Проектирование многоканальной телефонной связи в пределах отделения железной дороги

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

проектирование многоканальный связь дорога

Многоканальная аппаратура состоит из большого числа отдельных электронных узлов. Надежность и высокое качество работы аппаратуры в целом определяются качеством выполнения этих узлов (и отдельных элементов) как в схемном, так и в конструктивном отношениях. Большие возможности открываются в связи с применением в качестве усилительных элементов транзисторов. В сочетании с использованием твердотельных конструкций, печатного монтажа и интегральных схем удается создать малогабаритные и надежные узлы многоканальной аппаратуры.

Современные многоканальные системы связи обеспечивают передачу различных видов информации на любые (по крайней мере, в пределах земного шара) расстояния. Увеличение дальности связи сопряжено со значительными трудностями, определяемыми необходимостью включения большого числа усилителей, необходимостью считаться с конечной скоростью распространения электромагнитной энергии и другими специфическими факторами (накопление помех и, следовательно, уменьшение помехозащищенности, наличие линейных и нелинейных искажений, нестабильность характеристик во времени и т. д.).

Большое значение имеет применение в многоканальных системах связи устройств автоматики, дистанционного питания и телеуправления. Это тем более важно, что подавляющее число усилительных станций является необслуживаемым.

В настоящее время продолжаются научные исследования в направлении локализации ограничивающих факторов.



1.Общая часть

1.1 Характеристика аппаратуры уплотнения

В своем курсовом проекте для организации многоканальной связи на участке проектирования Иловайск - Марцеве я использовала аппаратуру К-60Т.

Аппаратура К-60Т дает возможность организовать 60 двухсторонних телефонных каналов по двум однотипным симметричным кабелям, в моем случае это МКПАБ 7*4*1,05.Группа каналов прямого и обратного направлений имеет спектр частот 12-252 кГц. Система уплотнения состоит из оконечных и промежуточных обслуживаемых и необслуживаемых усилительных станций. Оконечная станция состоит из оборудования группового тракта, индивидуальных каналов и вспомогательного оборудования. . Ее оборудование размещается на стойках: канального преобразования СКП-Т группового преобразования СГП-Т, линейного оборудования СЛО-Т, вводно-кабельного оборудования СВКО-Т, дистанционного питания СДП-Т, служебной связи ССС-Т, телемеханики СТМ-Т.

В стойке СКП-Т сигналы тонального спектра частот 0,3-3,4 кГц 60 каналов преобразуются в спектр колебаний 60--108 кГц пяти стандартных 12-канальных первичных групп в передающем тракте подвергаются обратному преобразованию в приемном тракте, чае, если стойка комплектуется на 120 каналов (две системы К-60Т), она имеет шифр СКП-Т-2, если на 60 каналов -- шифр СКП-Т-1.

Стойка СГП-Т в тракте передачи преобразует токи пяти 12-канальных групп в полосу частот 312--552 кГц вторичной группы, а затем токи ВГ -- в полосу частот линейного спектра 12-252 кГц. В тракте приема выполняется обратное преобразование Данная стойка комплектуется оборудованием двух систем К-60Т.

В случае, если на стойке установлено генераторное оборудование для получения несущих и контрольных частот, она имеет шифр СГП-ТГ, если генераторное оборудование отсутствует -- шифр СГП-Т. Стойка СГП-Т

В тракте передачи стойки СЛО-Т усиливается уровень мощности сигналов линейного спектра частот до номинального значения -5 дБ при работе без предыскажения, формируются и подаются в линейный тракт токи контрольных частот 16 и 248 кГц, вводится режим предыскажения уровней передачи аналогично принятому в системах К-60п, П-306.

В тракте приема СЛО-Т усиливаются токи линейного спектра частот для компенсации затухания, вносимого прилегающим усилительным участком, корректируются амплитудно-частотные искажения сигналов, вносимые прилегающим усилительным участком, автоматически регулируется усиление по токам контрольных частот 16 и 248 кГц при изменении температуры грунта на глубине прокладки кабеля.

Следует отметить, что в отличие от системы АРУ в К-60п, К-60Т АРУ выполнена двухчастотной благодаря исключению КЧ 112 кГц. Такая возможность появилась вследствие введения одночастотной криволинейной регулировки уровня в каждом НУП на частоте 248 кГц. Стойка СЛО-Т рассчитана на установку двух систем К-60Т. Стойка СВКО-Т обеспечивает: подключение и обслуживание двух кабелей (высокого и низкого уровней); защиту обслуживающего персонала и станционного оборудования от опасных напряжений; организацию цепей дистанционного питания оборудования НУП, а также фантомных цепей для каналов служебной связи и телемеханики.

Стойка СДП-Т предназначена для дистанционного питания оборудования НУП (линейного усилителя, аппаратуры служебной связи и телемеханики) по симметричным парам кабеля постоянным стабилизированным током до 210 мА. При работе по схеме «провод--земля» могут получать питание от одного до шести НУП, при работе по схеме «провод--провод» -- от одного до трех НУП.

Напряжение на выходе в линию может изменяться от 75 до 470 В. Стойка позволяет организовать две цепи дистанционного питания

Стойка ССС-Т дает возможность организовать: два канала станционной служебной связи ПСС1 и ПСС2 для ведения пepeговоров персонала ОУП с обоими ОП или ОУП и ОУП; два канала участковой служебной связи УСС-А, УСС-Б для ведения переговоров персонала ОУП с работниками, выехавшими в НУП; канал магистральной служебной связи для ведения переговоров персонала ОП и ОУП, где предусматриваются выделение групповых трактов и каналов, а также их транзит.

Стойка СТМ-Т обеспечивает: контроль за состоянием oбopудования до 14 НУП с каждой стороны от ОУП в пределах секции дистанционного питания (при этом семь из 14 НУП могут быть объектами СПК-24Т, СПК-60Т); прием до 28 сигналов извещения с любого из контролируемых пунктов; передачу обобщенных сигналов Авария, Повреждение, Предупреждение о состоянии контролируемых пунктов в центры автоматизированной системы технической эксплуатации сети.

Обслуживаемые усилительные станции делятся на два типа: ОУП-2-с плоско-наклонной автоматической регулировки усиления; ОУП-3-с плоско-налонно-криволинейно автоматической регулировки усиления.

Аппаратура ИКМ-120Т позволяет получить пучки каналов местной и внутризонной связи по высокочастотным симметричным кабелям. Количество образуемых каналов равно 120, они образованы за счет обведения цифровых 30-ти канальных потоков. Дальность действия аппаратуры 600 км, длина регенерационного участка 5 км. Длина секции дистанционного питания 200 км.

В аппаратуре используется принцип временного разделения каналов и импульсно-кодовая модуляция. Частота дискретизации 8 кГц, имеется 256 уровней квантования. Информация передается 8-ми разрядным биполярным кодом. Входное и выходное сопротивление ИКМ-120Т 600Ом.

В состав комплекса оборудования входят: стойка вторичного временного группообразования, стойка линейного оборудования, стойка аналого-цифрового оборудования, комплект измерительных приборов, промежуточное оборудование линейного тракта.

Стойка вторичного временного группообразования предназначена для обведения в режиме передачи и разделении в режиме приема 4-х цифровых потоков от первичных систем ИКМ-30.

Стойка линейного оборудования предназначена для согласования линейных трактов с оборудованием вторичного временного преобразования, для организации дистанционного питания линейных регенераторов, для обеспечения телеконтроля и сигнализации состояния линейного тракта, для организации в каждом тракте канала служебной связи.

Стойка аналого-цифрового оборудования предназначена для аналого-цифрового преобразования сигнала вторичной группы частотных систем уплотнения со спектром 312-5562 кГц и формирования вторичной группы цифровых сигналов.

Необслуживаемый регенерационный пункт служит для размещения в нем двух блоков двухсторонних линейных регенераторов, включенных в кабельную линию, уплотненную аппаратурой ИКМ-120Т.Затухания регенерационного участка от 8 до 36 дБ.

Отличительная особенность аппаратуры от ИКМ-120 состоит в том, что ИКМ-120Т применяется на транспорте, где имеет место линии передачи оперативной связи, которые могут вносить помехи в работу аппаратуры. В связи с этим приняты меры по улучшению помехозащищенности.

Максимальная дальность действия аппаратуры 600 км.

1.2 Размещение НУПов и ОУПов

В системе передачи К-60Т усилительная аппаратура, устанавливаемая в ОУП, может иметь или плоско-наклонную АРУ, управляемую токами двух контрольных частот, или плоско-наклонно-криволинейную (трехчастотную) АРУ с регулировочной способностью, позволяющей размещать ОУП с аппаратурой, имеющей двухчастотную АРУ (СЛУК ОУП-2), на расстояниях до 200 -- 250 км, и с аппаратурой, имеющей трехчастотную АРУ (СЛУК ОУП-3), -- на расстояниях до 500 -- 600 км. Криволинейной регулировке и необходимой коррекции амплитудно-частотной характеристики линейного тракта длиной 500 -- 600 км содействует наличие на входе усилителя с трехчастотной АРУ косинусного корректора с пределами корректирования +2,6 дБ.

Если определять расстояния между ОУП исходя из условий дистанционного питания НУП, то следует принять во внимание, что напряжение источников дистанционного питания в системах передачи, работающих на цепях симметричного кабеля, ограничено электрической прочностью изоляции жил и составляет только 475 В, тогда как падение напряжения в цепях значительно. В этих условиях при дистанционном питании по схеме «провод-провод» в одну сторону от ОУП может быть подано питание на три, а при схеме питания «провод-земля» - на шесть НУП К-60Т. В зависимости от схемы питания между двумя ОУП может находиться шесть или 12 дистанционно питаемых НУП, что соответствует расстоянию 130-260 км.

В моем проекте длина участка Иловайск - Марцеве равна 112 км. Поэтому на моем участке будут устанавливаться только один ОУП и НУПы.

После уточнения местоположения ОУП и границ секций регулирования на каждой секции должны быть выбраны места расположения НУП. При этом рекомендуется стремиться к тому, чтобы НУП разбивали секцию на участки по возможности одинаковой, наиболее выгодной длины.

В реальных условиях разбивка секции регулирования на усилительные участки номинальной длины не всегда возможна и приходится иметь участки разной длины. В этом случае длины участков не должны быть больше максимально и меньше минимально допустимых длин. В случае применения кабеля МКПАБ 7*4*1,05 при температуре грунта t max 18 С составляет 20 км, а номинальная 8,2 км. Если же эта длина при аналогичных условиях корректируется аппаратурой ОУП, где наличие АРУ, управляемой контрольным током обеспечивает некоторое увеличение корректирующей способности аппаратуры.

На своем участке, учитывая что максимальное количество НУПов составляет 4 и установка одного ОУПа.

Схема организации связи изображена на листе 1 графической части.



2.Расчетная часть

2.1 Расчет затухания усилительных участков

Расчет затухания усилительных участков является отправной величиной во всех других расчетах. Расчет затухания усилительных участков проводится для верхней частоты передаваемого спектра при максимальной температуре грунта.

Затухание участка которое включает затухание кабеля и станционных устройств рассчитываем по формуле:

а_уч = _{t max}* L + а _ст

_{t max} - коэффициент затухания двухпроводной кабельной цепи на расчетной частоте при максимальной температуре грунта в данной местности, дБ/км;

L - длина усилительного участка, км.

а _ст - затухание станционных устройств а _ст = 1,75дБ.

Рисунок 1 - Участок организации связи

Рассчитываем затухание усилительных участков от станции Марцево - к станции Иловайск.

а₁= 262 20,0+175 = 54,15 дБ;

а₂= 26220,0+175 = 54,15 дБ;

а₃= 26216,0+175 = 43,67 дБ;

а₄ = 26220,0+175 = 54,15 дБ;

а₅= 26220,0+175 = 54,15 дБ;

2.2 Построение диаграммы уровней передачи

При проектировании многоканальной связи на линиях симметричного кабеля рассчитывают внешнюю диаграмму уровней. Она позволит оценить правильность размещения усилителей и используется для расчета ожидаемой мощности шумов. Диаграмма уровней строится для наиболее тяжелых условий работы верхнего канала. Этим условиям соответствуют максимальная температура фунта при которой затухание кабеля наибольшее, уровни приема минимальны, мощности собственных помех oт нелинейных искажений максимальны.

Для построения диаграммы необходимо знать затухание участков, усиление усилителей и допустимые уровни передачи. Диаграмма уровней строится в прямом и обратном направлениях. Полученные в результате предыдущих расчетов значения усиления усилителей не должно превышать максимальных паспортных данных аппаратуры, а уровень передачи не должен быть выше номинального более чем на 0,5 дБ.

В верхней части диаграммы в масштабе изображается схема участка проектируемой магистрали. Ниже размещают таблицу, в которую заносят расчетные данные. Уровни передачи на ОП и ОУП следует устанавливать номинальными.

Уровень приема на входе первого НУПа.- Р к_i определяется как разность уровня в начале участка Рн_і и затухание участка а_{уч і.}

Р к_i = Рн_і- а_{уч i.} ;



Значение уровня в начале (і+1)го участка определяется как сумма уровня в конце участка Рк_і и усиление усилителя S_і

Рн(і+1)= Рк_і + S_і ;

Диаграмма уровней передачи представлена на листе 2 графической части.

2.3 Расчет напряжения шумов

Ожидаемое напряжение шумов на проектируемой магистрали определяется:

U ш общ.= ; (1)

где : U шт - напряжение термических шумов,

U шнп - напряжение шумов нелинейных проходов,

U шлп - напряжение шумов линейных проходов,

U шок - напряжение шумов, вносимое оконечными станциями К-60 П. Напряжение термических шумов рассчитывается дли каждого усилительного участка в отдельности, а затем суммируется.

Uшт_і = ^{0,05(Рш - Рпр}_і⁾ ;

где : К - коэффициент, равный 1,33

Р ш - уровень собственных шумов, равный -132 дБ для К-60П

Р пр_і - уровень приема на данном усилительном участке берется из диаграммы уровней.



Uшт₁ = 10^{0,05( -132} - ^{( - 55,05)} =0,04 мВ псоф ;

Uшт₂ = 10^{0,05( -132} - ^{( - 55,05 )} =0,04 мВ псоф ;

Uшт₃ = 10^{0,05( -132} - ^{( - 45,07 )} =0,01 мВ псоф ;

Uшт₄ = 10^{0,05( -132} - ^{( -55,05 )} =0,04 мВ псоф ;

Uшт₅ = 10^{0,05( -132} - ^{( - 55,05 )} =0,04 мВ псоф ;

Uшт₆= 10^{0,05( -132} - ^{( - 45,07 )} =0,01 мВ псоф ;

После того, как выполнен расчет напряжения термических шумов на всех усилительных участках, результаты расчетов суммируется, и таким образом определяется величина термических шумов на проектируемой магистрали.

U шт общ = ;

Uштобщ = мВ Псоф ;

Напряжение шумов нелинейных переходов можно считать с достаточной степенью точности напряжению шумов термических.

U шнп = 0,08 мВ Псоф ;

Напряжение шумов линейных переходов определяется для всей проектируемой магистрали по формуле:

U шлп = 0,674 ;



где : L - длина проектируемой магистрали

2500- длина переприемного участка.

U шлп = 0,674 мВ Псоф;

Напряжение шумов, вносимое оконечными станциями К-60 П, определено U² шок = 6,05 10^-2 мВ² Псоф.

Подставив в формулу (1) численные значения составляющих, рассчитанных по вышеприведенной методике, получим напряжение ожидаемых шумов на проектируемой магистрали.

U ш общ = мВ Псоф ;

Допустимое напряжение шумов на проектируемой магистрали может быть определено

Uш _доп= ;

где : U шлт _доп - допустимое напряжение шумов линейного тракта, слагающихся из термических шумов, шумов линейных и нелинейных переходов

Uшок - допустимое напряжение шумов, вносимых оконечной аппаратурой К-60Т.

Для однополосных систем передачи, к которым относится К-60 Т

U шлт _доп= 0,954 ;



где : L - длина проектируемой кабельной магистрали

U шлт _доп= 0,954 мВ Псоф ;

U² шок _доп = 6,05 10^-2 мв² псоф ;

Uш _доп= мВ псоф ;

После определения ожидаемого и допустимого напряжений шума их численные значения сравнивают.

Uш ож = 0,30 ; U ш _доп =0,31;

Uш ож < U ш _доп;

Т.к. соотношение этих величин соответствует указанному выше, делается вывод, что каналы связи соответствуют нормам, качество связи высокое.

2.4 Расчет качества связи канала ИКМ-120

В своем курсовом проекте на участке проектирования Донецк-Чаплино я расшитую качество связи канала ИКМ-120Т.

На каждом НУПе устанавливаю НРП(необслуживаемые регенерационные пункты).Для разбивки трасы на регенерационные участки использую такие основные параметры :

– min длина регенерационного участка - 4,2 км ;

– max длина регенерационного участка - 5,5 км ;

– регенерационный участок, который прилегает к оконечным пунктам, может иметь длину 0,6 км.

По данным своего участка выполняю расположение НРП



Таблица

Рис.

Защищенность канала от линейных помех определяю по формуле :

Aпл = Anl + An0 - A

где Anl - 85 дБ, переходное затухание на дальнем конце кабеля ;

An0 - 41 дБ, переходное затухание на ближнем конце кабеля ;

A - 8,3 дБ, поправка

Исходя из этого Aпл равняется :

Aпл = 85 + 41 + 8,3 = 117,7 дБ

Определяю вероятность ошибки на трасе длиной L = 91 км за формулой :

Рош =

Каждому значению вероятности ошибки на участке L указывают некоторые значения помехозащищенности .

Определяю вероятность ошибки :



Рош =

21.1 117.7

Так как Aпл , то делаю вывод, что помехозащищенность тракта высокая и отвечает норме. Качество связи будет достаточным для организации на моем участке с помощью аппаратуры ИКМ - 120 .



3.Техника безопасности

3.1 Техника безопасности при обслуживании ЛАЗа

Техническое обслуживание и ремонт устройств ЛАЗа должны выполнятся со строгим соблюдением настоящих правил, инструкций по технике безопасности и производственной санитарии:

- Металлические каркасы оборудования телефонных станций, линейно-аппаратных залов, телеграфных линейно-батарейных коммутаторов, концентраторов, корпуса телеграфных аппаратов и другой аппаратуры должны быть заземлены.

- Во время грозы производить электрические измерения воздушных и кабельных линий связи запрещается.

- Перед вводными и вводно-испытательными стойками кабельных и воздушных линий связи, перед стойками дистанционного питания, стойками автоматических регуляторов напряжения (САРН), токораспределительными стойками и другими устройствами аналогичного назначения должны быть положены диэлектрические резиновые коврики.

- Батарейные боксы, телеграфные боксы, распределительные коробки и щитки с открытыми токоведущими частями должны закрываться специальными крышками.

- Запрещается касаться руками токоведущих частей аппаратных щитков, установленных на рабочих местах.

- Вводные щиты линейные коммутаторы, испытательные аппараты и приборы, находящиеся под напряжением, необходимо чистить в диэлектрических перчатках, стоя на диэлектрическом коврике.

- Блокировка цепей дистанционного питания, обеспечивающая выключение напряжения с токоведущих частей аппаратуры при снятии кожуха с оборудования, должна быть всегда исправной,

- В цепях питания должны применяться дужки с изоляционным покрытием части, за которую берутся руками, или двух-парные вилки в изолирующем корпусе. Штифты кабельных боксов, находящихся под напряжением дистанционного питания, должны быть заключены в изоляционные трубки. Гнезда боксов должны быть закрыты защитными и изолирующими крышками.

- Электрические измерения и определение места повреждения цепей воздушных линий связи, подверженных опасному влиянию линий электропередач или электрифицированных железных дорог переменного тока, должны производиться в присутствии второго лица. Одно из этих двух лиц должно иметь группу по электробезопасности не ниже IV. Подключать измерительный прибор к проводам или жилам кабеля, находящимся под опасным индуцированным напряжением, и отключать его разрешается только в диэлектрических перчатках.

- Если на оборудовании, находящемся под напряжением до 1000 В, снять напряжение невозможно, то, как исключение, в частности при ликвидации аварий, разрешается производить работы, не снимая напряжения; при этом необходимо соблюдать меры электробезопасности.

Применять для работы напильники, ножовки, металлические метры и другие металлические предметы запрещается.

- На участках с электрической тягой переменного тока в схемах распорядительных станций и усилителей диспетчерской связи и другой аппаратуры линейные цепи должны быть гальванически отделены от станционных цепей изолирующим трансформатором. Средняя точка станционной обмотки этого трансформатора должна быть соединена медным изолированным проводом с площадью сечения не менее 6 мм³ с заземлителем оболочки кабеля.



4. Экономическая часть

4.1 Смета на строительство кабельной магистрали

Для построения кабельной магистрали на заданном участке, исходя из расчетов, необходима сумма 963200 грн.

Таблица



Литература

1.Бунин Д.А., Яцкевич Л.И. Магистральные кабельные линии связи на

железных дорогах. -М. Транспорт, 1978.

2.Голиков Е.Е. Проектирование многоканальной телефонной связи на

железных дорогах -М. Транспорт, 1982.

3.Новиков В.А., Багуц В.П. Тюрин В.Л. Многоканальная телефонная связь на ж-д транспорте -М. Транспорт, 1982.

Размещено на Allbest.ru