Проектирование линий передачи для построения железнодорожной технологической сети связи

 

 

3. Трасса кабельной линии и способы прокладки кабелей

 

Трасса комбинированного кабеля проходит на расстоянии 16 м от ближнего рельса с правой стороны железнодорожной линии по счету километров от станции А до станции д, на перегоне д - е переходит на правую сторону и проходит на расстоянии 16 м от ближнего рельса до станции К.

На участке е - К прокладка кабеля идет по заболоченным местам на протяжении 16 км, здесь будет использоваться болотный кабелеукладчик. При прокладке остальных участков используется кабелеукладчик.

В курсовом проекте выбран способ прокладки комбинированного кабеля в грунт в полосе отвода. При таком методе прокладки уменьшается стоимость работ за счет экономии на полиэтиленовом трубопроводе, а также уменьшается время, требуемое для прокладки кабеля.

Выбранная трасса кабельной линии удовлетворяет следующим требованиям:

1) минимальные подготовительные работы и объем земляных работ;

2) максимально возможная надежность и ремонтопригодность кабельной линии;

3) минимальный расход кабеля;

4) позволяет применять механизированный способ прокладки;

5) минимальный экологический ущерб;

6) удобство эксплуатации;

7) не проходит в местах путевого развития, имеет минимальное количество пересечений с различными подземными коммуникациями других ведомств;

8) наименьшие трудозатраты как при строительстве, так и при эксплуатации кабельной магистрали.

 

Схематично трасса линии представлена на рис. 3.1.

 

 

Рис.3.1

 

Трасса магистральной кабельной  линии показана на рис. 3.2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Организация магистральной, дорожной и отделенческой связи по оптическому кабелю

 

При разработке схемы организации  связи учитывается, что каналы магистральной и дорожной связи, организуемые по оптическим волокнам с применением аппаратуры STM-1, вводятся лишь в оконечные пункты проектируемой кабельной магистрали. Особенностью организации связи с применением аппаратуры ТЛС-31 является возможность выделения на каждой промежуточной станции необходимого числа цифровых каналов Е1 для организации всех видов отделенческой связи.

Канал Е1 содержит 30 каналов тональной частоты или 30 основных цифровых каналов со скоростью передачи 64 кбит/с. Мультиплексированием называется объединение нескольких сравнительно низкоскоростных(низкочастотных) каналов внутри одного высокоскоростного(высокочастотного) канала(передающий конец), а обратная процедура называется демультиплексированием(приемный конец).

В связи с тем, что в объединенном высокоскоростном канале передается дополнительная служебная информация, скорость передачи в объединенном канале, например, для аппаратуры ТЛС-31 (34 Мбит/с) больше, чем произведение числа объединяемых каналов на скорость передачи в каждом из них (16х2 Мбит/с = 32 Мбит/с).

 

Заданное число каналов между  станциями: А-а 30, А-б 60, б-в 60, в-д 60, д-К 120

 

Структурная схема организации магистральной и дорожной связи на участке А-К  приведена на рис. 4.1.

Структурная схема организации отделенческой связи приведена на рис. 4.2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

             

Рис. 4.2

 

 

 

 

 

 

5. Организация связи в пределах перегона

 

     В курсовом проекте составляется схема организации связи и цепей автоматики, телемеханики на участке кабельной магистрали  в пределах перегона д-е протяженностью 12км. Участок железнодорожной линии двухпутный.

     Устройство ответвлений от магистрального кабеля выполняется кабелем типа ТЗПАБпШп (низкочастотный симметричный кабель с полиэтиленовой изоляцией, алюминиевой оболочкой, броневыми покровами и наружными защитными покровами). Эти кабели могут использоваться и в качестве кабелей вторичной коммутации.

Скелетная схема  кабельной линии  связи и схема организации  связи и цепей автоматики на перегоне д-е приведена на рис. 5.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Переходы и пересечения

 

 

На перегоне «е» – «ж» железнодорожную линию пересекает несудоходная река шириною 170 м. Железнодорожный мост неразводной.

Оптический кабель вешается на кронштейнах, укрепленных на фермах моста. Симметричный кабель прокладывается в кабельном желобе, установленном на мосте.

Устройство перехода кабельной магистрали через реку показано на рис.6.

 

 

 

 

Рис. 6

 

 

Выбранная трасса кабельной  линии удовлетворяет следующим  требованиям:

1. минимальный расход  кабеля;

2. позволяет применять  механизированный способ прокладки;

3. минимальный ущерб  экологии;

4. удобство обслуживания;

5.имеет минимальное  количество пересечений с различными  подземными коммуникациями;

6. не проходит по  территории будущего развития  ж.д. объектов;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Составление монтажных  схем ответвлений от  электрического кабеля связи.

 

Муфты разветвительные: для устройства ответвления от магистрального кабеля применены алюминиевые соединительные тройниковые муфты, имеющие обозначение МАТ-муфта алюминиевая, тройниковая.

Муфты свинцовые соединительные: в месте сращивания кабелей со свинцовой или алюминиевой оболочкой устанавливают свинцовые соединительные муфты. Тип муфты различают по диаметру отверстий в горловине муфты и выбирают в зависимости от наружного диаметра металлической оболочки сращиваемых кабелей. Используемая муфта МС-20 – муфта свинцовая с внутренним диаметром конуса 20 мм.

Муфты защитные чугунные и полиэтиленовые: защитные муфты предназначены для защиты смонтированных муфт подземных бронированных кабелей в котлованах от механических повреждений и коррозии. Тип муфты выбирается в зависимости от размеров защищаемой муфты и диаметра сращиваемых кабелей. Чугунные соединительные муфты обозначают буквами С или МЧ. Чугунные тройниковые муфты обозначают буквой Т. В рассматриваемой схеме ответвления от магистрального кабеля к тяговой подстанции применяют муфты защитные полиэтиленовые соединительные и тройниковые, которые обозначают соответственно МЗПС и МЗПТ.

Так как комбинированный кабель не находится под избыточным постоянным газовым давлением, то газонепроницаемые муфты не используются.

Монтажная схема ответвления от кабельной магистрали к тяговой подстанции приведена на рис. 7.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 7.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Расчет первичных и волновых параметров симметричной кабельной цепи

 

Первичными параметрами называются активное сопротивление и индуктивность проводов цепи, а также проводимость изоляции между проводами и емкость, отнесенные к единице длины цепи (километру). Понятие первичных параметров применимо только для однородных цепей. Значения первичных параметров непосредственно связаны с конструкцией цепи, геометрическими размерами и электрическими характеристиками кабельных материалов, поэтому их удобно использовать при оптимизации конструкции кабельных цепей и теоретическом определении зависимости затухания и коэффициента фазы цепи от частоты.

При решении таких инженерных задач, как определение дальности передачи, оценке искажений сигналов при их передаче по цепи, а также при эксплуатационных измерениях удобно воспользоваться волновыми (вторичными)  параметрами цепей.

К волновым параметрам цепи относится коэффициент распространения волны и волновое сопротивление цепи  Z_B . Волновое сопротивление определяет отношение комплексных амплитуд напряжения и тока в падающей  (отраженной) волне в любом сечении, которое свойственно данной цепи и не зависит от ее длины. Коэффициент распространения волны характеризует логарифм отношения комплексных амплитуд напряжений (токов) в начале и конце однородной цепи, нагруженной на волновое сопротивление. Первичные и волновые параметры цепи обладают одинаковой полнотой и могут быть рассчитаны одни через другие.

8.1. Расчет первичных параметров симметричной кабельной цепи.

Диаметр изолированной жилы, мм, и расстояние между центрами жил цепи, мм, при четверочной (звездной) скрутке определяется по формулам:

,  (8.1)   

, (8.2)   

где    - диаметр изолированной жилы, мм;

 - диаметр токопроводящей жилы, = 0,7 мм;

 - радиальная толщина изоляции, = 0,4 мм;

а  - расстояние  между центрами жил цепи при четверочной скрутке, мм.

= 0,7 + = 1,5 (мм)

= = 2,121 (мм)

Сопротивление медной кабельной двухпроводной  цепи постоянному току , Ом/км, с учетом коэффициента укрутки определяется по формуле:

, (8.3)    

где  – удельное сопротивление медных жил ( = 0,0175 Ом ×мм²/м);

 – коэффициент укрутки,  учитывающий удлинение кабельных  жил при их скручивании (в  проекте принять = 1,01);

(Ом/км) 

Активное сопротивление кабельной  цепи R, Ом/км, определяется по формуле

,   (8.4)

где , и - значения бесселевых  функций, учитывающих увеличение сопротивления за счет поверхностного эффекта, эффекта близости жил пары, значения которых определяются в зависимости от значения :

f – частота тока в Гц ;

p- поправочный коэффициент, учитывающий эффект близости с соседними жилами в группе; для четверочной скрутки p = 5;

R_м – дополнительное сопротивление за счет потерь энергии на вихревые токи в жилах соседних четверок и в металлической оболочке кабеля. 

R_м, Ом/км, рассчитывается по формуле

,  (8.5) 

где  - величина дополнительного сопротивления, берется из таблицы (алюминиевая оболочка, 7 четверки в кабеле, 1-й повив); = 8,6 Ом/км.

 

Пример расчетов проведем для частоты f = 30 кГц.

=0,015; =0,041; =0,072

(Ом/км)

(Ом/км)

 

Индуктивность, L, Гн/км, двухпроводной кабельной цепи определяется по формуле

,  (8.6)

где Q(x) – значение бесселевой функции, учитывающей уменьшение внутренней индуктивности цепи в зависимости от аргумента x, Q(x) = Q(0,4) = 1,000.

- относительная магнитная проницаемость материала (для меди =1)

(Гн/км)

 

Рабочая емкость C, Ф/км, двухпроводной кабельной цепи определяется по формуле

,  (8.7)

где - результирующая диэлектрическая проницаемость изоляции (при сплошной полиэтиленовой изоляции =2)

 - коэффициент, учитывающий увеличение  емкости за счет близко расположенных  соседних жил кабеля и его  металлической оболочки ( =2,2, при этом =0,63)

(Ф/км)

 

Проводимость изоляции G, См/км, кабельной двухпроводной цепи определяется по формуле

,  (8.8)

где - результирующий тангенс угла диэлектрических потерь в комбинированной изоляции (значение выбирается из табл.8.1).

                                                                                                                     Таблица 8.1

Тип изоляции		при частоте , кГц
		Симметричные кабели
		10	100	250	550
Сплошная полиэтиленовая	2,0	3	7	12	20

 

По данным табл. 8.1 построен график для определения значений для заданных частот.

Рис. 8.1

 для частоты f=30000 Гц.

(См/км)

 

Результаты расчетов первичных  параметров для заданных частот сведены в табл. 8.2.

Таблица 8.2

f, Гц	R, Ом/км	L, Гн/км	C, Ф/км	G, См/км
30000	98,76	0,0007553	4,84	34,651
130000	135,703	0,0007447	4,84	72,948
230000	172,624	0,00073202	4,84	109,423
330000	204,843	0,0007214	4,84	134,043
430000	232,123	0,0007135	4,84	156,839