Трасса кабельной магистрали прокладывается по наиболее короткому пути. Трасса выбирается с учетом того, чтобы число переходов через железную дорогу было минимальным, а необходимые переходы устраивались в местах с меньшим количеством путей.

При переходе кабеля через реку учитываются особенности этой реки. Если река судоходна или ее ширина превышает 300 м, то предусматривается прокладка двух кабелей для каждого магистрального: одного по мосту, а другого - по дну реки на расстоянии 300 м от моста.

На перегонах трасса кабельной магистрали прокладывается в пределах полосы отвода железной дороги, ширина которой составляет по 60 м в обе стороны от головки рельса.

Если на участке имеется высоковольтная линия автоблокировки, то трасса кабельной линии располагаются вдали от высоковольтной линии, на противоположной стороне железной дороги.

Участок проектируемой железной дороги приведен на листе 2 альбома чертежей.

4. Расчет влияний контактной сети и высоковольтных линий передачи на кабельные линии

4.1.1 Расчет опасного влияния от контактной сети переменного тока

Опасные влияния обусловлены в основном рабочими токами частотой f=50 Гц.

Для вынужденного режима опасные напряжения в цепях связи необходимо вычислять при всех практически возможных вариантах включения тяговых подстанций.

Длина рассчитываемого участка составляет 11 км, следовательно, расчет произведём по формуле

где - угловая частота для гармоники ( = 2.50. рад.), Гц;

- модуль взаимной индукции между двумя однопроводными цепями на частоте 50 Гц, Г/км;

kф - коэффициент формы кривой влияющего тока тяговой сети (kф=1,15);

- длина сближения линии связи с влияющей линией (=11 км), км;

Iэ.в.р. - эквивалентный влияющий ток при вынужденном режиме работы тяговой сети, А;

s - коэффициент экранирующего действия (для кабельной линии связи s=sp. sоб).

Величина эквивалентного тока Iэ.в.р. на длине сближения при вынужденном режиме работы, А

Iэ.в.р .= Iрез. km

где Iрез - результирующий нагрузочный ток расчётного плеча питания при вынужденном режиме работы тяговой сети, А;

km - коэффициент, характеризующий уменьшение эквивалентного тока Iэ.в.р по сравнению с нагрузочным током Iрез. Величина его зависит от количества поездов, одновременно находящихся в пределах расчётного плеча питания (при вынужденном режиме)

где m - количество поездов, одновременно находящихся в пределах плеча питания тяговой сети при вынужденном режиме (по заданию m=7);

lт - длина плеча питания тяговой сети при вынужденном режиме работы (lт= 60 км), км;

lн - расстояние от места расположения тяговой подстанции до начала участка, повреждённого влиянию(lн = 0 км, lн = 49 км).

В соответствие с заданием, на участке кабельная магистраль Щучье Озеро - Бисертский Завод - Свердловск подвержена влиянию тяговой сети переменного тока.

Тяговые подстанции переменного тока располагаются таким образом, чтобы, согласно нормам, длина тягового участка находилась в пределах от 40 до 60 км.

Определим М50 по графику из [1]:

при =50 м, =0.08 См/м и f=50Гц, 450•10-6 Гн/км.

Определим Sp, Sоб:

=0,55 - коэффициент экранирующего действия рельсов из [2];

=0,077 - коэффициент экранирующего действия оболочек кабеля на частоте 50 Гц из [2].

Произведём расчёт для lн = 0 км, при временно отключенной второй подстанции участка.

Подставив данные в формулы (4.1)-(4.3), получим:

=1;

А;

1,15.50.2..450.3000.0,042.11.10-6 = 227,2 В.

Произведём расчёт для lн = 49 км, при временно отключенной первой подстанции участка.

Подставив данные в формулы (4.1)-(4.3), получим:

= -7,98;

А;

1,15.50.2..450.(-23940).0,042.11.10-6 = -1798,15 В.

4.1.2 Расчет мешающего влияния от контактной сети переменного тока

Величина напряжений шума Uш в двухпроводных телефонных цепях может быть вычислена

где pk - коэффициент акустического воздействия на частоте k - й гармоники (pk = 0,955);

коэффициент чувствительности телефонной цепи к помехам ( = 1,3.10-3);

Ik - эквивалентный ток k - й гармоники.

Величину напряжений шума будем рассчитывать для f=750 Гц, для 15 гармоники.

Подставив данные в формулы (4.4), получим:

Uш = 103 . 4712,39.270 . 10-6 . 1,8 . 0,955 . 1,3 . 10-3 . 0,04235 . 5,5 = 0,662278 В.

4.2 Мешающее влияние ЛЭП с изолированной нейтралью

По заданию линия связи на участке Щучье Озеро - Бисертский Завод - Свердловск подвержена влиянию линии электропередачи (ЛЭП) с изолированной нейтралью (10 кВ, Iф экв = 0,9 А).

Воздушные ЛС подвержены магнитному и электрическому влияниям со стороны ЛЭП. Все кабели с металлическими оболочками, а при прокладке в земле - и с неметаллическими, вследствие экранирующего действия оболочек и земли подвержены только магнитным влияниям.

Основными факторами, определяющими степень влияния ЛЭП на ЛС, кроме влияющих напряжений и токов, являются ширина, длина и характер сближения этих линий, а также проводимость грунта и параметры цепей связи.

Напряжение шума, обусловленное магнитным влиянием фазовых проводов, мВ

где Iф.экв. - эквивалентное значение фазового тока ЛЭП (Iф.экв= 0,9 А), А;

все параметры, входящие в формулу (4.5) определяются при f=800 Гц;

Z(123-А)ср= . М(123-А)ср - усреднённое значение модуля взаимного сопротивления между однопроводной ЛС и симметричной трёхфазной ЛЭП;

М(123-А)ср - усреднённое значение коэффициента взаимной индукции между симметричной трёхфазной ЛЭП и однопроводной ЛС;

k1ф - поправочный коэффициент, принимаемый в расчётах равным 0,95;

l/ - длина усилительного участка ЛС до начала сближения с ЛЭП (l/ = 0 км), км;

lэ - общая длина сближения в пределах усилительного участка (lэ = 11 км), км;

l - длина усилительного участка (l= 11 км), км;

p - коэффициент экранирования заземлённых проводов при электрическом влиянии (p = 0,7);

q - коэффициент экранирования сплошного ряда деревьев при электрическом влиянии ЛЭП (q = 0,7);

- коэффициент чувствительности телефонной цепи к помехам (=1,3.10-3).

Если выполняется соотношение

то величину эквивалентного сближения на i-ом участке рассчитаем по формуле (4.6)

Участок, для которого рассчитываются влияния представлен на рисунке 4.1

Рисунок 4.1 Участок подверженный влиянию ЛЭП

Вспомогательная величина вычисляется по формуле

где f - частота (f=800 Гц), Гц;

- проводимость земли (=80. 10-3 См/м), См/м.

При сложной трассе сближения определяются средние величины взаимной индукции

где Мi - коэффициент взаимной индукции на i-м участке косого или параллельного сближения, мкГн/км;

li - длина i-го участка сближения, м;

i/ - количество участков сближения.

Подставив данные в формулы (4.5)-(4.8), получим:

м;

м;

м;

м;

м.

Вычислим вспомогательную величину:

.

Определим значение взаимной индукции:

;

мкГ/км;

;

мкГ/км;

;

мкГ/км;

;

мкГ/км;

;

мкГ/км.

Определим среднюю величину взаимной индукции:

Мср = 987,229 . 10-6 мкГ/км.

Найдём усреднённое значения модуля взаимного сопротивления:

Z(123-А)ср=4,96 Ом.

Вычислим напряжение шума, обусловленное магнитным влиянием фазовых проводов:

мВ.

Так как напряжение шума в приёмнике двухпроводной цепи от влияния ЛЭП с изолированной нейтралью меньше предельно допустимого значения в 10 кВ, то никаких дополнительных мероприятий по защите линии связи проводить не требуется.

5. Защита кабеля и аппаратуры связи от опасных и мешающих влияний

5.1 Симметрирование кабелей

Кабельные цепи в строительных длинах одного и того же типа кабеля всегда имеют различные электрические характеристики (в пределах допустимых техническими условиями) и от того, как они будут соединены, зависит защищенность их от взаимных влияний и влияний внешних источников. Поэтому при выполнении монтажных работ с симметричными кабелями проводят симметрирование комплекс мероприятий, направленных на уменьшение влияний. В этот комплекс входят методы взаимной компенсации влияний с отдельных участков линии (метод скрещивания цепей) и метод ослабления влияния с помощью контуров из последовательно соединенных резисторов с активным сопротивлением и конденсаторов (контуров противосвязи).

5.1.1 Симметрирование низкочастотных цепей

Симметрирование кабельных цепей является основной мерой их защиты от внешних и взаимных помех. Оно состоит в компенсации действующих в кабеле электромагнитных связей с целью повышения защищённости цепей и переходного затухания. Симметрирование производится как в заводских условиях (скрутка жил), так и при строительстве в процессе монтажа кабельных линий.

Так как в кабелях низкой частоты преобладают ёмкостные связи, симметрирование их осуществляется скрещиванием и включением дополнительных конденсаторов.

В железнодорожных кабелях применяют преимущественно симметрирование внутри четверок. Перед началом симметрирования все ответвления и вводы должны быть замонтированы. Для симметрирования четверок сначала измеряют емкостные связи в соединяемых строительных длинах кабеля.

Затем производят симметрирование, которое осуществляют в три этапа: внутри шагов симметрирования, при соединении шагов и на смонтированном усилительном участке.

Симметрирование внутри шагов симметрирования (первый этап) может выполняться в одной, трех и семи точках, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга и от концов шага симметрирования.

При одноточечной схеме сначала монтируют прямые муфты, а затем конденсаторную. В случае трехточечной схемы вначале осуществляют монтаж прямых муфт, затем симметрирующих и только потом конденсаторных. При симметрировании по семиточечной схеме сначала монтируют симметрирующие муфты. Затем прямые муфты и последней - конденсаторные муфты.

Схемы скрещивания жил цепей при соединении четверок в симметрирующих муфтах выбирают по данным измерений емкостных связей и асимметрии.

Когда имеется искусственная цепь, число возможных вариантов скрещивания равно восьми.

При выполнении симметрирования скрещиванием пробуют все возможные схемы и выбирают, при которой связь и асимметрия имеют наименьшие значения. Когда нельзя одновременно уменьшить связи и асимметрию, оператор выбирают исходя из задачи уменьшения связей.

Если скрещиванием не удалось снизить связи и асимметрию до допустимых величин, то применяют симметрирование конденсаторами.

При соединении шагов между собой (второй этап) симметрирование выполняется способом скрещивания по результатам измерений переходного затухания между цепями на частоте 800 Гц. Выбирают операторы, которые дают наибольшее переходное затухание.

Симметрирование на смонтированном усилительном участке (третий этап) производят в муфте, расположенной в середине участка. В этой муфте определяют наилучший оператор по измерениям переходного затухания на дальнем конце. В четверках не удовлетворяющих нормам, производят дополнительно симметрирование с помощью конденсаторов.

В тех случаях, когда строительные длины кабелей имеют небольшие значения емкостных связей и асимметрии, симметрирование допустимо производить упрощенным методом в два этапа. В первом этапе во всех соединительных муфтах на усилительном участке четверки соединяют по оператору. Во втором этапе в трех муфтах, примерно равноотстоящих друг от друга и от концов усилительного участка, производят подбор операторов по результатам измерений переходного затухания при частоте 800 Гц на ближнем конце, защищенности на дальнем конце и асимметрии цепей относительно земли. Если подбором операторов не удается достичь установленных норм, применяют симметрирование конденсаторами.

Симметрирование высокочастотных цепей. Симметрирование выполняется в два этапа.

На первом этапе при соединении строительных длин кабеля в соединительных муфтах на всем усилительном участке для уменьшения влияния через третьи цепи высокочастотные четверки соединяют по оператору х--. Одновременно разделывают кабели на боксах и производят монтаж всех муфт, за исключением двух ближайших к усилительным пунктам и трех, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга и от усилительных пунктов.

На втором этапе в двух муфтах, ближайших к усилительным пунктам, выбирают наилучший оператор по измерениям переходного затухания на ближнем конце.

Затем в оставшихся незамонтированных трех муфтах подбирают наилучшие операторы по результатам измерений защищенности цепей на дальнем конце.

Если с помощью скрещивания не удается получить требуемые значения, то производят в тех же муфтах симметрирование контурами.

Кроме метода симметрирования высокочастотных цепей (кабелей) с помощью контуров противосвязи, по измерениям переходного затухания и защищенности между цепями, существуют и другие. Для кабелей низкого качества применяют метод симметрирования по результатам измерений комплексных связей.

6. Расчёт длин и ёмкости кабелей для сети ПСГО

Парковая связь громкоговорящего оповещания (ПСГО) организуется на сортировочных станциях и позволяет руководителям манёвров (командирам) передавать указания работникам парка. Для повышения оперативности обработки железнодорожных составов система ПСГО, кроме прямого канала громкоговорящей связи в направлении рапорядительный пункт РП - сортировочный парк имеет обратный канал проводной связи, позволяющий работникам парка своевременно докладывать командиру о выполнении задания. Для этого на территории парка устанавливаются переговорные устройства ПРУ, оборудованные микрофонами и соединённые с аппаратурой РП с помощью фидера, состоящего из двухпроводной линии для передачи телефонных сообщений и посылки вызывных сигналов в направлении к РП. По двухпроводной линии сигнал от микрофона транслируется к РП, усиливается в УНЧ и воспроизводится громкоговорителем на пульте командира. Работники парка могут обмениваться информацией между собой, при этом сигнал от микрофона ПРУ по двухпроводной линии обратного канала поступает в аппаратуру РП, усиливается в УНЧ и по двухпроводной линии прямого канала поступает в громкоговорители парка, которые воспроизводят передаваемое сообщение. Обычно в системе используется один усилитель, входные и выходные цепи которого коммутируются с помощью распределительного устройства РУ для обеспечения возможности усиления сигналов различных абонентов.

На станциях с двумя или тремя районами маневровой работы система ПСГО организуется по двух- или трёхфидерной схеме и даёт возможность командирам этих районов обмениваться информацией с исполнителями, находящимися в разных сортировочных парках. Распределительное устройство обеспечивает подключение пультов управления каждого командира к любому фидеру соответствующего сортировочного парка или ко всем трём одновременно, причём одному из командиров даётся преимущественное право вхождения в связь.

В двух- трёхфидерной системе ПСГО, так же, как и в однофидерной, используется только один усилитель, поэтому одновременная передача сообщений двух и более абонентов невозможна. Это снижает оперативность обмена информацией и делает систему ПСГО малоэффективной на станциях с большим объёмом маневровой работы.

6.1 Расчёт длины кабеля