальної спроможності сортувальних і вантажних станцій.

Магістральна мережа зв'язку країни базується на використанні кабельних, радіорелейних супутникових ліній зв'язку. Ці лінії доповнюють один одного, забезпечуючи передачу великих потоків інформації будь-якого призначення на базі використання цифрових і аналогових систем передачі. Кабельні лінії зв'язку, що володіють високою захищеністю каналів зв'язку від атмосферних впливів і різних перешкод, експлуатаційним надійністю і довговічністю є основою зв'язку країни. В даний час на мережах зв'язку країни впроваджуються оптичні кабелі, що володіють широкою смугою передачі, малим загасанням, високою перешкодозахищеністю і не потребуючі для свого виготовлення кольорових металів.

У даному курсовому проекті розглядається послідовність проектування кабельної лінії зв'язку на основі електричного й оптичного кабелів.

1 Обґрунтування і перелік необхідних видів відділового телефонного оперативно-технологічного зв'язку і ланцюгів автоматики

Згідно ПТЕ [1] і [2], для організації відділкового оперативно-технологічного зв'язку на заданій ділянці необхідні наступні види зв'язку й автоматики:

1.  Поїзний диспетчерський зв'язок (ПДЗ). Служить для переговорів поїзного

диспетчера з усіма роздільними пунктами, що входять у ділянку, що обслуговується ними. У ланцюг ПДЗ включені розпорядницькі станції і проміжні пункти. Перші розміщаються при відділеннях дороги, другі - у приміщеннях чергових по станціях, операторів і чергових по електродепо.

2.  Енергодиспетчерський зв'язок (ЕДЗ). За допомогою ЕДЗ здійснюється оперативне керівництво подачею електроенергії в контактну мережу. У ланцюг ЕДЗ включають: енергоділянку, тягові підстанції, чергові пункти, дистанції контактної мережі, електродепо, роздільні пункти, посади секціонування і пункти угруповання перемикачів.

3.  Вагонно-розпорядницький зв'язок (ВГЗ). Служить для службових переговорів працівників відділення дороги зі станціями з питань стану вагонного парку, а також для зв'язку нарад. Організована за схемою ПДЗ. У ланцюг ВГЗ включають проміжні пункти, розташовані в приміщенні чергового по станції.

4.  Службовий зв'язок електромеханіків (ЗЕМ). По ній здійснюється оперативне керівництво лінійними працівниками в дистанції сигналізації і зв'язку. Організується за принципом ПДЗ. Розпорядницьку станцію встановлюють у ЛАЗі при дистанції сигналізації і зв'язку, а проміжні пункти – у релейних приміщеннях і на квартирах лінійних працівників.

5.  Постанційний зв'язок (ПЗ). Служить для переговорів працівників роздільних пунктів між собою. Забезпечує вихід каналів дорожнього зв'язку до цих пунктів. У ланцюг ПЗ включаються апарати чергових по станціях, тягових підстанцій і квиткових кас зупинкових пунктів. Кількість апаратів не повинне перевищувати 15.

6.  Лінійно-шляховий зв'язок (ЛПЗ). Використовується для здійснення оперативного керівництва лінійними працівниками на дистанції шляху і переговорів лінійних працівників між собою. Вона організована в межах дистанції, за принципом ПЗ. У ланцюг ЛПЗ включаються апарати, встановлювані в начальника дистанції шляху, дорожніх і бруківок майстрів, бригадирів колії, ділянки яких вимагають особливого спостереження. Також апарати ЛПЗ можуть бути встановлені в чергового по станції.

7.  Диспетчерський зв'язок по розподілі місць на пасажирські потяги (ДБК). По ДБК передають інформацію про наявність місць у потягах далекого прямування в квиткові каси транзитних станцій. Організована за принципом ПДЗ.

8.  Поїзний міжстанційний зв'язок (МЖЗ). По МЖЗ ведуть переговори чергові суміжних роздільних пунктів з питань руху потягів. Ланцюг МЖЗ має рівнобіжні відгалуження в релейні шафи на перегонах і в будки на переїздах без установки телефонного апарата.

9.  Перегінний зв'язок (ПГЗ). Вона дає можливість лінійним працівникам, що знаходяться на перегонах вести переговори з черговим по станції, з энерго- і поїзним диспетчером, а також з дистанцією сигналізації і зв'язку. Ланцюг ПГЗ заводять у релейні шафи автоблокування, установлені на перегонах і у вхідних сигналів, у будки на переїздах, у пункти зупинки і лінійно-шляхові будинки, що включають ланцюг ЛПС.

10.  Поїзний радіозв'язок (ПРЗ). Усі ділянки повинні бути обладнані поїзним в'язком у KB і УКВ діапазонах. Радіозв'язок KB - діапазону повинен забезпечувати надійний двосторонній зв'язок машиністів поїзних локомотивів: з поїзним диспетчером у межах усієї диспетчерської дільниці, з черговими найближчих станцій, що обмежують перегін, з машиністами зустрічних і вслід локомотивів, що йдуть, що знаходяться на одному перегоні.

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

12.  Ланцюга телекерування (ТУ).

13.  Ланцюга телесигналізації (ТС).

14.  Ланцюга СЦБ.

2 Проектування кабельної лінії зв'язку на основі електричного кабелю

2.1 Організація зв'язку та ланцюгів 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. Схема організації зв'язку і ланцюгів СЦБ для ділянки А-Б приведена на рисунку 2.1. Ланцюги різних видів зв'язку й автоматики можуть чи заводиться шлейфом (на рисунку 2.1 такі відводи відзначені || ), чи паралельно (відзначені | ). Введення ланцюгів шлейфом складніше і вимагає наявності більшого числа жил у кабелі відгалуження, однак має експлуатаційні переваги, 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 відділового 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 від основного кабелю не робляться в тих випадках, коли лінійні об'єкти знаходяться один від іншого на відстані менше 100 м. 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.

2.2 Вибір типу ємності кабелю, розподіл ланцюгів по четвіркам

Для кабельних ліній, що прокладаються вздовж електрифікованих залізниць, призначених для організації відділового ОТЗ і кіл СЦБ, використовують низькочастотні кабелі дальнього зв'язку у ТЗ з пористою поліетиленовою ізоляцією в алюмінієвій і поліетиленовій оболонках: ТЗПАП, ТЗПАПБП. ТЗПАПБПЖ (для прокладання вздовж залізниць, що електрифіковані змінним струмом), ТЗПАКП.

Практично усі види зв'язку й автоматики вимагають 1 пару проводів, за винятком СЦБ(6 пар), ПГС(2 пари) і ПРС(2 пари), та необхідна сумарна кількість жил повинна дорівнювати:

11x2 + 6x2 + 2x2 + 2x2 = 42.

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

42 + 42Ч0,15 = 48,3 жил чи 13 четвірок.

Таким чином для здійснення проекту можна вибрати кабель ТЗПАПБПЖ 14x4x0,9. Приведемо стислу характеристику його конструктивних елементів, виходячи з маркірування:

·  призначення кабелю - ТЗ - низькочастотний кабель далекого зв'язку;

·  матеріал ізоляції жил - П - поліетилен;

·  матеріал оболонки - А - алюміній;

·  покриття - П - поліетиленовий шланг;

·  броньований - Б - двома сталевими стрічками;

·  покриття - П - поліетиленовий шланг;

·  специфікація - Ж – залізничний;

·  проводу - товщина 0,9мм;

·  ємність - 14 четвірок.

Таблиця 2.1 – Розподіл ланцюгів зв’язку і СЦБ по четвірках

Перелік основних електричних характеристик кабелю ТЗПАПБПЖ 14x4x0,9 [2]:

·  електричний опір жили постійному струму - 28,5 Ом/км;

·  електричний опір ізоляції - 1000 МОм/км;

·  робоча ємність пари жил на частоті 0,8 кгц - 31 нф/км;

·  зовнішній діаметр - 39мм; маса - 2,0 т/км;

·  коефіцієнт ємнісного зв'язку на будівельну довжину при частоті 0,8 кгц - 100пф;

·  коефіцієнт загасання на частоті 0,8 кгц - 0,6 дб/км;

·  коефіцієнт загасання на частоті 150 кгц - 3,5 дб/км;

·  хвильовий опір на частоті 0,8 кгц - 620 Ом;

·  хвильовий опір на частоті 150 кгц - 158 Ом;

·  іспитова застосована напруга протягом 2 хвилин:

·  між жилами - 0,5 кв,

·  між жилами й оболонкою - 2,0 кв.

2.3 Розрахунок індукованих 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. Розрахунок впливу виконується на гальванічно не роздільному ланцюзі, в якому немає фізичного розриву провідників, за допомогою трансформаторів або інших приладів.

2.4 Розрахунок небезпечних та заважаючих впливів тягової мережі змінного струму на електрокабельну лінію

Небезпечні напруги в жилах кабелю можуть з’явитися в аварійному (коли контактний провід замкнеться на землю або рейки) і примусовому (при недовгому відключенні однієї з тягових підстанцій) режимах тягові мережі.

В курсовому проекті проводимо розрахунок небезпечних впливів тільки для примусового режиму, коли тягова підстанція, а живить все плече тягової мережі АД.

Тягова мережа змінного струму наводить напругу у всіх жилах кабелю, однак, найбільша напруга буде виникати в самої довгої гальванічно нерозділеного ланцюга. Такий ланцюг й є підсилювальною ділянкою.

Небезпечна напруга U, що індукує між ізольованою жилою й землею, за умови заземлення цієї жили на протилежному кінці (у цьому випадку величина напруги максимальна).

Провідність ґрунту s=40 мСм/м

Ширина зближення 30 км

двоколійна ділянка

отже значення коефіцієнта екрануючої дії, Sp беремо з таблиці Б,2 сторінка 33. [1]

Так як:

Вибрана марка кабелю ТЗПАПБЖ 14x4

Діаметр жил 0,9 мм

отже значення коефіцієнта екрануючої дії оболонки кабелю на частоті 50 Гц

результуючий коефіцієнта екрануючої дії, S

Число електровозів, які одночасно перебувають у межах плеча , m вибирається відповідно до номера варіанта по таблиці на сторінці 6 [1]

Відстань від тягової підстанції, до початку ланцюга зв'язку, км

відстань на ст. А між ТП і ПЗ або ЭЦ,

Так як ордината ТП на ст. А для варіанта

вибирається по таблиці 4 сторінці 7 [1],

і ордината ЭЦ для тих же умов дорівнює 79 км 000 м.

те одержуємо .(Км)

Розрахункова довжина наближення ланцюга зв'язку з тяговою мережею, відповідає відстані від початку ланцюга ст. А до найближчого проміжного підсилювача,.(Км)

Довжина плеча живлення тягової мережі при примусовому режимі роботи, ,(Км) Обчислюється за таблицею 2 сторінка 6 відповідно до варіанта. Відстань між станціями АБ=9. БВ=8. ВГ=19. ГД=11

Коефіцієнт, що характеризує зменшення струму, що впливає, у порівнянні із навантажуючим,

Активний і реактивний опори тягової мережі , залежать від кількості шляхів на ділянці й типу підвіски контактного проведення. У даній курсовій роботі прийняті наступні значення: ,

Коефіцієнт потужності електровозів,  дорівнює 0.8, a  дорівнює 0.6

Максимальна втрата напруги в тяговій мережі між підстанцією й найбільш віддаленим від її електровозом:

при 1т>30 км то  дорівнює 8500 В

при 15 км <1т<30 км  дорівнює 5500 В

при 1т<15 км то рекомендується прийняти m=1 ,Ірез=300 А

Результуючий струм навантаження розрахункового плеча живлення тягової мережі при примусовому режимі роботи тягової мережі, Ірез (А).

Значення еквівалентного струму, що впливає, частотою 50 Гц, однаковий по всій довжині наближення, що індукує ланцюга зв'язку така ж небезпечна напруга, що виникає реальному розподілу струму в тяговій мережі.  (А)

Ширина наближення а. у м рівняється 30

Провідність землі  в Смм визначається по таблиці 3 відповідно до варіанта й рівняється 0.110 Смм. Частота тягового струму f дорівнює 50 Гц.

Взаємна індуктивність між тяговою мережею й жилою кабелю на частоті 50 Гц

Її значення може бути обчислене приблизно за допомогою формули наведеної нижче.

Кругова частота може бути обчислена по відомій формулі

Небезпечна напруга U, що індукується між ізольованою жилою кабелю й землею, за умови якщо ці жили на протилежному кінці (у цьому випадку величина напруги максимальна), визначаємо по наведеній нижче формулі: U

Коефіцієнт екрануючої дії, для к-ої гармоніки береться на порядок менше ніж відповідний для заважаючого впливу

Еквівалентний струм до к-ої гармоніки і її частота визначається відповідно до вихідних даних по таблиці 3 ст. 6 [1]

Коефіцієнт чутливості телефонного ланцюга до завад вибирається по Таблиці Б5 ст.35 [1].У відповідності зі значенням визначальної частоти гармоніки завади.

Коефіцієнт акустичного впливу до-тієї гармоніки вибирається по Таблиці Б4 ст.34 [1].У відповідності зі значенням визначальної частоти гармоніки завади.

Взаємна індуктивність між контактним проведенням і жилою кабелю на частоті до-тієї гармоніки визначається в такий спосіб:

Напруга шуму обчислюють приблизно по одній визначальній гармоніці струму, що впливає. Формула для розрахунку наведена нижче.

Таким чином, на ділянці А-К повинне розташовуватися 4 підсилювальних пункти, а на досліджуваному в цьому пункті А-Д - 2, отже, 2 підсилювальних ділянки. Значить:

Що нижче припустимого значення (1 мв)

Кабель буде прокладатися на відстані 30 м. з лівого боку від залізничної колії, так як з лівого боку об’єктів більше і високовольтна лінія автоблокування розміщена з правої сторони. Марка кабелю ТЗПАПБПЖ 14Ч4Ч0,9

2.5 Схема відгалужень кабельної лінії

Відгалуження від магістрального кабелю виконують для введення кабелів відгалужень в службові об'єкти (пасажирські будівлі, пости ЕЦ, релейні шафи та ін.)

Основним документом для монтажу кабелю є схема відгалужень (рисунок 2.2). На ній показується розташування всіх об'єктів зв'язку, а також зроблені до них відгалуження і сполучення кабелів між собою.

Креслення схеми відгалужень доповнюється специфікацією арматури і кабелів відгалуження де вказується їхня кількість. (Таблиці 2.1; 2.2).

При розробці схеми відгалужень необхідно керуватися основними положеннями, що наведені далі:

1 Необхідна довжина кабелю розраховується виходячи з відстані між об'єктами по трасі прокладання кабельної лінії з урахуванням додаткової витрати кабелю на згини при укладанні в траншеях і котлованах в розмірі 1,6% і відходів при спаювальних роботах – 0,4% від відстані по трасі. При прокладанні кабелю через водоймище додаткова витрата кабелю приймається в розмірі 14% від довжини кабелю по трасі. Крім того, необхідно враховувати витрати кабелю на влаштування вводів, в м:

пост ЕЦ, ПЗ        20

пункт зупинки, будка на переїзді,

лінійно-шляховий будинок, квартира електромеханіка    5

релейна шафа сигнальної точки автоблокування     3

тягова підстанція         20

пост секціонування контактної мережі   3

черговий пост контактної мережі  5

2 Відгалуження від кабелю рекомендується виконувати низькочастотними кабелями ТЗАПБ, ТЗАВБ, ТЗПАПБП. Кабелі ТЗАПБ, ТЗАВБ виробляються ємністю 3, 4, 7, 12, 14, 19, 27 і 37 четвірок, кабель ТЗПАПБП — 4, 7, 14 і 19 четвірок.

Необхідна ємність і довжина розраховується від кожного об'єкта у відповідності з числом ланцюгів, що відгалужуються до об'єкта і віддаленням його від траси кабелю.

Для монтажу кабельної магістралі передбачається застосування такої кабельної арматури:

прямих (єднальних) свинцевих муфт типу МСП-7, МСП-14 і МСПК-14, розрахованих на сполучення будівельних довжин кабелів ємністю, відповідною 4, 7 і 14, 19 четвірок;

б) газонепроникних свинцевих муфт для кабелів усіх марок ГМС-4 — для кабелів з числом жил не більшим 21, ГМС-7М — для кабелів з числом жил не більшим 40, ГМСМ-60 — для кабелів ємністю не більша 60 жил. Газонепроникні муфти встановлюються на кабелях відгалуження для запобігання витоку повітря з кабелю який знаходиться під надлишковим газовим тиском;

в) прямих (єднальних) свинцевих муфт типу МС-20, МС-25, МС-30, МС-40, які встановлюються на кабелях відгалужень і необхідних для монтажу газонепроникних муфт. Означені муфти розраховані на кабелі ємністю 4х4, 7х4, 14х4 і 19х4 відповідно;

г) розгалужувальних муфт (трійникових) типу МСТ7х7, МСТ14х7, МСТ14Х12, МСТ14Х14, МСТ 7х7х7, МСТ 7х12, МСТ 14х7х7, МСТ 14х7х12, які встановлюються в місцях відгалужень і розраховані на ємність магістрального кабелю на 7 і 14 четвірок і кабелів відгалужень 7, 12, 14 четвірок;

д) чавунних прямих (С-35, С-50, С-55, С-60) і трійникових (Т-35, Т-50, Т-55, Т-60) муфт, які встановлюються на свинцеві прямі, газонепроникні і трійникові муфти підземних кабелів для захисту їх від механічних пошкоджень.

е) міжміських кабельних боксів БМ1-1, БМ1-2, БМ2-2, БМ2-3, для кінцевої

розділки ввідних кабелів в приміщеннях об'єктів, зв'язку і розрахованих на введення одного або двох кабелів при кількості плінтів на боксах від одного до трьох;

ж) малогабаритних кабельних боксів БМШ-1 і БМШ-2 з одним або двома плінтами, розрахованих на встановлення в релейних шафах автоблокування або переїзної сигналізації.

За існуючою типовою нумерацією кабель, від якого робляться відгалуження на перегонах, позначається К1; кабелі, що відгалужуються, мають номер 3 і 5, кабель вторинної комутації — 8.

Боксам, якими закінчуються кабелі відгалужень, присвоюються двозначні номери: перша цифра відповідає номеру кабелю відгалуження, друга — одиниця. Кабель вторинної комутації закінчується боксом з номером 82.

Єднальні газонепроникні і розгалужувальні муфти на кабелях відгалужень мають двозначний номер, перша цифра якого відповідає номеру кабелю, друга — типу муфти: єднальної — 2, газонепроникної — 3, розгалужувальної — 4. Бокси, які встановлені в релейних шафах на схемі заштриховуються.

Рисунок 2.2

Таблиця 2.1 - Розрахункова таблиця кабелів відгалуження та вторинної комутації.

Таблиця 2.2

2.6 Утримання кабелю під надлишковим тиском

Утримання кабелю під постійним надлишковим газовим (повітряним) тиском дозволяє контролювати герметичність оболонки кабелю і запобігати проникненню вологи в кабель при незначних пошкодженнях. Для надлишкового тиску в кабель безперервно подасться осушене повітря .

Обов’язковою умовою утримання кабелю під тиском є попередня герметизація оболонки по всій довжині кабелю, а також на вводах в підсилювальні і кінцеві пункти.

Герметизована ділянка кабелю утворює газову секцію. Практично довжину газової секції приймають рівною довжині підсилювальної ділянки, тому нагнітальні установки монтують в усіх підсилювальних і кінцевих пунктах, а всі відгалуження ізолюють газопроникними муфтами.

Встановлюємо:

1 на ст. А;

2 через 24 км після ст. А;

3 на ст. Д;

4 через 23 км після ст. Д;

5 на ст. К.

3 Проектування магістральної кабельної лінії зв'язку на основі оптичного кабелю

3.1 Вибір типу і ємності оптичного кабелю

Вибір типу оптичного кабелю і його ємності здійснюється в залежності від умов прокладання на місцевості і від необхідної кількості проектованих каналів магістрального і дорожнього зв'язку, та систем передачі, що застосовуються.

Необхідна ємність кабелю, число оптичних волокон (пов), визначається числом магістральних та дорожніх каналів (птр), застосовуваною апаратурою передачі, (числом каналів пк, ідо організуються з її допомогою) і потребою у резервних оптичних волокнах – през.

                                               (3.1)

Визначаючи потрібну ємність оптичного кабелю, необхідно мати на увазі, що канали дорожнього і магістрального зв'язку не об'єднуються, вони організуються по окремих ланцюгах з використанням окремих комплектів апаратури.

При використанні двох комплектів апаратури "Сопка-3", здатна організувати по 480 каналів кожна, число необхідних волокон буде дорівнювати:

Загальна кількість оптичних волокон дорівнює 8.

Таким чином для нормальної роботи магістральній й дорожній лінії зв'язку, можна використовувати кабель ОМЗКГ-10-2-0,4-8.

Характеристика конструкції кабелю: кабель магістрального зв'язку з одномодовими ОВ з профільованим осердям з центральним силовим елементом із склопластикового стержня з бронею з круглого стального дроту з ПЕ подушкою, та ПЕ захисним покриттям.

Технічні характеристики:

-  кількість оптичних волокон: 8;

-  коефіцієнт згасання: 0,4;

-  максимальний зовнішній діаметр: 20 мм;

-  розрахункова вага кабелю: 304 кг/км;

-  допустиме розтягуюче зусилля: 2500 Н;

-  дисперсія: 6 пс/нмкм;

-  довжина хвилі:

-  1,3 мкм;

-  Будівельна довжина: 2000 м.

Основні характеристики системи передачі по волоконно-оптичній лінії зв'язку типу "Сопка-3":

-  кількість каналів ТЧ: 480;

-  швидкість передачі: 34,368 Мбіт/с;

-  швидкість передачі по оптичному волокну: 41,242 Мбіт/с;

-  довжина хвилі: 1,3 мкм;

-  енергетичний потенціал: 41 дБ;

-  коефіцієнт помилок:  ;

-  лінійний код: 5В6В (NRZ - без повернення в нуль).

3.2 Вибір джерела та приймача випромінювання

Джерело і приймач випромінювання повинні працювати на довжині хвилі, що визначається вибраним типом ОК.

Необхідна потужність джерела випромінювання, Роп, визначається;

1)  втратами в оптичному волокні. Ров;

2)  оптичною чутливістю приймача випромінювання, Рпр;

3)   втратою потужності, що визначається вибраним способом кодування лінійного сигналу, Ркод;

4)  запасом потужності на компенсацію додаткових втрат, Ріам- Втрати в оптичному волокні складаються з:

-  втрат за рахунок згасання: – ,

де l – довжина ділянки, км;

а – коефіцієнт згасання, дБ/км;

-  втрат в нероз'єднувальних сполученнях: —,

де п – число будівельних довжин на ділянці, l

 – згасання в одному нероз'єднувальному сполученні, дБ;

-  втрат в роз'єднувальних сполученнях: – ,

де  – згасання в одному роз'єднувальному сполученні, дБ;

-  втрат при введенні та виведенні випромінювання з ОВ –  дБ.

Фотоприймач вибирають з максимальною чутливістю в робочому діапазоні хвиль. Необхідну чутливість приймача, Рпр. дБ, визначають виходячи із заданих швидкості передачі, R, біт/с і допустимої величини помилки.

Таким чином необхідна потужність вибирається з слідуючої умови:

.      (3.2)

Враховуючи, що , де  – будівельна довжина ОК, можна записати:

  (3.3)

Для здійснення проекту візьмемо передавач HLP 5400 (Hitachi) й приймач C30986EQC-02. Параметри передавача:

-  довжина хвилі: 1,3 мкм;

-  вихідна потужність: >5 мВт;

-  ширина спектру: 1 нм;

-  час наростання імпульсу: 0,5 нс;

-  модовий склад: одномодовий;

-  матеріал і структура: InGaAs Р-ДГ;

-  строк служби: 105 років;

-  порогів струм (струм накачки для СВД): 30 мА.

Параметри приймача:

-  спектральний діапазон: 0,9-1,7 мкм;

-  час наростання імпульсу: 1,5 нс;

-  матеріал і структура: InGaAs, p-i-n, ФД:

-  строк служби: 4105 років.

Для підстановки у нерівність приймаємо:

-   дБ;

-   дБ

-   дБ

-   дБ

-   км

-   дБ

-  (-36) (швидкість передачі дорівнює 41,242 Мбіт/с) дБ;

-  Ркод=3 дБ (т.к. код NRZ):

-   дБ

, дБ/км

                           км.

Для задоволення нерівності приймаємо  = 24 км, на котрій буде розташовуватися 12 будівельних довжин оптичного кабелю.

3.3 Розрахунок швидкодії системи

Розрахунок швидкодії системи необхідно провести, щоб перевірити, чи зможуть вибрані компоненти забезпечити необхідну швидкість передачі.

Можливе обмеження швидкості передачі зв'язане з уширенням імпульсів на виході ОВ у порівнянні з їхньою тривалістю на вході, що зумовлене дисперсією у ОВ. Тому кількісною характеристикою швидкодії прийнятий час наростання фронту імпульсу.

          (3.4)

де – швидкодія випромінювача, с;

 – швидкодія приймача, с:

 – результуюча дисперсія, с;

 – міжмодова дисперсія, с;

 – матеріальна дисперсія, с;

 – хвильоводна дисперсія, с;

;

 – дисперсія сигналу в ОВ, пс/нмкм;

 – довжина ділянки, км;

 – ширина спектра випромінювання джерела, нм.

Якщо умова не задовольняється необхідно використати інші, більш швидкодіючі джерела приймачі випромінювання, ОК з меншим значенням дисперсії, знизити швидкість передачі зменшити довжину ділянки.

 нс.

 нс

Допустиме значення часу наростання:

Виконання цієї нерівності показує, що система, котра складається з вибраних елементів працездатна, а її якість й параметри задовольняють усім прийнятим нормам.

4 Вибір траси і прокладання підземного кабелю

Від правильного вибору траси залежить складність спорудження кабельної лінії. її довговічність, а також надійність і безперебійність дії. Тому траса кабельної лінії повинна задовольняти основним технічним умовам; що наведені нижче.

Траса повинна бути по можливості коротшою, топографічні і геологічні умови повинні забезпечувати найменший обсяг земляних робіт і максимальне застосування будівельних механізмів, порубки лісових і лісозахисних насаджень, а також потрави сільськогосподарських культур повинні бути мінімальними. У лісистій місцевості вирубують просіки шириною 6м. корчують пні на всій ширині просіки і роблять планування площі на ширині 3 м.

Трасу вибирають з тієї сторони залізничної колії, на якій розташована переважна кількість лінійних об'єктів і пасажирських будинків.

Кабельну лінію і лінії ВСЛ АБ бажано розташовувати з різних сторін залізничного полотна.

Якщо траса кабелів розташована по одну сторону з діючою ВСЛ АБ, то вона повинна розташуватися за ВСЛ АБ в сторону поля.

На перегонах і малих станціях траса, як правило, повинна знаходитись в межах смуги відведення залізниці, ширина якої складає по 60м в обидві сторони від головки рейки залізничної колії. На окремих ділянках, в особливості при підходах до великих станцій, траса може бути вибрана за межами смуги відведення, коли це технічно і економічно обґрунтовано. Якщо траса проходить поза смугою відведення, то для збереження і нормального утримання кабелю встановлюють охоронну зону по 2 м в обидві сторони від осі прокладеного кабелю. Трасу вибирають за межами території, на якій можливе додаткове укладання колії.

Траса не повинна проходити болотистими місцями і місцями, що часто затоплюються, слід обходити ділянки з агресивними речовинами (вапняні грунти, звалища, шлак, скупчення рідкого гною).

На ділянках з електротягою змінного струму мінімальна відстань до електричного кабелю від контактної мережі визначається на основі розрахунків небезпечних і заважаючих впливів тягового струму на кабельному ланцюзі зв'язку.

Трасу ВОЛС можна вибрати у безпосередній близькості від електрифікованих залізниць, ЛЕП. Оптичний кабель можна підвішувати на опорах контактної мережі електрифікованих залізниць.

При переході кабелю через річку необхідно враховувати особливості річки: інтенсивність судноплавства, наявність лісосплаву, крутизну і характер ґрунту берегів і дна річки, ширину і глибину та ін.

Місце переходу кабелю через річку слід вибирати, як правило, нижче мосту по течії річки. На всіх судноплавних і сплавних річках, незалежно від їхньої глибини, кабелі повинні прокладатися із заглибленням в дно річки. Глибина закладання кабелів повинна бути не меншою

1 м. Кабель ТЗПАПКПЖ 14Ч4Ч0,9

При переході кабелю через судноплавні і сплавні річки, а також через річки шириною більшою 300м передбачається прокладання двох кабелів: одного по мосту, іншого — по дну річки. Трасу підводного кабелю відносять від мосту на відстань не меншу 300 м. Підводні кабелі вибираються з бронею із дроту, а на обох берегах в місцях стику з підземним кабелем монтуються

розгалужувальні муфти, які повинні розташовуватися не ближче 50 м від берега річки. В нашому випадку по дну річки ми прокладаємо кабель типу ТЗПАПКПЖ.

При прокладанні по мосту кабель вкладається в металеві або дерев'яні жолоби оббиті листовою сталлю. Жолоби встановлюються на спеціальних конструкціях мосту. Металеві жолоби повинні бути ізольовані від металевих покривів кабелю.

На схематичному плані вказуються: межі смуги відведення залізниці з ординатами прив'язки їх до головки рейки головного шляху ділянки, високовольтна лінія автоблокування, контури лісів, лук та інших угідь, розташування станцій, переїздів, мостів та інших штучних споруд, зазначаючи їх ординати по трасі, відгалуження залізничних ліній, ЛЕП, русла річок та ін.

Земляні роботи по укладанню кабелю, як правило, повинні виконуватися механізованим способом із застосуванням кабелеукладача. Ручна розробка ґрунту допускається тільки у випадку неможливості або неекономічності застосування механізмів.

Глибина прокладання кабелю в ґрунт залежить від меж зміни температури ґрунту на даній глибині і умов забезпечення безаварійної роботи кабельної лінії. Як правило, глибина прокладання кабелю від 0,9 до 1,2 м. В скелястих ґрунтах кабель прокладають на глибині 0,4 м.

При перетинанні кабельної траси з автомобільними шляхами або залізницями кабель прокладається в азбестоцементних або поліетиленових трубах 100 мм з виведенням їх по обидві сторони від підошви насипу на довжину не меншу 1 м.

Переходи через залізничні колії, якщо ширина підошви не перевищує 35 м. здійснюються способом горизонтального буріння. Кількість труб, що прокладаються, визначається числом кабелів, але повинна бути не меншою двох. (В курсовому проекті прийняти ширину підошви рівну 14 м).

Відстань по вертикалі при цьому повинна бути не меншою 1 м від підошви рейки.

Кабельний перехід через річку поділяється на дві ділянки —- підводну і заплавну. Підводна ділянка розташована нижче горизонту води, заплавна — на обох берегах річки і періодично опиняється нижче горизонту високої води. Земляні роботи і укладання кабелю на заплавній ділянці виконують механізмами, що використовуються на сухопутній трасі, глибина укладання 1-1,2 м .

Кабель під водою вкладають у відкритих траншеях або кабелеукладачами. Розробляють підводні траншеї за допомогою землечерпальних снарядів, землесосів, скреперних установок, а також засобами малої механізації, які використовуються водолазами.

Особлива увага приділяється укріпленню берегів, для запобігання пошкодження кабелю під час льодоходу. Відкоси укріплюють бетонними плитами і каменями.

Виконання переходу під залізничним полотном і через водну перепону показане на рисунках 4.1 та 4.2.

Список літератури:

1.  Правила технічної експлуатації залізниць України. Київ. Транспорт України, 1995

2.  Д.А. Бунин, А.И.Яцкевич. Магистральные кабельные линии связи на железных дорогах. М. Транспорт, 1978

3.  Железные дороги, общий курс. М. Транспорт, 1991

4.  Д.А. Бунин. Провода и кабели в СЦБ и святи. М. Транспорт, 1982

5.  Д.А. Бунин. Проектирование и монтаж узлов связи на кабельных линиях. М. Транспорт, 1969