Проект кабельной линии связи АТ и С на участке Тула-Горбачево

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. Муфты, в которых производится симметрирование скрещиванием, называют симметрирующими; муфты, в которых производится симметрирование скрещиванием и конденсаторами, называют конденсаторными, муфты, в которых симметрирование не производится и жилы соединяются напрямую, называют прямыми муфтами.

Для удобства процедуры скрещивания (х) и прямого соединения (*) называют операторами. При одноточечной схеме сначала монтируют прямые муфты, а затем конденсаторную. В случае трехточечной и семиточечной схемы вначале осуществляют монтаж прямых муфт, затем симметрирующих и только потом конденсаторных.

Схемы скрещивания жил при соединении четверок в симметрирующих муфтах выбирают по данным измерений емкостных связей и асимметрии. Выбирают ту схему, 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. Наращивание шагов производят последовательно, начиная от концов усилительного участка в его середине по измерениям переходного затухания на ближний и дальний концы, добиваясь наибольшего их значения. Одновременно выравнивают рабочие емкости и сопротивления жил основных цепей в шаге симметрирования так, чтобы асимметрия не превышала 0.1 Ом. Если это не удается, то ее уменьшают включением резисторов.

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.

Симметрирование высокочастотных цепей

Симметрирование ВЧ кабелей производится по результатам измерений годографа (частотной зависимости) комплексной электромагнитной связи взаимодействующих цепей. Эта связь может иметь произвольную величину и фазу в пределах от 0 до 360° и вектор связи может находиться в любом из четырех квадрантов.

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 несмонтированных трех муфтах подбирают наилучшие операторы по результатам измерений защищенности цепей на дальнем конце. Если с помощью скрещивания не удается получить требуемые значения затухания, то производят в тех же муфтах симметрирование контурами противосвязи.

Измерения затуханий производят на наибольшей передаваемой частоте, контролируя и на более низких частотах. В результате симметрирования затухания должны удовлетворять нормам.

Кроме приведенного 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. Получил распространение метод симметрирования участками большой протяженности (200 км и более) от одного обслуживаемого усилительного пункта до другого без симметрирования по отдельным усилительным участкам.

10.2 Расчёт элементов контура противосвязи

В случае если переходные затухания не удовлетворяют нормам, необходимо применять специальные методы для их увеличения. Воспользуемся методом симметрирования при помощи контуров противосвязи. Принцип действия данных устройств основан на том, что они создают между влияющей и подверженной влиянию цепями активно-ёмкостную связь, вектор которой противоположен к вектору комплексной электромагнитной связи, обуславливающей взаимные влияния. Результирующие влияние в результате взаимной компенсации значительно уменьшается, что увеличивает переходные затухания. Для определения параметров контура противосвязи в данном курсовом проекте воспользуемся графоаналитическим методом:

1) строится график вектора комплексной электромагнитной связи - годограф. Математически, годограф представляет собой траекторию движения конца вектора электромагнитной связи на комплексной плоскости. Вид данной зависимости на дальнем и ближнем конце различен. Ввиду значительных сложностей, возникающих при определении параметров контура противосвязи на ближнем конце, как правило, рассматривается график переходного затухания на дальнем конце;

2) по виду зависимости определяется устройство контура противосвязи и жил кабеля, между которыми он будет включён;

3) на крайней частоте полосы пропускания определяются параметры элементов контура.

11. Содержание кабеля под давлением

Содержание кабелей связи под постоянным избыточным газовым (воздушным) давлением позволяет не только контролировать герметичность оболочки, но и предотвращать проникновение влаги в кабель при её незначительных повреждениях. Для избыточного давления в кабель непрерывно подаётся осушенный воздух. Такое мероприятие является эффективным способом предупреждения повреждений кабеля с перерывами связи (отказов). Учитывая это, на кабельных сетях стремятся увеличить количество кабельных линий, оборудованных устройствами по содержанию кабеля под давлением.

Непременным условием для постоянного содержания кабеля под давлением является предварительная герметизация оболочки на всём протяжении кабеля, а также на вводах в усилительные и оконечные пункты.

Герметизированный участок магистрального кабеля образует газовую секцию. Практически длину газовой секции принимают равной длине усилительного участка.

Особенностью магистральных кабелей, прокладываемых для связи МПС, является большое число параллельных ответвлений. Содержание последних под непрерывным избыточным давлением практически невозможно, поэтому все ответвления изолируют от магистрали газонепроницаемыми муфтами.

Постоянное избыточное давление в кабеле поддерживается оборудованием для автоматической подкачки воздуха. Нагнетательные установки, которые монтируют во всех усилительных и оконечных пункта, состоят из баллона со сжатым воздухом (или компрессора), измерительных и регулировочных приборов, элементов, осушающих воздух, и системы пневмопроводов с запорными вентилями.

До настоящего времени для содержания магистральных кабелей под постоянным избыточным давлением используется аппаратура типа АКОУ - автоматическая контрольно-осушительная установка, предназначенная для обслуживания четырёх кабелей. Также существует специальное вспомогательное оборудование, такое как:

1) регенерационная установка РУ - применяется для восстановления осушительной способности селикогеля;

2) установка ПУВИГ - предназначена для подачи индикаторного газа в кабель при определении места повреждения оболочки и для нагнетания осушенного воздуха во время строительства и эксплуатации магистрали;

3) галлоидный течеискатель ГТИ-3 - прибор для обнаружения мест негерметичности при помощи галоидосодержащих газов (фреон);

4) переносная электростанция АБ-1-0/230;

5) полевая зарядная углекислотная станция ПЗУС - станция предназначена для переливания жидких газов из транспортных баллонов в малолитражные;

6) установка передвижная высокого давления 8Г-33 - используется для наполнения воздухом баллонов высокого давления.

12. Расчёт параметров оптического тракта

Одним из перспективных направлений совершенствования линий электрической проводной связи является внедрение оптических кабелей (ОК). Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) обладают рядом преимуществ по сравнению с существующими, поэтому вопросы их проектирования являются наиболее актуальными. Последовательность проектирования ВОЛС в значительной мере зависит от специфики системы связи и условий проектирования.

Важнейшим этапом проектирования на основе требований к числу каналов и дальности связи является выбор волоконно-оптической системы передачи, типа оптического кабеля и определения длины регенерационного участка.

Для проектирования ВОЛС в данном курсовом проекте выберем систему передачи «Соната-4» с ИКМ-120. Параметры данной системы передачи:

- скорость передачи 140 Мбит/с;

- рабочая длина волны 1,3 мкм;

- коэффициент затухания 0,7 дБ/км;

- энергетический потенциал 38 дБ;

- длина регенерационного участка 30 км;

- полоса пропускания 5000 МГц;

- дальность связи 1000 км.

Выберем одномодовый ОК ОМЗКГ-10-02-0,5-16. Параметры данного ОК:

- число волокон 8;

- рабочая длина волны 1,3 мкм;

- коэффициент затухания 0,5 дБ/км;

- длина регенерационного участка 30 км;

- дисперсия 0,5 нс/км;

- числовая апертура 0,1;

- диаметр сердечника 10 мкм;

- диаметр оболочки 125 мкм;

- строительная длина 1…3 км.

Оптическое волокно - тонкая стеклянная нить диаметром 0,1 мм или прозрачный полимер. Стеклянные волокна более хрупкие, чем полимерные, но стеклянные световоды могут иметь меньшее затухание.

Общее строение оптического волокна иллюстрируется чертежом его поперечного сечения на рисунке 12.1

Рисунок 12.1 - Поперечное сечение оптического волокна

Собственно диэлектрический волновод составляет сердцевина и оболочка, которые выполняются из легированного присадками кварца. Основная доля передаваемого сигнала сосредоточена в сердцевине, имеющей коэффициент преломления n1. Оболочка, имеющая меньший коэффициент преломления n2 обеспечивает удержание энергии внутри сердцевины, поэтому в ней передается малая доля мощности сигнала.

Ввиду отражения энергии от границы раздела «сердечник - оболочка» электромагнитное поле внутри сердечника изменяется по закону функций Бесселя (затухающая синусоида) в радиальном и синусоидальном круговом направлениях. В волокне распространяются смешанные типы волн, имеющие продольные составляющие магнитного Н и электрического Е полей.

Для обозначения понятия «тип волны» часто применяют термин «мода».

Поле в оболочке быстро уменьшается по мере удаления от сердцевины. Оболочка должна иметь достаточную толщину, чтобы напряженность на ней резко снижалась. В противном случае поле передаваемой волны будет существовать за пределами оболочки и испытывать существенные потери. Это приведет к росту затухания сигналов в кабеле.

С точки зрения потерь сигнала достаточной является толщина оболочки 20-30 мкм, однако для придания волокну механической прочности оболочку выполняют более толстой - 125 мкм.

Дальнейшее укрепление волокна достигается за счет наличия защитного покрытия. Покрытие содержит лаковую пленку толщиной 5-10 мкм, препятствующую появлению и развитию поверхностных микротрещин; буферный слой эластичного полимера, защищающий стеклянную часть волокна от бокового сжатия; внешний слой из полимерного материала с высоким модулем упругости, работающий на сжатие и растяжение.

12.1 Расчет параметров световода

Важнейшим параметром световода является затухание передаваемой энергии. Потери световода наряду с дисперсией определяют длину ретрансляционного участка ВОЛС, т.е. расстояние, на которое можно передавать сигналы без усиления. В тех участках спектра, где существуют надежные источники излучения, световоды должны иметь минимально возможное затухание. Существуют две главные причины потерь в световодах: поглощение и рассеяние энергии.

Затухание поглощения

Затухание поглощения , связанное с потерями на диэлектрическую поляризацию, линейно растет с частотой и существенно зависит от свойства материала световода .

Расчет затухания поглощения производится по формуле:

, (12.1)

где - показатель преломления,

- длина волны, мкм

- тангенс угла диэлектрических потерь в световоде, равный .

Результаты расчета затухания поглощения сведены в таблицу 12.1

Таблица 12.1 - Затухание поглощения при различных длинах волн

Длина волны, мкм	Затухание поглощения
0,6
0,8
0,95
1
1,2
1,39
1,45
1,62

Затухание рассеяния

Рассеяние обусловлено неоднородностями материала волоконного световода, размеры которых меньше длины волны, и тепловой флуктуацией показателя преломления.

Различают линейное и нелинейное рассеяние. При линейном рассеянии мощность рассеяния пропорциональна мощности падающей волны. В этом случае происходит частичное изменение направления потока энергии.

Потери на рассеяние, возникающие в результате флуктуаций показателей преломления, называются релеевскими и определяются по формуле дБ/км:

, (12.2)

где - коэффициент рассеяния, равный 1 дБ/км (),

- длина волны, мкм.

Результаты расчета затухания рассеяния сведены в таблицу 12.2

Таблица 12.2 - Затухание рассеяния при различных длинах волн

Длина волны, мкм	Затухание рассяния
0,6	7,716
0,8	2,441
0,95	1,228
1	1
1,2	0,482
1,39	0,268
1,45	0,226
1,62	0,145

Затухание в инфракрасной области

Затухание в инфракрасной области, расположенной в диапазоне длин волн свыше 1,6 мкм, определяется по формуле, дБ/км:

, (12.3)

где и к - коэффициенты, равные соответственно 1,2;

- длина волны, мкм

Результаты расчета затухания в инфракрасной области сведены в таблицу 12.3

Таблица 12.3 - Затухание в инфракрасной области при различных длинах волн

Длина волны, мкм	Затухание в инфракрасной области
0,6	0,316
0,8	0,441
0,95	0,517
1	0,539
1,2	0,616
1,39	0,675
1,45	0,691
1,62	0,732

12.2 Волновое сопротивление

В практических условиях пользуются предельными значениями волновых сопротивлений сердцевины и оболочки для плоской волны, Ом:

(12.4)

где - волновое сопротивление идеальной среды, равное 376,7Ом

n1, n2 - показатели преломления сердцевины и оболочки.

12.3 Расчет числовой апертуры

Важной характеристикой световода является числовая апертура NA, представляющая собой синус максимального угла падения лучей на торец световода.

Найдем значение числовой апертуры NA, по формуле:

, (12.5)

где n1, n2 - показатели преломления сердцевины и оболочки.

12.4 Расчет числа мод

Число мод определяет способность световода «принимать» свет. Чем больше мод, тем больше световой энергии можно ввести в световод от источника. С увеличением числа мод полоса передаваемых частот снижается. Чем меньше число мод, тем лучше качество связи и можно организовать большее число каналов.

Для расчета числа мод необходимо рассчитать нормированную частоту:

, (12.6)

где а - радиус сердечника световода, (для одномодового 10 мкм, для многомодового 50 мкм)

NA - числовая апертура,

- длина волны, мкм

Произведем расчет нормированной частоты для одномодового и для многомодового световода при различных длинах волн. Полученные результаты заносим в таблицу 12.4

Таблица 12.4 - Нормированная частота при различной длине волны

Длина волны	Затухание рассеяние
	одномодовый	многомодовый
0,6	27,737	138,683
0,8	20,803	104,013
1	16,642	83,21
1,4	11,887	59,436
1,6	10,401	52,006

Общее число передаваемых мод в световодах может быть определено по формулам:

для ступенчатого профиля:

, (12.7)

для градиентного профиля:

, (12.8)

где - нормированная частота

Результаты расчета числа мод сводим в таблицу 12.5

Таблица 12.5 - Число мод при различной длине волны

Длина волны, мкм	Нормированная частота световода
	одномодовый	многомодовый
	ступенчатый	ступенчатый	градиентный
0,6
0,8
1
1,4
1,6

12.5 Длина регенерационного участка одномодового световода

Рассчитаем длину регенерационного участка.

Определим пропускную способность световода на 1 км длины, Мбит/с:

, (12.9)

где ф - дисперсия, нс/км.

В результате расчета получаем:

Мбит/с.

Данная пропускная способность удовлетворяет требуемой пропускной способности в 140 Мбит/с.

Определим длину регенерационного участка по затуханию:

, (12.10)

где а - энергетический потенциал аппаратуры, дБ;

_к - коэффициент затухания кабеля, дБ/км;

_ст - коэффициент затухания на стыке, равный 0,1 дБ/км;

m - число некачественных стыков, равное 11.

В результате расчета получаем:

.

Выбор длины регенерационного участка

Рисунок 12.1 - Выбор длины регенерационного участка одномодового световода

Выбираем наименьшую длину регенерационного участка - 20 км.

По графику, изображённому на рисунке 12.1, видно, что исходя из затухания, длина регенерационного участка составляет 20 км (точка 2), а исходя из дисперсии - 25 км (точка 1). Чтобы удовлетворить обоим требованиям, необходимо принять длину регенерационного участка по наименьшему значению и расположить регенераторы через 20 м.

Заключение

В результате проделанной работы была спроектирована линия связи на участке железной дороги Тула - Горбачево, на которой обеспечено 370 каналов магистральной связи, 200 каналов дорожной связи и различные виды отделенческой связи. При проектировании учитывались физико-географические данные участка, его административно-хозяйственная структура; выбран кабель типа МКПАБ 1441,05+520,7+10,7 - для основной магистрали, ТЗПАБП 440,9 - для создания ответвлений, описан выбор арматуры для монтажа кабельной магистрали, произведена разработка схемы связи с размещением оконечных и промежуточных усилительных пунктов. Также были произведены расчеты мешающих и опасных влияний от контактных сетей железных дорог и линии электропередачи, приведены описания методов защиты от влияний, приведены схемы защиты аппаратуры связи. Приведена методика симметрирования, целью которой является уменьшение взаимных влияний. Произведен расчёт длины регенерационного участка для волоконно-оптической системы передачи информации.

Выполнение данного курсового проекта способствовало закреплению теоретических знаний по курсу линий железнодорожной автоматики, телемеханики и связи, и появлению практических навыков, необходимых при эксплуатации проектировании, разработке и усовершенствовании устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи.

Список использованных источников

1. Митрохин В.Е. Конструкции, измерение характеристик и методика проектирования оптических магистральных линий связи железнодорожного транспорта: учебное пособие / Омская государственная академия путей сообщения, Омск, 1996, 82 с.

2. Электромагнитные влияния высоковольтных линий на цепи связи. - Методическое указание к курсовому проектированию. Е.Г. Требина, В.У. Костиков. Омский институт инженеров железнодорожного транспорта. Омск, 1980, с. 3-34.

3. Виноградов В.В., Кустышев С.Е., Прокофьев В.А. Линии железнодорожной автоматики, телемеханики и связи: Учебник для вузов ж.-д. транспорта - М.: Издательство «Маршрут», 2002. - 416 с.

4. Большая советская энциклопедия. М.: Советская энциклопедия, 1973 г.

5. Стандарт предприятия. СТП ОмГУПС-3.1-05.

Размещено на Allbest.ru