Проектирование кабельных линий автоматики, телемеханики и связи. 1. Проектирование кабельной сети 1 Состав проекта на строительство кабельной линии связи
 Скачать 412.16 Kb.
|
 оказывает экранирующий эффект рельсов и металлической кабельной оболочки. Общий коэффициент экранирования:=Sp*Sт*Sоб (2.1.3.) где Sp - коэффициент экранирования рельс, зависит от проводимости земли, количества путей электрифицированной железной дороги и имеет разное значение для кабельных линий, расположенных на разном удалении от оси пути. Зависимость коэффициента Sp от ширины сближения "а" для проводимости земли σз=10-2, См/м. При а > 15 метров участках железных дорог Sp находится в пределах 0,45-0,55. Считается, что величина Sp остается постоянной до частот порядка нескольких десятков килогерц.т - коэффициент экранизации от действия различных металлических предметов оценивается величиной Sт=0,65об - коэффициент защитного действия оболочки кабеля, зависит от соотношения активного и индуктивного сопротивлений цепи "оболочка кабеля - земля" и весьма сложно определяется на практике. Ориентировочно можно считать, что на частоте f=50 Гц: Sоб = 0,1 Расчеты: Участок А-В lр=16 км; а=10 м; σз=8*10-2 См/м;  =7.31*10-4 Гн/кмм=0.5*0.65*0.1=3.25*10-220=314.16*600*7.31*10-4*16*3.25*10-2=71,65 BУчасток В-Г lр=15 км; а=10 м; σз=8*10-2 См/м;  =7.31*10-4 Гн/кмм=0.5*0.65*0.1=3.25*10-2U20=314.16*600*7.31*10-4*15*3.25*10-2=67,17 B Участок Г-Е lр=13 км; а=10 м; σз=3*10-1 См/м;  =6*10-4 Гн/кмм=0.5*0.65*0.1=3.25*10-220=314.16*600*6*10-4*13*3.25*10-2=47,74 BУчасток Е-И lр=30 км; а=10 м; σз=3*10-3 См/м;  =10.6*10-4 Гн/кмм=0.5*0.65*0.1=3.25*10-220=314.16*600*10,6*10-4*30*3.25*10-2=194,75 BУчасток И-Л lр=23 км; а=10 м; σз=4*10-4 См/м;  =12.61*10-4 Гн/кмм=0.5*0.65*0.1=3.25*10-220=314.16*600*12,61*10-4*23*3.25*10-2=177,7 BТак как значение опасного напряжения не превышает 200 В ни на одном участке дополнительных мер не принимаем. 2.2 Расчёт мешающих влияний. Величины мешающих напряжений и токов за счёт внешних влияний определяются для неуплотненных цепей оперативно-технологических связей, поскольку спектральная плотность влияющих токов или напряжений - наибольшая в области тональных частот. Кроме того, на частотах в диапазоне естественной речи человека экранирующее действие металлических оболочек кабеля меньше, чем в диапазоне более высоких частот. Мешающее влияние оценивается псофометрическим средневзвешенным напряжением между проводами в конце усилительного участка телефонной цепи при нормальном режиме работы тяговой сети. Расчёт выполняется на одной из определяющих частотах, находящейся в пределах от 7 до 41 гармоники тягового тока;  ; мВ (2.2.1)где fк - частота к-й гармоники тягового тока; Мк - взаимная индуктивность между контактным проводом и жилой кабеля для к-й гармоники, Гн/км. Рассчитываемся по формуле (2.1.2)к - ток к-й гармоники тягового тока, А (для данного проекта равный 0.8): ρк - коэффициент акустического воздействия к-й гармоники (для данного проекта равный 1.035); ηк - коэффициент чувствительности цели к помехам (для данного проекта равный 0.72*10-3);р - коэффициент экранирования рельс (см. формулу 2.1.3);об - коэффициент экранирования оболочки кабеля в тональном спектре (применять равным 0,02);рср - длина среднего участка сближения принять равной длине усилительного участка. Результирующее напряжение шума на всей длине диспетчерского круга определяется по формуле:  В (2.2.2.)где  В (2.2.3.)Расчеты. Участок А-В lр=16 км; а=10 м; σз=8*10-2 См/м; =7.31*10-4 Гн/кмм=0.5*0.65*0.1=3.25*10-2ш=2*3,14*850*7,31*10-4*0.8*1.04*0.72*10-3*0.5*0.02*8=3.23*10-4, мВУчасток В-Г lр=15 км; а=10 м; σз=8*10-2 См/м; =7.31*10-4 Гн/кмм=0.5*0.65*0.1=3.25*10-2Uш=2*3,14*850*7,31*10-4*0.8*1.04*0.72*10-3*0.5*0.02*7,5=3.03*10-4, мВ Участок Г-Е lр=13 км; а=10 м; σз=3*10-1 См/м; =6*10-4 Гн/кмм=0.5*0.65*0.1=3.25*10-2Uш=2*3,14*850*6*10-4*0.8*1.04*0.72*10-3*0.5*0.02*6,5=1.25*10-4, мВ Участок Е-И lр=30 км; а=10 м; σз=3*10-3 См/м; =10.6*10-4 Гн/кмм=0.5*0.65*0.1=3.25*10-2ш=2*3,14*850*10,6*10-4*0.8*1.04*0.72*10-3*0.5*0.02*15=5.08*10-4, мВУчасток И-Л lр=23 км; а=10 м; σз=4*10-4 См/м; =12.61*10-4 Гн/кмм=0.5*0.65*0.1=3.25*10-2ш=2*3,14*850*12,61*10-4*0.8*1.04*0.72*10-3*0.5*0.02*11,5=4.64*10-4, мВРезультирующее напряжение шума на всей длине диспетчерского круга определяется по формуле:   =8.274*10-4 ВТак как мешающие напряжения не превышают 1 мВ дополнительных мер по защите кабельной линии связи не принимаем. 3. РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ СВЯЗИ НА ПЕРЕГОНЕ. Скелетная схема является основным документом для монтажа магистрального кабеля. На ней показывается взаимное расположение всех объектов связи и СЦБ, а также устраиваемые к ним ответвления с условным изображением необходимой кабельной арматуры. Скелетная схема для, заданного перегона строится на основе схемы организации связи и цепей СЦБ рис. В данном случае на этом перегоне имеются следующие объекты связи и СЦБ: пассажирские здания станций Г и Д (ПЗ); здание службы пути - в нашем случае помещение для обогрева на перегоне (П); релейный шкаф выходных светофоров станции (Рш - Вх); релейный шкаф проходного светофора (Рш - С); релейный шкаф автоматической переездной сигнализации (Рш - АПС); квартира электромеханика СЦБ и связи (ЩН); пост секционирования контактной сети (ПСКЦ); остановочный пункт пригородных поездов (ОП); будка дежурного по переезду (ПБ). На станции "Г" пост ЭЦ располагается в пассажирском здании, а на станции "Д" - в отдельном здании. Координаты и сторонность размещения различных объектов связи и СЦБ указываются согласно инженерно-техническим изысканиям. Пункты, в которые заводятся все или отдельные виды связи, определяются характером размещаемых в них объектов. В пассажирское здание или пост ЭЦ, где размещаются обычно все служебные станционное помещения, заводятся все виды отделенческой связи. В релейные шкафы сигнальных точек автоблокировки или переезда заводится перегонная связь, что при необходимости позволяет организовать на перегоне временный обслуживавши раздельный пункт. Ответвления цепей ОТС осуществляется шлейфом или параллельно; цепи автоматики всегда ответвляются шлейфом. При вводе шлейфом пара жил этой цепи в месте ответвления разрезается и выводится из кабеля к аппаратуре промпункта, а за тем снова возвращается в кабель. Сквозного пути по кабелю для разговорных или сигнальных токов, минуя аппаратуру промпункта, нет. При параллельном вводе от пары жил кабеля делается отпай к аппаратуре промпункта. Разговорные токи по цепи ОТС протекают прямо и с ответвлением к абоненту. На станциях, где нет усилительных пунктов НУП, ОУП, все цепи ОТС заводятся в пассажирское здание с устройствами автоматики или пост электрической централизации шлейфом. На тех же станциях, где находятся усилительные пункты, ответвления от магистрального кабеля на пост ЭЦ иди в пассажирское здание с устройствами автоматики, как правило, не делают, а необходимые цепи связи и автоматики передают от усилительного пункта кабелем вторичной коммутации. Аналогично поступают и в том случае, если линейные объекты располагаются друг от друга на расстояниях менее 100 метров. Ответвление делается лишь к ближайшему к кабельной магистрали объекту. Для передачи требуемых цепей к следующим объектам прокладывается кабель вторичной коммутации. Скелетная схема кабельной линии на перегоне изображена на рис. Схема организации связи двухкабельная, однополосная, четьрехпроводная, уплотняемая аппаратурой К-бОП. Оба кабеля приняты одинаковой емкости типа МКПАБ 7*4*1.05+5*2*О.7+1*0.7, содержащие четверки для организации ВЧ и НЧ связей, а также сигнальные пары для цепей СЦБ. Для организации ответвлений от кабельной линии к объектам связи или СЦВ применяют разветвительные муфты РМ, которые желательно размещать на месте соединительной муфты, устанавливаемой на стыке строительных длин магистрального кабеля. Однако, если место требуемого ответвления находится более, чем в 100 метрах от ближайшего стыка строительных длин кабеля, то в месте ответвления монтируют врезную разветвительную муфту. Ответвления к линейным объектам, расположенным друг от друга на расстоянии менее 100 метров, следует объединять, т.е. ответвления от магистрального кабеля организуют лишь до одного из объектов, а все остальные близлежащие объекты подключаются к линии связи с помощью кабелей вторичной коммутации. Аналогично поступают и на станциях: передача цепей связи станционным объектам производится с помощью кабелей вторичной коммутации от вводно-коммутационных устройств усилительных пунктов, а при их отсутствии - от вводно-кабельных устройств, размещаемых в помещении дежурного по станции. Разветвительные муфты, устанавливаемые на стыках строительных длин магистрального кабеля, имеют двойную нумерацию. Первое число означает порядковый номер соединительной муфты, а второе после букв РМ - номер разветвительной муфты по порядку, в пределах от одного усилительного пункта до другого. Врезные муфты, устанавливаемые не на месте соединительных, обозначаются просто РМ8, т.е. восьмая по порядку разветвительная муфта. Для герметизации кабеля при содержании его под постоянным избыточным давлением устанавливают газонепроницаемые муфты перед оконечными вводными устройствами в усилительные пункты и в начале каждого ответвления от магистрального кабеля. Прямая соединительная муфта в этом случае одновременно используется для подкачки воздуха под металлическую оболочку магистрального кабеля. Для этого в муфте просверливают отверстие и впаивают ниппель, к которому подводится трубопровод со сжатым воздухом. Аппаратура для содержания кабеля под давлением размещается при этом в контейнере НУПа. Для стандартизации проведения монтажных и ремонтных работ все кабели ответвлений и их аппаратура имеют определенную нумерацию. Кабели, ответвляющиеся от KI, получают номера 3 и 5. Если ответвляется больше двух кабелей, то они получают номера За, 36, 5а, 56 и т.д. От кабеля К2 ответвляются кабели 4 и 6. Боксам, которыми заканчиваются кабели ответвлений, присваиваются двузначные номера: первая цифра соответствует номеру кабеля ответвления, вторая - типу. Соединительные и газонепроницаемые муфты на кабелях ответвлений нумеруются по тому же принципу, что и боксы: первая цифра - номер кабеля ответвления, вторая - для соединительных муфт - 2, газонепроницаемых - 3. Разветвительные муфты имеют номера 34 и 54 на ответвлении от кабеля K1; 44 и 64 - на ответвлении от К2. В том случае, когда ответвление имеет более двух разветвительных муфт на одном кабеле, их нумеруют 34а, 346, 54а, 546 для ответвлений от KI и т.д. Боксы, устанавливаемые в релейных шкафах или релейных помещениях, на скелетной схеме кабеля заштриховываются. Строительная длина кабеля составляет 425 метров. Требуемая ёмкость и длина кабеля рассчитываются для каждого объекта связи и СЦБ в соответствии с числом ответвляющихся цепей и удаленностью объекта от трассы кабельной магистрали. При этом следует руководствоваться следующими основными положениями: На устройство вводов дополнительно расходуется кабель в пределах: ОУП, пост ЭЦ, ПЗ или тяговая подстанция - 20 метров; остановочный пункт, будка на переезде, линейно-путевое здание, квартира электромеханика - 5 метров, релейный шкаф сигнальной установки автоблокировки или переездной сигнализации, ПСКЦ -3 метра. При прокладке кабеля через водоёмы дополнительный расход кабеля принимается в размере 14% от длины кабеля по трассе Емкость кабеля выбирается, исходя из количества физических цепей в ответвлении плюс запас в количестве 10-15% от ожидаемой ёмкости.  Рис.3.1. Схема организации связи на перегоне. 4. ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ СВЯЗИ 4.1 Выбор волоконно-оптических систем передачи. При проектировании трактов оптической связи необходимо в первую очередь принять оптимальное решение по выбору волоконно-оптической системы передачи. В настоящее время в волоконно-оптических системах передачи общего пользования применяется унифицированная каналообразующая аппаратура цифровых систем передачи различных ступеней иерархии. Системы передачи с частотным разделением каналов связи по оптическим кабелям еще не нашли практического применения, что связано с определенными трудностями в обеспечении качественных показателей линейного тракта. В настоящее время созданы следующие системы передачи: "Соната-2". "Сопка - 2" с аппаратурой ИКМ - 120; "Сопка - 3" и "Соната-Зм" с аппаратурой ИКМ - 480; "Соната - 4" и "Соната - 4м" с аппаратурой ИКМ - 1920. Для данного курсового проекта буду использовать систему передачи “Соната-2” с аппаратурой ИКМ-480 (описание - табл. 4.1) Табл. 4.1
4.2 Выбор оптического кабеля связи. Оптические кабели (ОК) содержат 4, 8 и 16 волокон. Волокна классифицируются на ступенчатые, градиентные и одномодовые и используются на длинах волн 0,85. 1,3 и 1.55 мкм. Кабели могут изготовляться с металлическими элементами (оболочки, оплетки, армирующие стержни) и без них. Достоинствами ОК без металлических элементов являются существенно меньшие габаритные размеры и масса. Выбор ОК осуществляется на основе: заданного числа каналов магистральной связи и типа аппаратуры связи; назначения кабеля. В соответствии с заданным числом каналов магистральной связи и типом волоконно-оптической системы передачи следует определить число волокон ОК. При использовании цифровой системы - передачи ИКМ-120 для организации 245 двусторонних каналов связи необходимо шесть волокон в ОК: три - для организации 245 каналов связи в прямом, и три - в обратном направлении. Исходя из типа системы передачи, типа оптического волокна и значения рабочей длины волны (λ, мкм), (см. табл. 4.1.1), выбирается марка кабеля: ОК - линейный оптический многомодовый волны 0,85 мкм; Маркировка оптического кабеля связи может быть записана условно в следующем виде: ОК-50-2-5-8 где 50- диаметр сердечника 50 мкм. - номер разработки конструкции данного типа оптического кабеля; -максимальное затухание оптического волокна, дБ/км; - число оптических волокон; Строительная длина 2000 м, 4.3 Расчет параметров световодов. Важной характеристикой световода является числовая апертура NA, представляющая собой синус максимального угла падения φпад лучей на торец световода, при котором в световоде луч на границу "сердцевина-оболочка" падает под критическим углом φкр. Если значение угла падения φпад ≥ φкр то в световоде происходит полное внутреннее отражение луча. Следовательно NA=n1cos φкр= |