Отчёт по ПРК (Системы ЖАТС) Тюрина 28т. Станции

• Название: Станции
• Дата: 11.09.2022
• Размер: 482.49 Kb.
• Имя файла: Отчёт по ПРК (Системы ЖАТС) Тюрина 28т.docx
• Тип: Документы; #671306

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Омский государственный университет путей сообщения»

(ОмГУПС (ОмИИТ))


Кафедра


РАСЧЁТ СЕТЕЙ ПОЕЗДНОЙ И СТАНЦИОННОЙ РАДИОСВЯЗИ

ОТЧЁТ

по практической работе

по дисциплине «Системы железнодорожной автоматики, телемеханики и связи»



Студент гр. 28т

___________ Тюрина А.С.

Руководитель –

преподаватель кафедры «ТРСиС»

__________ Громов А.Н.

«___»___________2022 г.







Омск 2022

1 Описание выбранного участка трассы

В данной работе расчёты производятся для трассы Гороблагодатская – Ляля. Карта рассматриваемого участка железной дороги представлена на рисунке 1.1.



Рисунок 1.1  Карта участка железной дороги Гороблагодатская – Ляля

Рассматриваемый участок находится в Свердловской области, имеет общую протяжённость 125 км и содержит в себе 12 станций. Участок принадлежит Свердловской железной дороге.

Перечень станций трассы Гороблагодатская – Ляля с указанием расстояния между ними представлен в таблице 1.1.

Таблица 1.1  Станции участка железной дороги Гороблагодатская – Ляля

№ п/п	Название станции	Расстояние между станциями, км
1	2	3
1	Гороблагодатская	
2	Кушва	3
3	Благодать	7
4	Верхняя	7
5	Промежуток	15
6	Выя	14
7	Платина	15
8	Карелино	14
9	Косолманка	11
10	Обжиг	6
11	Верхотурье	13
12	Ляля	20

2 Расчёт дальности связи в сетях ПРС-С гектометрового диапазона волн

2.1 Дальность действия радиосвязи между РС и РВ

Дальность действия радиосвязи между стационарными и локомотивными (возимыми) радиостанциями при применении направляющих линий определяется по формуле:

(2.1)

где r – дальность действия радиосвязи, км;

А_прд – выходной уровень сигнала передатчика радиостанции, дБ; для радиостанций, используемых на железнодорожном транспорте А_прд = 148 дБ.

u_мин – минимально допустимый уровень полезного сигнала на входе приемника радиостанции, дБ;

А_пер – переходное затухание между направляющей линией и антенной возимой радиостанции, дБ;

∑а_ст, ∑а_лин, ∑а_лок – затухание сигнала в стационарных, линейных и локомотивных устройствах соответственно, дБ;

α_н – постоянная затухания направляющей линии на перегоне, дБ/км.

2.2 Минимально допустимый уровень полезного сигнала

Минимально допустимый уровень полезного сигнала определяется по формуле:

(2.2)

где u_п – квазипиковое значение напряжения, дБ, радиопомех на уровне интегральной вероятности 0,8 на входе приемника радиостанции при максимальных значениях потребляемого локомотивом тока и нормальных условиях погоды (отсутствие изморози, инея, гололеда и других отложений на направляющих линиях и проводах контактной сети);

К_доп = 6 дБ – минимально допустимое отношение сигнал/помеха на входе приемника, при котором должно обеспечиваться необходимое качество разборчивости речи (под сигналом должно пониматься его среднее значение):

К_и – коэффициент, характеризующий глубину волнообразного изменения напряжения сигнала по отношению к среднему его значению (на участках с электрической тягой К_и = 6 дБ).

Значения u_п и u_мин для стационарных и возимых радиостанций при наличии на локомотивах помехоподавляющих устройств для выбранного участка железной дороги представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Параметры возимых и стационарных радиостанций

Вид направляющей линии	Уровень радиопомех uп на входе приемника радиостанции, дБ		Минимальный уровень полезного сигнала uмин на входе приемника радиостанции, дБ
	Возимой	Стационарной	Возимой	Стационарной
1. Электрическая тяга переменного тока 25 кВ
1.2. Провода ДПР, подвешенные с разных сторон путей	60	56	72	68

2.3 Переходное затухание между направляющей линией и антенной возимой радиостанции

Переходное затухание между направляющей линией и антенной возимой радиостанции А_пер и постоянная затухания направляющей линии α_н представлены в таблицы 2.2.

Таблица 2.2  Переходное затухание и постоянная затухания между направляющей линией и антенной

Тяга	Тип направляющей линии	Апер, дБ	αн, дБ/км
Электрическая переменного тока 25 кВ	с разных сторон путей	35	4

2.4 Суммарное затухание сигнала ПРС в стационарных устройствах

Суммарное затухание сигнала ПРС в стационарных устройствах должно определяться по формуле:

(2.3)

где α_ф – постоянная затухания фидера, дБ/м. Для коаксиальных кабелей, применяемых в радиостанциях ПРС, α_ф = (0,7 - 0,8)102 дБ/м на частоте 2130 кГц;

l_ф – длина фидера, соединяющего радиостанцию с согласующим устройством, 50 м;

α_су = 1,5 дБ – затухание, вносимое согласующим устройством стационарной радиостанции;

α_в – затухание, вносимое схемой возбуждения направляющих проводов, дБ. В случае непосредственного присоединения стационарной радиостанции к направляющим проводам α_в практически равно нулю;

α_он = 5 − 6 дБ – концевое затухание на ближнем конце при синфазном возбуждении направляющих линий. Должно учитываться только при возбуждении однопроводного волновода и воздушной линии связи;

К_р = 3 дБ – коэффициент, учитывающий, что высокочастотная энергия распространяется по направляющей линии в обе стороны от места присоединения стационарной радиостанции; в случае возбуждения направляющей линии в месте анкеровки К_р = 0 дБ.

Произведём расчёт суммарного затухания сигнала ПРС в стационарных устройствах:

2.5 Суммарное затухание сигнала ПРС в линейных устройствах

Суммарное затухание сигнала ПРС в линейных устройствах определяется по формуле:

(2.4)

где α_тп = α_р = 1 дБ – затухания, вносимые соответственно схемами высокочастотных обходов тяговой подстанции и разъединителей, учитываются только для тех перегонов, в направлении которых расположены тяговая подстанция или разъединители;

α_д = 2,5 дБ – затухание, вносимое нарушением однородности двухпроводной направляющей линии; учитывается при противофазном возбуждении проводов ДПР в случае, когда один из проводов переходит на противоположную сторону пути;

α_п − затухание, вносимое изменением сторонности направляющей линии; α_п = 0,7 дБ при воздушном переходе, α_п = 2,5 дБ при кабельном переходе проводов с использованием согласующих контуров или линейных трансформаторов;

n – число переходов направляющих линий в пределах перегона (n = 4);

α_тр – затухание, вносимое силовым трансформатором при высокочастотной обработке; α_тр = 0,1 дБ – при включении высокочастотных заградителей в месте отпая от направляющей линии; при включении заградителей у силового трансформатора αтр должно определяться по графикам рис 2.1 в зависимости от длины проводов l_тр, которыми трансформатор должен подключаться к направляющей линии ( ).

m – число обрабатываемых трансформаторов на перегоне (m = 3).



Рисунок 2.1  Зависимость затухания от длины проводов

На рисунке 2.1 линия под номером 1 для трёхфазных трансформаторов, а линия 2 – для однофазных трансформаторов.

Произведём расчёт суммарного затухания сигнала ПРС в линейных устройствах:

2.6 Суммарное затухание сигнала ПРС в локомотивных устройствах

Суммарное затухание сигнала ПРС в локомотивных устройствах определяется по формуле:

(2.5)

где α_су = 1,5 дБ – затухание, вносимое согласующим устройством возимой радиостанции;

К_пе = 12 дБ – коэффициент, учитывающий уменьшение к.п.д. возимой антенны подвижных единиц (дрезины, автомотрисы и т.д.) из-за уменьшения их длины и высоты по сравнению с типовой антенной. Для антенн электровозов и тепловозов К_пе = 0 дБ.

Произведём расчёт суммарного затухания сигнала ПРС в локомотивных устройствах:

2.7 Получение значения дальности действия радиосвязи РС и РВ

На основе полученных ранее данных рассчитаем по формуле (2.1) значение дальности радиосвязи РС и РВ:

3 Расчет дальности связи в сетях ПРС-С диапазона метровых волн

При расчете радиоканала ПРС дальность связи определяется в направлении от стационарной радиостанции к радиостанции подвижного объекта, поскольку условия приема сигналов на подвижном объекте значительно хуже, чем на стационаре из-за более высокого уровня помех.

Уровень сигнала, дБ, на входе приемника подвижного объекта определяется по формуле:

(3.1)

где – уровень напряженности поля, отсчитываемый по соответствующей базовой кривой распространения для заданного расстояния, мкВ/м;

– коэффициент мощности, дБ, учитывающий отличие мощности передатчика от мощности в 1 Вт;

– высотный коэффициент, дБ, учитывающий отличие произведения высот установки антенн от 100 м²;

– коэффициент, учитывающий тип трассы, дБ;

– коэффициенты усиления стационарной и возимой антенн, дБ;

– затухания на фидерах, дБ;

– коэффициент экранирования, учитывающий ослабление напряженности поля, вызванное влиянием металлической крыши и различного оборудования около возимой антенны, дБ;

– коэффициент, учитывающий преобразование напряженности поля ВЧ сигнала в напряжение в точке соединения приемной антенны с фидером, 10 дБ;

– коэффициент ослабления напряженности поля контактной сетью; для однопутного участка = 1 дБ, для двухпутного = 2 дБ;

– коэффициент, учитывающий наличие интерференционных волн в пространстве, дБ;

– коэффициент, учитывающий колебания напряженности поля из-за изменения рефракции в тропосфере, дБ;

– коэффициент, учитывающий медленные колебания напряженности поля вследствие изменения рельефа местности.

Дальность связи рассчитывается исходя из условия ≥ в такой последовательности:

1) задается минимально допустимое напряжение полезного сигнала на входе приемника возимой радиостанции (17 дБ);

2) из формулы выше определяется значение напряженности поля Е₂, считая U₂ = U_2мин:

(3.2)

По найденному значению Е₂ и базовым кривым 1 и 2 (рисунок 3.1) определяется дальность связи r. Расстояние r отсчитывается по прямой линии.



Рисунок 3.1 – Базовые кривые распространения

Кривые приведены для следующих условий: h₁h₂ = 100м² – произведение высот установки стационарной и локомотивной антенн над поверхностью земли; Р₁ = 1 Вт – мощность передатчика; G = 0 дБ – коэффициент усиления передающей антенны по отношению к полуволновому вибратору; = 0 дБ – затухание в фидере, соединяющем передатчик с антенной; индекс преломления воздуха соответствует стандартной атмосфере (∆N = – 40); = 0 дБ – коэффициент ослабления напряженности поля контактной сетью. Расстояние r отсчитывается по прямой линии

Кривая 1 соответствует случаю, когда направление распространения радиоволн совпадает с направлением трассы железной дороги, а кривая 2 – когда не совпадает. Направление распространения радиоволн совпадает с направлением трассы железной дороги в том случае, когда секущая составляет < 45⁰ с трассой ж/д.

3.1 Определение типа трассы

Свердловская область занимает два крупных природных комплекса. Западная часть области расположена в пределах Среднего и Северного Урала, а восточная часть лежит на западной окраине Западно-Сибирской низменности. На восточных склонах Уральских гор простираются горы, которые в среднем достигают высоты от 700 до 800 м, эта часть области напоминает скорее плоскогорье с холмами.

Таким образом, можно сделать вывод, что данная трасса имеет 3 тип. Основные характеристики данного типа трассы представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Параметры 3 типа трассы радиосвязи

Тип трассы	Характеристика препятствия и его расположение на трассе	Глубина закрытия трассы, hг, м	Общая протяженность закрытия трассы, ∑l1/l2,%	Расстояние до препятствия, км
				от передат чика, rсп	от приемникаrлп
3	Протяженный холм (начало, середина, конец трассы), гора в середине, холм в конце трассы; гора и холм в середине, холм в конце	20-30	35-45	2,2-4	0,75-1,3

Каждый тип трассы при расчетах характеризуется коэффициентом α_Т, который учитывает отличие условий распространения радиоволн на конкретной трассе радиосвязи от условий, при которых снимались базовые кривые. Значения α_Т для каждого типа трасс приведены ниже в таблице 3.2.

Таблица 3.2 – Зависимость α_Т от коэффициента сложности трассы



3.2 Определение поправочных коэффициентов

Примем высоту установки стационарной антенны 20 метров, а возимой – 6 метров. Мощность передатчика 10 Вт.

Коэффициент мощности (дБ), учитывающий отличие мощности передатчика P от мощности 1 Вт, определяется по формуле:

(3.3)

Рассчитаем:

Высотный коэффициент М, дБ, учитывающий отличие произведения высот установки антенн от 100 м², определяется по формуле:

(3.4)

Рассчитаем:

Затухания, вносимые фидерами стационарной и возимой антенн при затухании фидера 0,16 дБ/м и длинах 24 метра и 6 метров для стационарной и возимой соответственно:

Преобразование напряженности поля ВЧ сигнала в напряжение в точке соединения приемной антенны с фидером учитывается коэффициентом , который равен 10 дБ для фидера с волновым сопротивлением 75 Ом и 12 дБ для фидера с волновым сопротивлением 50 Ом.

Коэффициент экранирования определяется по таблице 3.3.

Таблица 3.3 – Коэффициенты экранирования

Подвижный объект	Место расположения антенны на крыше объекта	Кэ, дБ, антенн
		четверть волнового петлевого вибратора	низкораспо- ложенной АЛ/2	Диско- конусной АЛП/2
1	2	3	4	5
Электровозы:	Над прожектором в середине секции Над прожектором в середине крыши - На крыше головного вагона В свободной части металлической крыши Вблизи экранирующих предметов
переменного		4	8	3
тока;		5	8	3
постоянного
тока		3	6	2
Тепловозы		2	2,5	0
Электро- и
дизель-поезда		2	2,5	0
Дрезины и
автомотрисы
		2	2	0
		8	8	8
Вагоны		0	2	0

3.3 Определение вероятностных коэффициентов, учитывающих флюктуацию сигнала

Коэффициент учитывает наличие интерференционных волн в пространстве.

Коэффициент учитывает медленные колебания напряженности поля вследствие изменения рельефа местности, который определяется по графику на рисунке 3.2.

Коэффициент учитывает колебания напряженности поля (суточные и сезонные) из-за изменения рефракции в тропосфере.

В расчетах значения этих коэффициентов берутся при вероятности 0,9, с тем, чтобы обеспечить качество связи не ниже удовлетворительного. При этом = 5,0 дБ, = 1,8 дБ. График для определения , представлен на рисунке 3.3.



Рисунок 3.2 – Зависимость коэффициента от типов трасс и вероятностных уровней



Рисунок 2.3 – Зависимость коэффициентов , от вероятности уровней

3.4 Расчёт дальности связи между стационарной и возимой радиостанциями

Значения , которое следует использовать при расчётах, приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 – Минимально допустимый уровень полезного сигнала

Условия эксплуатации радиосредств	U2МИН, дБ
	66РТМ-А2-ЧМ	УПП2
Участок с тепловозной тягой Электрифицированный участок на постоянном токе при скорости движения, км/ч: до 120 более 120 Электрифицированный участок, на переменном токе: европейской части РФ азиатской части РФ То же при автономной тяге: европейской части РФ азиатской части РФ	4 10 14 18 15 23 18	2 8 12 14 12 16 14

Рассчитаем значение напряженности поля Е₂:

По рисунку 3.1 определяем дальность связи r. При полученном значении напряженности поля дальность связи равна примерно 7 километрам.

4 Расчет канала станционной радиосвязи

4.1 Расчёт дальности радиосвязи между РС и РВ

В основу расчета дальности станционной радиосвязи положены графические зависимости напряженности электромагнитного поля от расстояния при заданных высотах установки, передающей h₁ и приемной h₂ антенн. Ожидаемая дальность радиосвязи определяется по кривым на рисунке 4.1 для заданных высот установки антенн h₁ и h₂ и заданного значения в точке приема.



Рисунок 4.1 – Базовые кривые распространения

Значение определяется по формуле:

(4.1)

где – значение полезного сигнала на входе приемника (таблица 4.1);

– сумма поправочных коэффициентов;

– сумма коэффициентов усиления.

Таблица 4.1 – Минимально допустимый уровень сигнала

Участок	u2min, дБ	u2min, мкВ
Неэлектрифицированный	4	1,5
Электрифицированный:
на постоянном токе	6	2
на переменном токе	14	5

Сумма поправочных коэффициентов:

(4.2)

где – коэффициент ослабления поля в результате потерь энергии в антенно-фидерных устройствах передатчика и приемника;

= 8 дБ – коэффициент ослабления поля контактной сетью;

= 9дБ – коэффициент ослабления поля корпусом локомотива;

= -9дБ – коэффициент ослабления поля в результате интерференции сигнала;

= 0 – поправочный коэффициент мощности для УПП-2 в режиме полной мощности.

Расчёт:

По графику на рисунке 4.1 определяем расстояние (r = 5,5 км).