Проектирование линий передачи для построения железнодорожной технологической сети связи

 

 

 

Курсовой проект по дисциплине:

«Волоконно-оптические линии связи  на железнодорожном транспорте»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«Проектирование линий передачи для построения железнодорожной технологической сети связи»

 

 

 

 

 

 

                                                                                        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2011г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Введение

Линии связи являются неотъемлемым элементом инфраструктуры железнодорожного транспорта. На основе линейно-кабельных  сооружений и разнообразных линий  передачи создана технологическая сеть электросвязи ОАО «РЖД». Она составляет техническую основу системы управления всеми технологическими процессами в отрасли - перевозочным, обеспечением безопасности движения, эксплуатационной работой служб, социальной сферой, экономикой. Железнодорожное хозяйство, рассредоточенное на огромной территории Российской Федерации, благодаря сети связи объединяется в единую взаимоувязанную транспортную систему.

Основными направлениями  технического развития и совершенствования  технологических сетей связи  ОАО «РЖД» являются внедрение волоконно-оптических линий связи, цифровых систем передачи и коммутации.

Данный курсовой проект имеет своей целью закрепление  знаний, полученных в курсе дисциплины  “Линии железнодорожной автоматики, телемеханики и связи”, а также получение навыков принятия решений в ходе курсового проектирования и обоснования принятых решений.

В ходе проектирования разрабатывается  трасса кабельной линии, осуществляется выбор кабелей для нее и организация различных видов связи. Проект содержит расчеты: передаточных характеристик цепей и оптических волокон; длин регенерационных участков на ВОЛС; тяговых усилий при прокладке оптических кабелей в кабельной канализации и другие расчеты согласно техническому заданию на проектирование.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Выбор типа кабельных  линий на проектируемом участке

 

В настоящее время железнодорожные кабельные магистрали связи строятся по однокабельной, двухкабельной или трехкабельной системе.

На проектируемом участке прокладывается однокабельная магистраль. Применяется комбинированный кабель, содержащий оптические волокна, симметричные низко- и высокочастотные четверки. Это позволяет организовать в одном кабеле каналы дальней и отделенческой связи; цепи АТ и ОТС; высокоскоростные цифровые каналы с использованием модемов типа HDSL, а также линейные цепи автоблокировки.

Оптический кабель используется для  организации магистральной, дорожной и отделенческой связи. Цепи оперативно-технологической  связи, цепи автоматики и линейные цепи автоблокировки организуются по симметричным парам. 

Преимуществом однокабельного варианта является меньшая цена по сравнению  с трехкабельным вариантом. Ценовое преимущество однокабельного варианта по сравнению с двухкабельным не является очевидным. С одной стороны, может быть получена экономия за счет изготовления одной(общей) алюминиевой оболочки кабеля и снижения затрат на прокладку и монтаж одного кабеля вместо двух(трёх). С  другой стороны, однокабельный вариант имеет следующие основные недостатки:

 - в одном кабеле имеются цепи, принадлежащие различным службам, а именно: СВТ и СЦБ, что может создать конфликтную ситуацию в процессе эксплуатации кабеля;

- строительная длина комбинированного  кабеля равна одному километру,  в то время как оптического  5..6 км, что ухудшает качество  оптического тракта в комбинированном кабеле, а также вызывает значительные расходы на соединительные муфты и устройство запасов оптических волокон в муфтах;

- необходимость устройства отпаев  от магистрального кабеля к  релейным шкафам и перегонным  объектам в среднем через 1 км, что снижает качество тональных связей;

- незначительная ёмкость по числу каналов и цепей автоматики, поэтому вариант может быть рекомендован для второстепенных, тупиковых участков железных дорог.

2. Выбор ёмкости и марки проектируемых кабелей, распределение оптических волокон и симметричных пар

2.1. Конструкция комбинированного кабеля

Конструкция комбинированных кабелей марки МКПВБАШп (ЭпП) 4x4x1,05 + 7х2х0,7/ОКЗ 2x4 - 0,36/0,22 показана на рис. 2.1. При этом приняты следующие обозначения: 1 – контрольная жила; 2 – лента из водоблокирующего материала; 3 - поясная изоляция; 4 - экран из алюмополиэтиленовой ленты и контактной проволоки; 5 - оболочка из полиэтилена; 6 - алюмополиэтиленовая лента; 7 - контактная проволока; 8 - модули-заполнители из полиэтилена; 9 - центральный силовой элемент из стеклопластика; 10 - оптические модули; 11 - оболочка из полиэтилена; 12, 13, 16 - кордели из водоблокирующего материала; 14 - изолированные жилы высокочастотных четверок; 15 - высокочастотная четверка; 17 - звездная четверка вспомогательных жил; 18 - изолированная жила вспомогательных пар (четверок); 19 - вспомогательная пара, скрученная из двух изолированных жил.

Оптический элемент представляет собой сердечник, скрученный из оптических модулей разного цвета и корделей-заполнителей из полиэтилена вокруг силового элемента из стеклопластика, в общей оболочке из полиэтилена. Межмодульное пространство заполнено гидрофобным заполнителем, который не вытекает из сердечника оптического элемента до температуры 50°С.

Количество оптических модулей - 2. Оптический модуль представляет собой  трубку из полибутилентерефталата, внутри которого расположены четыре оптических волокна разных цветов. Сочетание цветов оптических волокон одинаковое во всех модулях.  Номинальный  наружный  диаметр  оптического модуля - 2,0 мм.   

         Оптические  волокна  одномодовые  стандартные в соответствии с требованиями МСЭ-Т G652. По согласованию с заказчиком допускается применение в конструкции кабеля дополнительно до 12 стандартных одномодовых оптических волокон, расположенных равномерно в дополнительных оптических модулях, введенных вместо корделей-заполнителей. Расцветка дополнительных оптических модулей согласовывается при заказе.

 

 

Рис. 2.1

 

Высокочастотные четверки скручены из четырех изолированных жил с пленкопористой изоляцией разного цвета вокруг корделя-заполнителя из водоблокирующего материала (ВБМ) и обмотаны по спирали лентой из этого же материала и по открытой спирали синтетическими лентами или хлопчатобумажными нитями разного цвета. Допускается продольное наложение лент или нитей. Количество высокочастотных четверок - 1, 2 или 3.

В четверке две жилы, расположенные  по диагонали, образуют рабочую пару. Номинальный диаметр неизолированных токопроводящих жил - 1,05 мм, изолированных - 3,7 мм.

Пучок вспомогательных пар скручен  из четырех вспомогательных четверок, скрепленных лентами или нитями разного цвета (или трех вспомогательных четверок и корделя-заполнителя из ВБМ), и четырех корделей-заполнителей из ВБМ вокруг корделя- заполнителя из ВБМ. Пучок обмотан по спирали лентой из водоблокирующего материала. В конструкции кабеля может быть 1, 2 или 3 вспомогательных пучка.

Вспомогательные четверки скручены из четырех изолирующих жил со сплошной полиэтиленовой изоляцией разного цвета вокруг корделя из ВБМ и обмотаны по спирали лентой из ВБМ и по открытой спирали синтетическими лентами или хлопчатобумажными нитями разного цвета. Допускается продольное наложение лент или нитей.

В четверке две жилы, расположенные по диагонали, образуют вспомогательную пару. Вспомогательная пара (отдельная) скручена из двух изолирующих жил со сплошной полиэтиленовой изоляцией красного и белого цветов и обмотана по спирали лентой из ВБМ. Номинальный диаметр токопроводящих жил вспомогательных пар и четверок – 0,7 мм. Номинальный диаметр изолированных жил вспомогательных пар и четверок – 1,6 мм.

Сердечник кабелей скручивают из вышеуказанных  элементов. Возможны варианты, указанные  в табл. 2.1.

    

 

 

 

 

Таблица 2.1

Различные варианты комбинированного кабеля МКПВБАШп

Количество
оптических модулей  в оптическом элементе	высокочастотных четверок	вспомогательных пучков	вспомогательных четверок	отдельных вспомогательных  пар	общее количество вспомогательных  пар
2, 3, 4, 5	0	3	12	1	25
	0	3	12	0	24
	1	2	8	1	17
	1	2	8	0	16
	2	1	4	1	9
	2	1	4	0	8
	2	1	3	0	6
	3	0	0	0	0

 

При проектировании однокабельной магистрали будем использовать комбинированный кабель МКПВБАШп – 4x4x1,05 + 7x2x0,7/ОКЗ 5х4-0,36/0,22.

2.2. Оптический кабель

Число волокон n в проектируемом оптическом кабеле равно

,   (2.1.) 

где   - число волокон для подключения аппаратуры SТМ-1 для организации цифровых каналов дальней связи со скоростью 155 Мбит/с;

- число волокон для подключения  аппаратуры ТЛС-31 для организации  цифровых каналов отделенческой  связи со скоростью 34 Мбит/с;

- число резервных волокон  для организации аварийно-восстановительных  работ на оптическом кабеле (4 волокна);

- число волокон для обеспечения  возможности коммерческого использования  свободной емкости железнодорожной  сети связи (4 волокна).

Для данного проекта:

= 800 – требуемое число каналов для организации магистральной связи

= 700 – требуемое число каналов для организации отделенческой связи

(используем два комплекта для отделенческой связи - основной и резервный)

Тогда     .

В комбинированном кабеле используется оптический кабель ОКЗ 5х4-0,36/0,22, имеющий 5 оптических модулей, в каждом из которых содержится по 4 оптических волокна. Коэффициент затухания оптических волокон – не более 0,36 дБ/км на длине волны 1,31 мкм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3. Электрические кабели в составе комбинированного кабеля

Для организации цепей оперативно-технологической  связи, цепей автоматики и линейных цепи автоблокировки используются симметричные низкочастотные пары, входящие в состав выбранного комбинированного кабеля. Общее число цепей АТ и ОТС равно 14. Значит, для организации цепей АТ и ОТС требуется 7 низкочастотных четверок. В данном случае комбинированный кабель МКПВБАШп – 4x4x1,05 + 7x2x0,7/ОКЗ 5х4-0,36/0,22 имеет достаточное количество низкочастотных пар (16 пар) для организации цепей АТ и ОТС. По имеющейся высокочастотной четверке организовываются высокоскоростные цифровые каналы с использованием модемов типа HDSL.

Ответвления от магистрального кабеля дальней связи выполняются кабелем типа ТЗ с диаметром жил 0,9 мм и числом четверок 4х4 или 7х4 в зависимости от числа и способа ввода цепей, имеющих ответвления в тот или иной объект на станциях или перегонах.

Распределение оптических волокон  и четверок в комбинированном  кабеле приведено в табл. 2.2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.2

 

№ ОМ		№ ОВ			Цвет		Назначение
					ОМ	ОВ
1		1			красный	ор.	1 система STM-1-передача
		2				бел.	1 система STM-1-прием
		3				син.	2 система-резерв
		4				зелен.	2 система-резерв
2		5			синий	ор.	3 система STM-1-передача
		6				бел.	3 система STM-1-прием
		7				син.	4 система STM-1-передача
		8				зелен.	4 система STM-1-прием
3		9			зеленый	ор.	1 система ТЛС-31-передача
		10				бел.	1 система ТЛС-31-прием
		11				син.	2 система ТЛС-31-передача
		12				зелен.	2 система ТЛС-31-прием
4		13			черный	ор.	организация аварийно-восстановительных работ на оптическом кабеле
		14				бел.
		15				син.
		16				зелен.
5		17			белый	ор.	обеспечение возможности коммерческого  использования свободной емкости  железнодорожной сети связи
		18				бел.
		19				син.
		20				зелен.
Номер и расцветка				Симметрирование, кГц			Пары	Наименование цепи
ВЧ четверка			1-красная	250			1	HDSL
							2	HDSL
НЧ четверки	Пучок №1		1-зеленая	0,8			1	ПДС
							2	ЭДС
			2-синяя	0,8			1	СДС
							2	ПГС
			3-белая	0,8			1	МЖС
							2	ЛПС
			4-желтая	0,8			1	ТУ
							2	ТС
	Пучок №2		5-коричневая	0,8			1	АВС
							2	БДС
			Вспомогательная четверка	0,8			1	Резерв
							2	Резерв
			Вспомогательная четверка	0,8			1	Резерв
							2	Резерв
			Вспомогательная четверка	0,8			1	Резерв
							2	Резерв