Проект магистральной линии связи на участках железной дороги

Федеральное агентство железнодорожного транспорта.

 

Уральский Государственный Университет Путей Сообщения

 

 

 

 

 

Кафедра «Связь»

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект

на тему

«Проект магистральной линии связи на участках

железной дороги»

по дисциплине

«Линии автоматики, телемеханики и связи на ж.д. транспорте»

Вариант № 06

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент гр. Ша-318

Овчинникова О.О.

 

                                 Проверила: преподаватель

 Русакова Е.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург

2011

 

Задание на проектирование

 

На заданном двухпутном участке железной дороги А-К (рис.1) с электротягой переменного тока напряжением 27 кВ предусмотреть строительство КЛС.

 

 

Рис.1 Проектируемый участок железной дороги

Предусмотреть организацию дальней (магистральной и дорожной) связи по КЛС с использованием цифровых систем передачи ИКМ-120.

Заданное число каналов магистральной и дорожной связи для участка А-К приведены в табл. 1. Виды и число цепей отделенческой связи предусмотреть в соответствии с требованиями ПТЭ п.6.41. Отдельные цепи для телеграфной связи можно не предусматривать. Для работы устройств СЦБ на участке А-К предусмотреть 6 двухпроводных цепей и одну цепь для частотного диспетчерского контроля (СЦБ-ДК).

В проекте предусмотреть применение обслуживаемых (ОУП) и необслуживаемых (НУП) усилительных пунктов для низкочастотных цепей отделенческой связи. ОУП разместить на станциях А, Д, К а НУП - на станциях участка в соответствии с установленными расстоянием между НУПами (25-30 км).

Кроме того, при использовании системы ИКМ-120 для уплотнения цепей дальней связи предусмотреть обслуживаемые регенерационные пункты (ОРП) на станциях А, Д, К, совместив их с ОУП, и необслуживаемые регенерационные пункты (НРП) на станциях или перегонах, учитывая, что расстояние между ними равно 5-8 км. Сторонность размещения ОУП и ОРП относительно железной дороги для станции А определена в таблице 3, а для станций Д и А устанавливается студентом по своему усмотрению. НРП и НУП размещаются непосредственно на трассе КЛС.

При расчете опасных напряжении в жилах кабельной линии связи рекомендуется ограничиться вынужденным режимом работы тяговой сети, опустив расчет для аварийного режима.

При расчете мешающих влияний на кабельные цепи связи ограничиться расчетом для участка А-Д в направлении от станции А к станции Д.

Расчетно-пояснительная записка должна отражать технические решения следующих вопросов:

— выбор системы организации КЛС;

— организация связи и цепей автоматики по КЛС;

— выбор типа и емкости магистральных кабелей, распределение цепей по четверкам;

— расчет влияний тяговой сети переменного тока на КЛС;

— выбор трассы прокладки КЛС;

— содержание кабеля под избыточным давлением;

— скелетная схема КЛС для перегона А-Б.

Курсовой проект должен содержать следующие чертежи:

— схему организации связи и цепей автоматики по КЛС на перегоне А-Б:

— схематический план трассы КЛС;

— расчетные схемы опасных и мешающих влияний;

— скелетная схема КЛС на перегоне А-Б.

Данные об участке А-К приведены в таблице 2. Данные о перегоне А-Б (для организации связи на перегоне А-Б и проектирования скелетной схемы) приведены в таблице 3.

Данные для расчета влияний тяговой сети на КЛС представлены в таблице 4. Тип подвески контактного провода М-120-ТФ-100. Тяговые подстанции расположены на станциях А (ордината указана втабл.3), Д и К. Схема работы тяговой сети — встречно-консольная. В вынужденном режиме работы тяговой сети тяговая подстанция, расположенная на станции Д отключена.

Участок А-К оборудован системой автоблокировки, станции участка оборудованы системами электрической централизации. Для электропитания устройств СЦБ вдоль железной дороги с правой стороны по направлению километража на расстоянии 20 м от рельса проложена трехфазная высоковольтная линия автоблокировки напряжением 10 кВ. На перегоне Г-Д (примерно в середине перегона) железнодорожную линию пересекает судоходная река глубиной 6 м, через которую проложен неразводной железнодорожный мост. Грунт на участке мягкий (1 группа). Климатические условия умеренные.

 

Таблица 1 – Число каналов дальней связи на участке А-К

 

Вид связи	Число каналов
Магистральная	300
Дорожная	80

 

Таблица 2 – Сведения об участке А-К

 

Расстояние между осями станций
А-Б	Б-В	В-Г	Г-Д	Д-Е	Е-Ж	Ж-З	З-И	И-К
7	13	16	12	11	7	13	6	11

 

 

 

 

 

Таблица 3 – Размещение объектов связи и СЦБ на перегоне А-Б

 

Ординаты  объектов	79000	79900	80500	82010	82815	83000	84000	84000	86000
Наименование  объекта	ОУП (п)	ТП (п)	РШ-Вх (л)	РШ-С (л)	П(п)	РШ-С (п)	ОП (л)	ПСКС (л)	ЭЦ (л)

 

 

 

Таблица 4 – Расчетные величины электромагнитных влияний

                     тягового тока

 

Определяющая  частота  гармоники  влияющего  тока, Гц	750
Проводимость  грунта, мСм/м	5

 

Тип подвески контактного провода М-120-ТФ-100

 

 

Содержание

 

Введение

1. Выбор системы организации КЛС
2. Выбор типа и емкости магистральных кабелей, распределение

Цепей по четверкам

3. Расчет опасных влияний тяговой сети переменного тока
4. Расчет мешающих влияний на кабельные цепи связи
5. Выбор трассы прокладки КЛС и устройство ее переходов через

преграды

6. Содержание кабеля под избыточным давлением
7. Организация связи и цепей автоматики по КЛС
8. Скелетная схема КЛС

Приложение

Заключение

Список литературы

 

 

Реферат

 

Данный курсовой проект содержит 37 страницы, 10 рисунков, 7 таблиц, одно приложение и список наименований литературных источников.

В курсовом проекте в соответствии с заданием изложены принципы проектирования линий автоматики, телемеханики и связи на участке железной дороги.

Выполнены все расчеты опасных и мешающих влияний. Спроектирована кабельная сеть станции. Разработан план кабельной линии связи.

Рассматриваются эксплуатационно-технические основы, разработан план перехода линии связи через водную преграду.

 

 

 

Введение

 

Перед железнодорожным транспортом нашей страны стоит задача обеспечения непрерывно растущих объемов перевозок народнохозяйственных грузов и пассажиров. Для этого необходимо повышать пропускную способность железнодорожных участков, скорость и массу поездов при одновременном повышении безопасности движения. Без сложной, разветвленной сети связи невозможно организовать интенсивный перевозочный процесс и оперативно управлять им.

Внедрение на транспорте систем перегонного регулирования движения поездов привело к необходимости увеличения числа цепей для устройств автоматики и телемеханики. Распространение электрической централизации стрелок и сигналов на станциях обусловило применение кабельных станционных сетей.

Разнообразные устройства автоматики и телемеханики, повышающие пропускную способность перегонов, станций и узлов и обеспечивающие безопасность движения поездов, размещены не только на станциях, но и на перегонах. Для их нормальной работы требуются различные линейные сооружения, по которым передается разнообразная информация в виде сигналов телеуправления, телеконтроля и телесигнализации. Следует также учитывать, что электроснабжение перегонных устройств автоматики и телемеханики и других линейных потребителей на перегонах и малых станциях, осуществляется с помощью специальных высоковольтных линий. На участках с электротягой над рельсами подвешивают тяговую сеть, питающую электровозы.

Дальнейший рост объема и скоростей перевозок на железнодорожном транспорте приводит к появлению новых видов связи, автоматики и телемеханики. Устройства автоматики и телемеханики должны становиться все более быстродействующими и надежными, а устройства связи — обеспечивать возможность служебных переговоров с любым пунктом в данный момент с уменьшением времени ожидания соединения и ростом качества передачи сигналов. Как следствие этого, должно существенно возрастать число каналов передачи информации на железных дорогах, что невозможно без усовершенствования линий автоматики, телемеханики и связи.

Продолжающийся значительный рост протяженности железных дорог с электротягой на постоянном и переменном токе, развитие железнодорожных линий автоблокировки, продольного электроснабжения линейных потребителей, высоковольтных линий электропередачи приводят к увеличению опасных и мешающих электромагнитных влияний на цепи и каналы железнодорожной автоматики, телемеханики и связи и к необходимости разработок мер борьбы с этими явлениями.

В связи с необходимостью увеличения числа каналов и повышением их качества линии нужно усовершенствовать с учетом экономической целесообразности, т. е. так, чтобы капитальные затраты па строительство, а в дальнейшем расходы на эксплуатацию, отнесенные к единице продукции — канало-километру, не были высокими.

 

 

 

 

 

1. Проектирование кабельной линии связи

Необходимо на заданном двухпутном участке железной дороги А–К с электротягой переменного тока напряжением 27 кВ предусмотреть строительство КЛС.

Рисунок 1

1.1 Выбор системы организации КЛС

 

Исходные данные

Таблица 1. Число каналов дальней связи на участке А-К

Магистральная	300
Дорожная	80

 

Кабельные линии обладают большей эксплуатационной надежностью по сравнению с воздушными, так как они подвержены меньшим вредным воздействием окружающей среды и большей защищенностью их от опасных и мешающих влияний электромагнитных полей различных линий электропередачи, включая контактную сеть электрифицированных железных дорог.

Кабельная магистраль может быть организована по одно-, двух или трехкабельной системе.

При однокабельной системе все виды связи и цепи СЦБ организуются по одному кабелю. Однокабельная система наиболее дешевая, однако, обладает ограниченной дальностью передачи (до 1500 км) и допускает относительно наибольшее развитие количества телефонных каналов. Поэтому эта система рекомендуется для организации дорожной и отделенческой связи на второстепенных, не имеющих перспектив развития, участках железных дорог.

Двухкабельная линия предусматривает прокладку двух параллельно расположенных кабелей вдоль полотна железной дороги. В одном кабеле размещаются физические цепи для организации ТЧ каналов прямого, а в другом – обратного направлений передачи информации, т.е. используется однополосная четырехпроводная схема организации каналов.

Двухкабельная система по требуемому количеству каналов и двухпроводных цепей в большинстве случаев удовлетворяет требованиям, предъявляемым к магистральным линиям связи, и является в настоящее время основной системой кабельной магистрали. Однако объединение в одних кабелях всех видов связи, а также цепей СЦБ, требующих частых отпаев от магистрального кабеля к перегонным и станционным объектам, вызывает определенные трудности при монтаже и эксплуатации магистрали, снижает устойчивость и качество дальней связи, что является недостатком двухкабельной магистрали.

При трехкабельной системе прокладывается три кабеля, из которых первый используется для отделенческой связей и цепей СЦБ, а второй и третий – для цепей дальней связи. Все ответвления на перегонах и станциях производятся только от первого кабеля. Система по количеству каналов дальней связи, количеству пар отделенческих связей и числу цепей для СЦБ соответствует для всех участков железных дорог, включая участки со скоростным движением, обеспечивает высокое качество и надежность работы каналов дальней связи, однако требует больших капитальных затрат и эксплуатационных расходов. Поэтому эта система находит применение на участках железных дорог, где требуется организация мощных пучков каналов связи.

Выбор типа кабельной магистрали, типа и ёмкости кабеля для КЛС производится, исходя из требуемого числа каналов для организации всех видов связи на участке железной дороги и выбранного типа аппаратуры уплотнения. Наружные покровы кабеля выбираются из условий прокладки и эксплуатации. В данном курсовом проекте необходимо организовать 300 каналов магистральной и 80 каналов дорожной связи с использованием аппаратуры уплотнения ИКМ-120. Исходя из этого, применим двухкабельную систему организации КЛС, как оптимально удовлетворяющую всем требованиям.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Выбор типа и емкости магистральных кабелей, распределение цепей по четверкам

 

На основании выбранной системы организации кабельной магистрали, типов и ёмкостей кабелей, типа аппаратуры ВЧ уплотнения распределяем виды связи по физическим цепям.

На железнодорожном транспорте в соответствии с принятой структурой управления существует несколько отдельно организуемых первичных сетей связи: магистральная, дорожная, отделенческая и станционная.

Магистральные связи организуются между руководством ОАО РЖД и управлениями железных дорог, а также между управлениями смежных железных дорог. Для этого вида связи по заданию предоставляется 220 ВЧ каналов.

Дорожные связи организуются в пределах каждой дороги и соединяют между собой управления дороги с отделениями и крупными железнодорожными станциями, а так же последние между собой. Для этого вида связи по заданию предоставляется 90 ВЧ каналов.

Самым насыщенным различными видами связи являются отделения дороги, так как именно на участках дорог в пределах отделений осуществляется непосредственное регулирование движения поездов и эксплуатация технических устройств железнодорожного транспорта.  В отделении дороги с его территории стекается вся оперативная информация и здесь диспетчера, которые руководят движением поездов, энергосистемами, погрузкой, выгрузкой и распределением вагонов и другими технологическими операциями на участках и станциях.      

В отделении дороги организуются следующие виды связи:

• поездная радиосвязь (ПРС), обходная перегонная связь (ОПГС), телеуправление (ТУ), телесигнализация (ТС), связь для передачи сигналов диспетчерской централизации или диспетчерского контроля (КЛ), связь для передачи данных в вычислительный центр (ВЦ), ПДРС.
• поездная диспетчерская связь (ПДС) - для руководства движением поездов, служит для переговоров поездного диспетчера (ДНЦ) с раздельными пунктами, входящими в обслуживаемый им участок l~100-200 км, границы участков обычно устанавливаются по сортировочным горкам и участковым станциям. Руководство движением ДНЦ реализует через дежурных по станциям (ДСП) и маневровых диспетчеров (ДСЦ). В процессе работы ДНЦ передает по цепи  ПДС приказы об отправлении, проследовании поездов, обгоне их на промежуточных пунктах;
• энергодиспетчерская связь (ЭДС) - для оперативного руководства работой хозяйства электрификации и электроснабжения на электрифицированных участках железных дорог;
• вагонная диспетчерская связь (ВДС) - для оперативного регулирования вагонного парка, контроля за его продвижением и состояния погрузочно-разгрузочных работ;
• билетная диспетчерская связь (БДС) по продаже билетов на пассажирские поезда, организуется от бюро отделений до линейных пунктов (билетных касс). БДС является частью общего комплекса связи для централизованной продажи билетов на пассажирские поезда (ЖАОП-ЛЖД-БДС). Она используется для переговоров диспетчеров бюро по распределению мест на пассажирские поезда с кассирами линейных и городских билетных касс;
• служебная диспетчерская связь (СДС) - для оперативного руководства работой технического персонала дистанциями сигнализации и связи по обеспечению надежного действия устройств автоматики, телемеханики и связи на станциях и перегонах, организуется в пределах каждой дистанции;
• локомотивная диспетчерская связь (ЛДС) - для переговоров локомотивного диспетчера с работниками отделения, занимающихся подготовкой локомотивного парка;
• линейно-путевая связь (ЛПС) - для оперативного руководства работой технического персонала дистанции пути, занятого обслуживанием и содержанием устройств и искусственных сооружений;
• постанционная связь (ПС) - для служебных переговоров работников промежуточных станций (разъездов и остановочных пунктов) между собой и с работниками участковых и отделенческих станций. Линия ПС включается в междугородние телефонные коммутаторы на станциях участка, что обеспечивает выход абонентов в сеть дальней дорожной телефонной связи. В неё могут включаться и АТС промежуточных станций для связи абонентов АТС с абонентами других промежуточных станций;
• перегонная связь (ПГС) - для переговоров работников служб (автоматики, телемеханики и связями пути, энергетики), находящиеся на перегоне, с дежурными по станциям (ДСП), ограничивающим перегон, поездным и энергодиспетчером, диспетчерами дистанции пути, сигнализации и связи. При отсутствии поездной радиосвязи на участке или при неисправности локомотивной радиостанции, ПГС служит для связи остановившегося в пути поезда с дежурным ближайших станций. Перегонная связь используется для организации связи с местом восстановительных работ на перегоне;

Всего 19 видов связи, организуемых по НЧ каналам.

На станционном уровне организуются сети общеслужебной (местной) телефонной и оперативно-технологической (станционной) связей. В данном курсовом проекте мы этот вид связи не проектируем.

Для осуществления связи между светофорами и оборудованием СЦБ на станции применяют линейные цепи, которые организуются по НЧ каналам СЦБ.

Для кабельных магистралей, прокладываемых вдоль железных дорог, электрифицированных по системе переменного тока, выпускаются кабели с повышенным защитным действием оболочек МКПАБ, МКПАП, МКПАБП, МКПАК, МКПАПКП, допускающие уплотнение цепей до 252 кГц. Строительная длина магистральных кабелей 850 м.

Для прокладки в грунте подходит кабель:

МКПАБ-7х4х1.05+5x2x0.7+1x0.7

Он содержит четыре ВЧ четверки, три НЧ четверки, пять сигнальных пар и одну контрольную жилу. Диаметр жил четверок -1.05 мм, сигнальных и контрольных жил - 0.7 мм.

Для преодоления водной преграды будет использоваться кабель:

МКПАК-7х4х1.05+5x2x0.7+1x0.7

Кабели МКПАК имеют проволочную броню из круглых стальных проволок с наложением поверх брони противокоррозионного покрытия. Эти кабели прокладываются через водные преграды, на уклонах более 45С° и в других случаях, требующих повышенной механической прочности оболочек.

Количество жил, их диаметры и назначение такие же, как и у МКПАБ.

По типовым схемам распределения четверок при двухкабельной системе рекомендуется для ВЧ (дорожной) связи использовать в   7-четверочном кабеле вторую, четвертую и шестую четверки.

Исходя из того, что необходимо организовать 240 каналов магистральной связи и 70 каналов дорожной связи, также учитывая резерв каналов принятый в данном курсовом проекте 15%, рассчитаем количество комплектов аппаратуры ИКМ-120 и число пар жил в кабеле КЛС:

 

Для магистральной связи:

 

 

 

Nобщ – общее число каналов, которое необходимо организовать;

N – число каналов магистральной связи по заданию;

Nрез – число резервных каналов.

 

 

 

Таким образом для дорожной связи необходимо 3 комплекта ИКМ-120 и, соответственно, 6 пары жил кабеля в прямом направлении и 6 пары жил кабеля в обратном направлении.

Для дорожной связи:

 

 

 

 

 

Таким образом для дорожной связи необходимо 1 комплект ИКМ-120 и, соответственно, 2 пары жил кабеля в прямом направлении и 2 пары жил кабеля в обратном направлении.

 

В таблице 5 приведено распределение четверок  в кабеле МКПАБ-7х4х1,05+5х2х0,7+1х0,7, при двухкабельной системе и использовании кабелей одинаковой емкости.

 

 

Рис 2 - Нумерация и расцветка четверок  и сигнальных пар кабеля

 

 

 

Рис 3 – Распределение четверок в кабеле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5 – Распределение цепей по четверкам кабелей

 

Номера четверок и сигнальных пар	Тип четверок	Цепи связи и СЦБ
		Кабель 1	Кабель 2
Четверка
1	ВЧ	ПДС, ЛПС	ТУ, ТС
2	ВЧ	Магистр.	Магистр. резервная
		резервная
3	НЧ	ЭДС, ПС	ДБК, ВГС
4	ВЧ	Магистр.	Магистр.
		Магистр.	Магистр.
5	НЧ	ПГС, ПГС	ПРС, ПРС
6	ВЧ	Дорожная резервная	Дорожная резервная
7	НЧ	СЭМ, МЖС	Переезд,
			СЦБ-ДК
Сигнальная пара:
1		СЦБ	СЦБ
2		СЦБ	Резерв
3		СЦБ	Резерв
4		СЦБ	Резерв
5		СЦБ	Резерв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Расчет опасных влияний тяговой сети переменного тока

 

Опасные напряжения в жилах кабеля могут возникать при аварийном (замыкании тяговой сети на землю или рельсы) и вынужденном (отключении от контактной сети одной из тяговых подстанций) режимах работы тяговой сети. Однако в целях сокращения расчетов, в курсовом проекте разрешается произвести расчет опасных влияний лишь для вынужденного режима.

Тяговая сеть переменного тока наводит напряжение во всех жилах кабеля, однако, наибольшее напряжение возникает на жилах цепей связи тональной частоты, поскольку длина сближения их с контактной сетью, определяемая длиной усилительного участка низкочастотных цепей, является наибольшей.

Значения опасного напряжения между жилой кабеля и землей на конце гальванически неразделенного провода цепи связи рассчитывается по формулам отдельно для каждого расчетного участка в соответствии с расчетной схемой.

Расчетная схема длин участков, для расчета опасных влияний находится на рисунке 4.

Расчет следует начинать при ширине сближения а=10м. Если длина расчетного участка кабельной цепи менее 40км, то в этом случае величина напряжения, определяется в вольтах по формуле:

 

                                                                           (3.1)

 

где     ω – круговая частота влияющего тока, рад/с;

Sp – коэффициент экранирования рельсов (Sp = 0,45);

          Sк – коэффициент защитного действия оболочки кабеля на

                 частоте 50 Гц (Sк = 0,1);

          lэ – длина сближения линии связи с тяговой сетью в пределах

                расчетного участка, км;

          Iвл – эквивалентный влияющий ток

 

Эквивалентный влияющий ток частотой 50Гц , определяется при вынужденном режиме работы тяговой сети по формуле:

 

                                                     Iвл=Iрез*Км                                                  (3.2)

 

Iрез – результирующий нагрузочный ток расчетного плеча питания при вынужденном режиме работы тяговой сети, А;

                                                                                                    

                                                    (3.3)