Проектирование МКЛС "Тамбов - Воронеж"

Федеральное агентство связи

ГОУ ВПО “Сибирский государственный университет телекоммуникаций  и  информатики”

Уральский технический институт связи  и информатики (филиал)

 

 

       Кафедра МЭС 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОЛП

Тамбов - Воронежо

Курсовая работа

061.003 КР

Альбом 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Екатеринбург 2009 г.

 

Федеральное агентство связи

ГОУ ВПО “Сибирский государственный университет телекоммуникаций  и  информатики”

Уральский технический институт связи  и информатики (филиал)

 

 

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

 

для курсового проектирования

по дисциплине: «Направляющие системы электросвязи»

на тему: «Проектирование МКЛС» Тамбов - Воронеж»

Студенту группы МЕ-Х Фамилия Имя Отчество

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

Вариант 003

1. Число каналов ТЧ                                          6500
2. Температура грунта                  tmax = +18, tmin = +2
3. Сопротивление грунта            ρ = 190 Ом/км
4. Интенсивность грозодеятельности  Т = 64ч/год

 

 

    При выполнении  курсового проекта должны быть  представлены:

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

Введение. 1. Характеристика проектируемой МКЛС 2. Расчет МКЛС 3. Организация строительства МКЛС 4. Смета на строительство МКЛС 5. Заключение 6. Список литературы

 

ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

1.Конструкция оптического кабеля

2. Ситуационная схема трассы

3. Устройство сложного перехода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дата выдачи: 29.09.09                                                  Срок окончания: 08.12.09

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Иваново Тамбов — город областного подчинения в России, административный центр Тамбовской области. По данным на 2008 год население составляло 278,6 тыс. человек, а плотность населения — 3041 чел./км².

Станция Тамбов принадлежит  Юго-Восточной железной дороге. На северо-запад  идёт линия на Мичуринск, на восток и юго-восток линии на Саратов (через Ртищево) и Камышин (через Балашов). Поезда идут через станцию на тепловозной тяге. Пассажирские поезда обслуживаются тепловозами ТЭП70 локомотивного депо Ртищево. Грузовые поезда обслуживаются депо Ртищево и депо Тамбов.

Через город проходят поезда дальнего следования сообщением Тамбов — Волгоград, Тамбов — Москва, Москва — Астрахань, Мурманск —  Астрахань, Санкт-Петербург — Тамбов, Новороссийск — Тамбов, Минеральные  Воды — Тамбов, Анапа — Тамбов, Адлер — Тамбов, Волгоград — Брест, Москва — Махачкала, Берлин — Саратов, Москва — Алма-Ата.

В Тамбове развиты  промышленные предприятия :

1. Химические: ОАО «Тамбовполимермаш», ОАО «Тамбовский завод „Комсомолец“» ОАО «Пигмент» (промышленная группа «Крата») — производство красителей, отбеливателей, чистящих средств, лакокрасочных материалов, ОАО «Тамбоврезиноасботехника» — химический завод ;
2. Машиностроительные:  ОАО «Тамбовский завод „Революционный труд“» («Ревтруд»), ОАО «„Тамбовгальванотехника“ им. С. И. Лившица», ФГУП «Опытный завод „Тамбоваппарат“», ТНИИР «Эфир», ФГУП «Октябрь», ОАО «Тамбовский завод „Электроприбор“», ОАО «Завод подшипников скольжения»;
3. Ремонтно-технические предприятия: ФГУП «Тамбовский вагоноремонтный завод»;
4. Газораспределительные организации: ОАО «Тамбовоблгаз»;
5. Черная металлургия: ОАО «Меттекс» — переработка металлолома;
6. Лёгкая и пищевая промышленность:  ОАО «Тамбовское спиртоводочное предприятие „ТАЛВИС“», Кондитерская фирма «Такф», «Тамбовмясопродукт»
7. Другие виды промышленности: Завод технологического оборудования,  Завод «АРТИ», ОАО «Завод железобетонных изделий № 2» — производство стройматериалов, ГУП «Племенной завод „Пригородный“» в Донском — разведение и выращивание племенного крупного рогатого скота, производство зерна, сахарной свеклы,  Колхоз имени Ленина в селе Покрово-Пригородное — овощеводство, племенное свиноводство, производство молока.

Объём отгруженных товаров  собственного производства, выполнено  работ и услуг собственными силами по обрабатывающим производствам за 2007 год 15,5 млрд рублей, в том числе: производство машин и оборудования, электрооборудования, электронного и оптического оборудования, транспортных средств и оборудования — 10,2 млрд руб., химическое производство — 2,4 млрд руб., производство пищевых продуктов, включая напитки и табак, — 1,8 млрд рублей.

Воронеж — город в европейской части России, административный центр Воронежской области. Расположен на берегах Воронежского водохранилища реки Воронеж, в 8,5 километрах от впадения её в реку Дон, в 470 км от Москвы.

 

 

 

 

Не являясь городом-миллионером, Воронеж образует агломерацию численностью более миллиона человек, которая  включает, помимо городского округа город  Воронеж, также городской округ  город Нововоронеж и муниципальные  районы Семилукский, Новоусманский, Каширский, Рамонский и Хохольский.

В конце XIX-го века городские доходы составляли 309 385 рублей, запасный городской капитал — 3 175 рублей. Городских расходов было в 1890 году 312 627 рублей 28 копеек. За городом числился долг государственному банку в сумме 1 010 831 рублей. В это время в Воронеже было 47 фабрик и заводов. В 1862 году торговые обороты Воронежа превышали ещё 3 500 000 рублей.

Современный город Воронеж  — экономический центр Воронежской  области и один из крупнейших экономических  центров России. Основой экономики города является промышленность.

Ведущими отраслями  промышленности в современном городе являются машиностроение, металлообработка, лёгкая и пищевая промышленность, химическая, нефтехимическая и электронная  промышленность, а также деревообработка и полиграфия.

Строительство ВОЛС прежде всего необходимо как выгодное капиталовложение в пользу дальнейшего развития торговых и дипломатических отношений. Данное строительство принесет немаловажную роль, соединяющее два областных центра . Оно повысит статус городов, как городов с высоко развитой связью.

 

 

  1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЕКТИРУЕМОЙ   МКЛС

1. Выбор и характеристика кабеля и системы передач

 

    Емкость кабеля и система передачи выбирается в зависимости от потребного числа телефонных каналов и каналов телевидения при использовании серийно выпускаемой аппаратуры для их уплотнения.

Для организации 6500 каналов между городами Тамбов – Воронеж необходимо использовать магистральный кабель КМБ-4 и систему передачи К3600 (я возьму две таких системы).

На первом этапе будет задействовано  6500 каналов передачи, а 700 каналов передачи останутся в резерве для дальнейшего резерва.

На рисунке 1. показана конструкция кабеля КМБ-4 [3].

А в таблицах 1. и 2. Приведены характеристики кабеля и системы передачи «К3600» .

Таблица 1 – Характеристика кабеля МКБ - 4      

Характеристика	Значение
1. Электрическое сопротивление изоляции, МОм∙км	≥10000
2. Волновое сопротивление, Ом	75+/-0,6
3. Испытательное напряжение, кВ	3,7
4. Коэффициент затухания при 20 оС, дБ∙км	10,465
5. Удельный температурный коэффициент затухания	1,96∙10-3
6. . Строительная длина, м	500

 

Таблица 2 – Характеристика системы  передачи К – 3600

Характеристика	Значение
1. Число каналов	3600
2. Линейный спектр частот, кГц	812...17596
3. Максимальное растяжение между ОУП, км	180
4. Номинальная длина усилительного участка при 8  оС, км	3± 0,075

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                 

 

 

1 – симметричная четверка

2 – коаксиальная пара типа 2,6/9,5

3 – поясная изоляция

4 – свинцовая оболочка

5 – подушка

6 – две бронеленты

 

Рисунок 1 -  Конструкция кабеля КМБ – 4.

 

 

1.2. Выбор и характеристика трассы МКЛС

 

Трасса проектируемой  ВОЛП проходит вдоль автомобильной  дороги Тамбов-Новая Усмань – Воронеж , что обеспечивает возможность использования автотранспорта в процессе строительства и эксплуатации ВОЛП. Трасса МКЛС располагается с правой стороны, что обуславливает наименьшее число препятствий.

 В таблице 3. приведена характеристика трассы, а на рисунке 2, показана ситуационная схема трассы.

Таблица 3.- Характеристика трассы

Показатель	Всего	В том числе
		ОП1-ОРП	ОРП-ОП2
Протяжённость трассы, км	279	163	113
Переходы через дороги    Автомобильные    Железные	6 2	4 1	2 1
Переходы через реки             Несудоходные             Судоходные	0 2	0 1	0 1

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1 – Ситуационная схема трассы

 

 

 

 

 

 1.3 Размещение усилительных пунктов

 

Протяженность трассы, проектируемой  МКЛС составляет 276км, а допустимое расстояние между обслуживаемыми усилительными пунктами (ОУП) для системы передачи К-3600 не должно превышать 180 км. При этом протяженность секции ОП-1 – ОУП-2 составит 163км. При этом протяженность секции ОУП-2 – ОП-3 составит 113км. Число необслуживаемых усилительных пунктов (НУП) определится рассчетом по методике [4].

Среднегодовая температура грунта рассчитывается по формуле (1):

 

                                                      t_ср=(t_max-t_min)/2,                                               (1)

                                                      t_ср=(18+2)/2=10 ºC

Коэффициент затухания α_ср, дБ/км при среднегодовой температуре грунта определяется по формуле (2): 

                                               α_ср=α₂₀∙[1+α_α∙(t_ср-20)],                                          (2)

       где α₂₀ – коэффициент затухания при 20ºC,                                                           α_α – удельный температурный коэффициент затухания.

α=10,465∙[1+1,96∙10^-3∙(10-20)]=10,25 дБ/км

Наименьшая длина усилительного  участка l_уу при среднегодовой температуре определяется по формуле(3):

                                                 l_уу=l_уу8∙(α₈/α_ср),                                                  (3)

          где  l_уу8 – номинальная длина усилительного участка при 10ºC,                                                                                                                                                                                                                  α₈ – коэффициент затухания при t_ср=10º                                           

                                                 l_уу=3∙(10,25/10,25)=3 км

Число участков n_уу на каждой секции рассчитывается по формуле (4):

                                                 n_уу=l_{оп –оуп}/l_уу,                                                 (4)

Для секции ОП-1 – ОУП-2:

                                                 n_уу=163/3=55

l_факт=163 /55=2,963 км

Для секции ОУП-2 – ОП-3:

n_уу=113/3=38

l_факт=113 /38=2,973 км

Таким образом на секции ОП-1 – ОУП-2 разместится 55 участков, а на секции ОУП-2 – ОП-3 разместится 38 участков. Так как фактическая длина не превышает номинальной длины усилительного участка, то искусственная линия не требуется.

 

 

2 РАСЧЁТ МКЛС

2.1 Расчёт параметров передачи

 

Рассчет производится по методике на крайних средних частотах линейного спектра системой передачи К-3600 с целью сравнения расчитанныз значений с нормативными.

2.1.1 Активное сопротивление коаксиальной  пары R, рассчитывается по формуле (5):

                                                        (5)

где  f₁=812 кГц                      

        f₂=9200 кГц

        f₃=17696 кГц

        r_a=1,3 мм

        r_b=4,8 мм

 Ом/км

 Ом/км

 Ом/км

2.1.2 Индуктивность цепи L, рассчитывается по формуле (6):

                                                         (6)

=0,2682 мГн/км

=0,263 мГн/км

=0,262 мГн/км

2.1.3 Электрическая ёмкость C рассчитывается по формуле (7):

                                                                                                               (7)

где =1,1 диэлектрическая проницаемость полиэтилена

 

=0,0467 мкФ/км

2.1.4 Проводимость G рассчитывается по формуле (8):

                                                                                               (8)

где tg =0,6∙10^-4 – тангенс угла диэлектрических потерь

 мкСим/км

 мкСим/км

 мкСим/км

2.1.5 Коэффициент затухания α рассчитывается по формуле ( 9):

                                         
                                     ,                                             (9)

=2,1 дБ/км

=7,17 дБ/км

=10 дБ/км

2.1.6 Фазовый коэффициент β рассчитывается  по формуле (10):

                                                ,                                                (10)

=18,04 рад/км

=202,48 рад/км

=368,5 рад/км

2.1.7 Волновое сопротивление  Z_в рассчитывается по формуле (11):

                                                      

,                                                              (11)

=75,75 Ом

=75,04 Ом

 

=74,9 Ом

2.1.8 Скорость распространения электромагнитной  волны рассчитывается по формуле  (12):

                                                     

,                                                         (12)

 

=287132 км/с 

=288648 км/с

=288829 км/с

Вывод: Рассчитанные параметры в  целом соответствуют номинальным.

Результаты расчетов представлены в таблице 4.

Таблица 4 - результаты расчетов параметров кабеля КМБ – 4.

Параметр	Значения на частоте
	812 кГц	9200 кГц	17600 кГц
R, Ом/км	36,83	124	171,5
мГн/км	0,268	0,263	0,262
мкФ/км	0,0467	0,0467	0,0467
мкСим/км	14,3	162	309,6
дБ/км	2,1	7,12	10
рад/км	18,04	202,48	368,5
Ом	75,75	75,04	74,9
км/с	287132	288648	288829

 

2.2 Расчёт вероятности повреждения  кабеля молнией

 

Расчёт производится с целью  определения необходимости защиты кабеля от ударов молнии.

Защита магистральных кабелей  связи предусматривается, если вероятное число повреждений на 100 км трассы в год превышает 0,2 (более 1 повреждения за 5 лет). Рассчет осуществляется по методике [4].

2.2.1 Сопротивление оболочки кабеля  определяется по формуле (13):

 

где =221 Ом∙мм²/км – удельное сопротивление свинца

      =0,36 мм – внутренний диаметр оболочки

= 1,6 мм – толщина оболочки

2.2.2 Сопротивление брони кабеля  определяется по формуле (14):

где =138 Ом∙м²/км – удельное сопротивление стали

      =34,2 мм – внутренний диаметр брони

= 1 мм – толщина брони

2.2.3 Общее сопротивление металлических  покровов кабеля рассчитывается  по формуле (15):

 

По графику из [5], число повреждений кабеля n₀ при удельном сопротивлении грунта , сопротивлении металлических покровов R= , электрической проницаемости изоляции кабеля 3000 В и интенсивности грозодеятельности 36 ч/год.

n₀=0,037

Вероятное число повреждений  n при интенсивности T=84 ч/год и электрической изоляции U=3700 В определяется по формуле (16):

 

Так как вероятное число повреждений  менее 0,2 при удельном сопротивлении  грунта , то защита кабеля от повреждения молнией не требуется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ВОЛП

 

Расчет осуществляется по методике [5] с целью получения ожидаемых значений параметров надежности проектируемой ВОЛП. Для оценки качества её обслуживания в процессе эксплуатации. Расчет осуществляется с использованием среднестатических значений интенсивности отказов и времени восстановления t_{вс ,} полученных из опыта эксплуатации ВОЛП, аналогичных проектируемой.

6.1 Интенсивность отказов ОК на одном километре трассы в час определяется по формуле (16):

                                                          (16)

где =0,34  средняя плотность отказа на 100 км трассы в год.

6.2 Интенсивность отказов системы передачи определяется по формуле (17):

                                        (17)

где l_к = 256 км – длина трассы;

λ_ОП = 30·10^-6 – интенсивность отказов на ОП в час;

λ_ОРП =27·10^-6 – интенсивность отказов на ОРП в час

λ_НРП = 1,5·10^-6 – интенсивность отказов на НРП в час;

  1/ч

6.3. Наработка на отказ линейного  тракта Т_лт,ч определится по формуле (18):

                                                                   (18)

ч

6.4. Среднее время восстановления линейного тракта Т_влт, ч определится по формуле (19):

    (19)       

где Т_вк = 10 ч – среднее время восстановления одного километра кабеля;

Т_ВОП = 0,5 ч – среднее время устранения повреждения на ОП;

Т_ВОРП = 0,5 ч – среднее время устранения повреждения на ОРП;

Т_ВНРП = 2,5 ч - среднее время устранения повреждения на НРП.

ч

 

 

 

 

6.5. Коэффициент готовности К_г определится по формуле (20):

                                                        (20)

6.6. Коэффициент простоя линейного тракта К_п определится по формуле (21):

                                                        (21)

Рассчитаные параметры надежности будут использоваться в качестве нормативных в процессе эксплуатации ВОЛП.

Цель: Разработка сметы осуществляется по методике [2], с целью определения  размера кап. Вложений на строительство  ВОЛП и расчета стоимости канало-километра.

Результаты расчета сметы на строительство приведены в таблице 4.

Таблица 4 . – Смета на строительство  проектируемой ВОЛП

 

7 СОСТАВЛЕНИЕ СМЕТЫ НА СТРОИТЕЛЬСТВО ВОЛП

 

   Цель: разработка осущ. по методике [2] с целью определения  кап. вложений на стр-во ВОЛП и расчета стоимости канало-километра приведена в таблице 4.

Таблица 4.

Наименование        работ и материалов	Единицы  измере -ния	Кол-во  на всю  линию	Стоимость материалов и    работ, т.р.		Заработная плата, руб
			На ед. измерения	На всю линию	На ед. измерения	На всю линию
Оптический  кабель	км	261,12	29,4	6941,93	-	-
Прокладка  оптического  кабеля кабеле   укладчиком	км	230,4	0,66	152,1	0,171	40
Прокладка  кабеля вручную с учетом копки  траншеи и  засыпки траншеи	км	10,24	6,3	64,5	5,8	59,4
Строительство  телефонной  канализации	км	15,36	10,2	158,7	3	46
Протягивание  кабеля в  телефонной  канализации	км	15,36	1,37	21	0,742	11,4
Устройство пере- ходов через  шоссейные и  ж/д дороги	Один  переход	5	2,75	13,75	1,39	6,95
Устройство  переходов  через реки	Один   переход	3	0,806	2,4	0,21	0,63
Монтаж,измере-ние и герметиза- ция муфт	шт	29	2,88	83,52	1,02	29,58
Итого				7437,9		193,96
Заработная плата				193,96
Накладные расходы на заработную плату  0,87				155,17
Итого = ( +1,87 )				7800
Плановое накопление 0,08				624
Всего по смете  = 1,08				8424

 

 

Количество муфт на участке регенерации определяется по формуле (22):

                                                          (22)

Для секции ОП1-ОП2:          

 

Расчет стоимости канала-километра  С, руб./кан.·км производится 
по формуле (23) дважды, в первом случае для задействованного чила каналов, во втором случае для всего числа каналов:

                                                        (23)

1. руб-кан.км
2.   руб-кан.км

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

 

Для организации 2667 каналов между городами Нижний Новгород – Иваново в курсовой работе предусматривается :

 

1. Предусматривается прокладка кабеля ОМЗКГ-10-1-0,7-4.
2. Использование двух систем передачи ИКМ1920.
3. На первом этапе задействовано 2667 каналов, а 1173 остались в резерве для        дальнейшего развития.
4. В населенном пункте Чкаловск был установлен ОРП.
5. Разместить на трассе ВОЛП  5 НРП.

 

Сметная стоимость строительства  ВОЛП составила 8424т.р.

Стоимость одного канало-километра:

 

12,34 руб-кан.км – для задействованного  числа каналов.

8,57   руб-кан.км – для максимального  числа каналов.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

 

1. Михалёв А.Н., Гниломедов Е.И. «Физические основы передачи информации по ВОЛС». Учебное пособие. Екатеринбург, 2005. 28 с.

2. Ионов А.Д. “Проектирование кабельных линий связи”. Учебное пособие. Новосибирск .1993.

3. Гроднев И.И. и др. Волоконно-оптические  системы передачи и кабели: Справочник. – М.: Радио и связь, 1993.

4. Свирская К.В., Н.Ф. Туркина «Атлас автомобильных дорог России». 
Москва: 2003.