Проектирование первичной сети связи на участке железной дороги

более четырёх, по системе провод – земля – не более восьми – десяти.

В аппаратуре использована система телеконтроля и телесигнализации.

3. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

МАГИСТРАЛЬНОГО КАБЕЛЯ

МКПАБ – 14х4х1,05.

Кабель представляет собой совокупность нескольких проводников (жил),

изолированных друг от друга и от земли и заключенных в общую защитную

оболочку.

Современные устройства связи на железнодорожном транспорте неразрывно

связаны с необходимостью широкого применения кабельных линий. Они лучше

обеспечивают бесперебойность, высокое качество и надежность действия

устройств связи; более долговечны и дешевле в эксплуатации; повреждения

на них происходят значительно реже, чем на воздушных линиях. По кабельным

линиям передачи можно организовать значительно большее число каналов

связи, чем на воздушных линиях передачи; возможность прокладки кабеля в

труднодоступных местах (междупутье на железнодорожных станциях, в крупных

населенных пунктах).

Кабельные линии многоканальной связи используют для организации

телефонной и телеграфной проводной связи между различными удаленными

пунктами железнодорожной сети.

Наибольшее распространение на железнодорожном транспорте получили

магистральные кабели связи марки МКПАБ 14х4х1,05 с кордельно-трубчатой

полиэтиленовой изоляцией жил в четверке. Буквы в обозначении марки кабеля

МКПАБ означают: МК — магистральный кабель, П — кордельно-трубчатая

полиэтиленовая изоляция жил, А — с алюминиевой оболочкой, Б —

бронированный двумя, стальными лентами.

Кабель имеет четырнадцать четверок с медными жилами диаметром 1,05 мм,

пять сигнальных пар и одну контрольную жилу; сигнальные пары и контрольная

жила — медные диаметром 0,7 мм. Контрольная жила не со сплошной, а с

прерывистой (прореженной) изоляцией. При нарушении герметичности кабеля и

проникновении в него влаги последняя быстрее смачивает контрольную жилу,

чем остальные жилы со сплошной изоляцией, т. е. быстрее срабатывает

сигнализация о повреждении кабеля, и этим облегчается нахождение места

повреждения кабеля.

Каждая четверка кабеля содержит центрирующий полиэтиленовый кордель,

четыре медные жилы, на которые спирально навит полиэтиленовый кордель.

Каждая жила заключена в полиэтиленовую трубку, а все изолированные жилы

четверки обмотаны спирально ниткой из хлопчатобумажной пряжи. Кабель имеет

контрольную жилу и пять сигнальных пар с полиэтиленовой изоляцией. Поверх

кабельной скрутки наложена поясная изоляция 8 из нескольких слоев

кабельной бумаги, а затем алюминиевая оболочка. Для защиты алюминиевой

оболочки от почвенной коррозии и коррозии блуждающими токами поверх

оболочки намотаны с перекрытием две-три поливинилхлоридные ленты. Далее на

кабель последовательно наложены: подушка из кабельной пряжи, слой битума,

две броневые ленты из низкоуглеродистой стали НУ. Четверки кабеля марки

МКПАБ могут быть уплотнены в полосе частот дo 252 кГц.

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КАНАЛОВ,

ПРОЕКТИРУЕМЫХ ПО КАБЕЛЬНОЙ ЦЕПИ.

1. ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕДАЧИ.

Исходя из географического направления трассы можно определить

направление частот для этого следует воспользоваться графиком (рис.1).

По заданию направление трассы Север – Юг значит ОП1 – станция «А», ОП2 –

станция «Б».

Станция «А» передаёт спектр 12 – 60 кГц, расчётная частота 60 кГц.

Станция «Б» передаёт спектр 72 – 120 кГц расчётная частота 120 кГц.

На трассе размещаются оконечные пункты ОП1 и ОП2, промежуточные

обслуживаемые пункты ОУП и промежуточные не обслуживаемые пункты НУП.

Расстояние между ОП И ОУП называется секцией, на трассе 2 секции ОП1 – ОУП

– 1 секция, ОКП – ОП2 – 2 секция.

НУП находящийся в секции 1 имеет в знаменателе цифру 1, а НУП

находящийся в секции 2 имеет цифру 2.

рис.1 график направления

2. СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМЫ СВЯЗИ.

рис.2 схема первичной сети связи

[pic]

На схеме связи(рис.2) изображается все усилительные пункты,

оконечные необслуживаемые усилительные пункты с направляющими фильтрами и

согласующими элементами

На схеме связи (лист № 1) показана развёрнутая схема

обслуживаемого пункта с согласующими элементами фильтрами.

3. РАСЧЕТ ЗАТУХАНИЙ

УСИЛИТЕЛЬНЫХ УЧАСТКОВ.

Электрический расчет каналов высокой частоты работающих на кабельных

линиях сводится к подсчёту затуханий на отдельных усилительных участках,

определению усиления на обслуживаемых и необслуживаемых усилительных

пунктах, построению диаграммы уровней, подсчёту допустимого и

результирующего напряжения шумов. Затухание усилительного участка на

кабельной линии подсчитывается по формуле:

dB (1)

где: - коэффициент затухания при минимальной или максимальной

температуре грунта (dB/км)

минимальная температура

максимальная температура

коэффициент затухания кабеля МКПАБ c dж = 1,05мм.

при температуре частоте 120 кГц

[pic]

при температуре частоте 120 кГц

[pic]

при температуре частоте 60 кГц

[pic]

при температуре частоте 60 кГц

[pic]

- Длинна участка кабеля в километрах.

- Затухание станционных участков.

dB (2)

где: - Затухание линейного трансформатора.

- - Затухание направляющего фильтра.

Анф = 2,61 dB в направлении А > Б

Анф = 0,87 dB в направлении Б > А

[pic] от станции А к станции Б

[pic] от станции Б к станции А

В целях устранения амплитудных искажений включается магистральные

выравниватели. Для аппаратуры К – 12+12 на расстоянии 200 км. от станции А

к станции Б. На участках с магистральным выравнивателем его затухание

учитывается в расчётах. Затухание усилительного участка будет рассчитано

по формуле:

dB (3)

где:

Выполняем расчёт затуханий на участке ОП1 > ОП2 при t = +18°

|Ауу1=1,25?23,6+3,49=32,99 dB |

|Ауу2=1,25?23,0+3,49=32,24 dB |

|Ауу3=1,25?23,1+3,49=32,36 dB |

|Ауу4=1,25?22,9+3,49=32,11 dB |

|Ауу5=1,25?23,2+3,49=32,49 dB |

|Ауу6=1,25?23,5+3,49=32,86 dB |

Выполняем расчёт затуханий на участке ОП1 > ОП2 при t = -2°

|Ауу1=1,20?23,6+3,49=31,89 dB |

|Ауу2=1,20?23,0+3,49=31,09 dB |

|Ауу3=1,20?23,1+3,49=31,21 dB |

|Ауу4=1,20?22,9+3,49=30,91 dB |

|Ауу5=1,20?23,2+3,49=31,33 dB |

|Ауу6=1,20?23,5+3,49=31,69 dB |

Выполняем расчёт затуханий на участке ОП2 > ОП1 при t = +18°

|Ауу1=1,85?23,6+1,75=45,41 dB |

|Ауу2=1,85?23,0+1,75=48,64 dB |

|Ауу3=1,85?23,1+1,75=44,48 dB |

|Ауу4=1,85?22,9+1,75=44,11 dB |

|Ауу5=1,85?23,2+1,75=44,67 dB |

|Ауу6=1,85?23,5+1,75=45,22 dB |

Выполняем расчёт затуханий на участке ОП2 > ОП1 при t = -2°

|Ауу1=1,74?23,6+1,75=42,81 dB |

|Ауу2=1,74?23,0+1,75+4,34=46,11 dB |

|Ауу3=1,74?23,1+1,75=41,94 dB |

|Ауу4=1,74?22,9+1,75=41,59 dB |

|Ауу5=1,74?23,2+1,75=42,11 dB |

|Ауу6=1,74?23,5+1,75=42,64 dB |

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛЕНИЙ НУП и ОУП.

1. РАСЧЕТ УСИЛЕНИЯ НУП.

Усиления НУП можно рассчитать по формуле:

dB (4)

Эта формула применяется если НУП не оборудован грунтовыми АРУ.

Выполним расчёт по проверке установки грунтовых АРУ. Грунтовые АРУ

устанавливаются если выполняется условие:

(5)

где: (6)

- количество усилительных участков между ОУП

n - количество участков в секции

- длинна секции без последнего участка

- номинальная длинна усилительного участка

[pic]

групповые АРУ устанавливаются

[pic]

групповые АРУ устанавливаются

Вывод: так как условие формулы № 5 выполняется то усиление НУП

считаем с грунтовыми АРУ.

Усиление НУП считаем по формуле:

dB (7)

где: - пределы регулировки усиления усилителя с грунтовой АРУ

при изменении температуры грунта от -2° до +18°.

[pic]

направление от станции А > Б

|Sнуп 1/1=31,89+2,1=33,99 dB |

|Sнуп 2/1=31,09+2,1=33,19 dB |

| |

|Sнуп 1/2=30,91+2,1=33,01 dB |

|Sнуп 2/2=31,33+2,1=33,43 dB |

направление от станции Б > А

|Sнуп 1/1=46,11+2,1=48,21 dB |

|Sнуп 2/1=41,94+2,1=44,04 dB |

|Sнуп 1/2=42,11+2,1=44,21 dB |

|Sнуп 2/2=42,64+2,1=44,74 dB |

2. РАСЧЁТ УСИЛЕНИЯ ОУП.

Рассчитываем по формуле:

(8)

(9)

где: - приращение затухания кабеля в пределах секции при

изменении температуры грунта от -2° до +18°.

n – количество НУП с грунтовой АРУ в секции.

(10)

рис.3 схема первичной сети связи

[pic]

направление от ОП1 > ОУП таблица № 1

|32,99 dB |32,24 dB|32,36 dB |Ауу t= +18° |

|31,89 dB |31,09 dB|31,21 dB |Ауу t= -2° |

|1,1 dB |1,15 dB |1,15 dB |Аучастка |

Согласно рис.3 и таблице № 1 рассчитываем приращение затухания кабеля в

пределах секции и усиление ОУП.

рис.4 схема первичной сети связи

[pic]

направление от ОП2 > ОУП таблица

№ 2

|Ауу t= |44,11 dB |44,67 dB|45,22 dB|

|+18° | | | |

|Ауу t= -2°|41,59 dB |42,11 dB|42,64 dB|

|Аучастка |2,52 dB |2,56 dB |2,58 dB |

Согласно рис.4 и таблице № 2 рассчитываем приращение затухания кабеля в

пределах секции и усиление ОУП.

2.5. ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ УРОВНЕЙ.

рис.5 схема первичной сети связи

таблица № 3

| Марка |МКПАБ – 14х4х1,05 |

|кабеля | |

|Длинна |69,7 км. |69,6 км. |

|секции км. | | |

|Длинна |23,6 км. |23,0 |23,1 км. |22,9 км. |23,2 |23,5 км.|

|усилительног| |км. | | |км. | |

|км. | | | | | | |

|Установка | |< | | | | |

|магистрально| |МВ | | | | |

|го | | | | | | |

|я | | | | | | |

|?А Секции |3,4 dB |7.66 dB |

|Рпер н 1/1= -37,29+33,99= -3,3 dB |

|Рпр н 2/1 = -3,3-32,24=-35,57 dB |

|Рпер н 2/1= -35,57+33,19= -2,38 dB |

|Рпр ОУП = -2,38-32,36= -34,74 dB |

|Рпер ОУП = -34,74+30,41= -4,33 dB |

|Рпр н 1/2 = -4,33-32,11= -36,44 dB |

|Рпер н 1/2= -36,44+33,01= -3,43 dB |

|Рпр н 2/1 = -3,43-32,49= -35,92 dB |

|Рпер н 2/2 = -35,92+33,43= -2,49 dB |

|Рпр ОП2 = -2,49-32,8= -35,29 dB |

По формуле № 11 рассчитываем Рпр от ОП2 > ОП1

|Рпр н 2/2 = -4,3-45,22= -49,52 dB |

|Рпер н 2/2= -49,52+44,74= -4,78 dB |

|Рпр н 1/2 = -4,78-44,67= -49,45 dB |

|Рпер н 1/2= -49,45+44,21= -5,24 dB |

|Рпр ОУП = -5,24-44,11= -49,35 dB |

|Рпер ОУП = -49,35+45,05= -4,3 dB |

|Рпр н 2/1 = -4,3-44,48= -48,78 dB |

|Рпер н 2/1= -48,78+44,04= -4,74 dB |

|Рпр н 1/1 = -4,74-48,64= -53,38 dB |

|Рпер н 1/1 = -53,38+48,21= -5,17 dB |

|Рпр ОП1 = -5,17-45,41= -50,58 dB |

Согласно расчётов уровней приёма и передачи построим диаграмму уровней

(рис.7 и рис.8)

[pic]

2.6.РАСЧЁТ ЗНАЧЕНИЯ ДОПУСТИМЫХ И

РЕЗУЛЬТИРУЮЩИХ ШУМОВ.

В каждом проводнике электрического тока, происходит тепловое движение

электронов со случайным распределением скоростей и направлением движения.

Это движение электрических зарядов в элементарных частицах изменяется как

по величине так и по знаку. Появляется разность потенциалов и при

замкнутой цепи возникают токи которые являются причиной шумов. Решающим

фактором в образовании шумов ламп и транзисторов является дробовый эффект.

Сущность которого сводится к тому, что количество электронов вылетающих из

катода в каждый момент времени остаётся не постоянным по этому текущий

через лампу ток не представляет собой равномерный по времени поток

электронов, а напоминает град дробинок сыплющихся на анод.

Шумы возникающие главным образом за счёт дробного эффекта называются

внутренними или тепловыми.

Если групповые усилители в многоканальных системах имеют

недостаточную линейность амплитудной характеристики то это может привести

к взаимному влиянию между отдельными каналами одной системы. С увеличением

числа усилителей данное влияние приобретает большую большую величину в

этом случае возникают шумы от нелинейных переходов. За счёт влияния

возникающего между системами работающими на параллельных цепях возникают

шумы от линейных переходов.

Вследствие неточности балансировки преобразователей, несовершенства

фильтров, возможно проникновение тока в каналы при этом возникают шумы

оконечных станций. Для оценки влияния мешающего шума в канале, необходимо

иметь прибор который бы обладал такой же чувствительностью как наше ухо –

такой прибор называют псофометр.

Весь расчёт сводится к определению допустимого и результирующего

(ожидаемого) напряжения шумов для заданной магистрали. Если в результате

расчёта получается что допустимое напряжение шумов будет больше

результирующего то выбор места установки промежуточных усилителей выполнен

правильно.

Допустимое напряжение шумов выполняется по формуле:

мВпсоф (13)

где: Uш.лт.доп. – допустимое напряжение шумов линейного тракта который

состоит из шумов линейных переходов, термических и шумов нелинейных

переходов.

Uш.ок.доп. – допустимое напряжение шумов вносимых двумя оконечными

станциями.

Uш.ок.доп.=0,246 мВпсоф = 6,05?10-2 мВпсоф

мВпсоф (14)

где: L – протяженность трассы.

[pic] мВпсоф

мВпсоф

2.6.1.Расчет ожидаемых (результирующих) шумов

Результирующее напряжение шумов на расчётной трассе без переприёмов

определяется по формуле:

мВпсоф (15)

где: Uтш – суммарное напряжение тепловых шумов мВпсоф

Uшнп – напряжение шумов от нелинейных переходов

Uшок – напряжение шумов вносимых двумя оконечными станциями

Uшлп – напряжение шумов от линейных переходов

Uшок = 6,05?10-2 мВпсоф

мВпсоф (16)

где: L – протяжённость трассы.

Uшт=Uшнп

Суммарное напряжение тепловых шумов определяем по формуле:

мВпсоф (17)

[pic]мВ2псоф

[pic]

Uтш.i – напряжение тепловых шумов приходящих к концу канала от каждого из

промежуточных усилителей магистрали.

Для определения напряжения тепловых шумов возникающих от каждого

промежуточного усилителя воспользуемся формулой:

мВпсоф (18)

где: К =1,33

е – основание логарифмическое = 2,78

Ртш – уровень термических шумов приведенный к входу усилителя к полосе

частот данного канала.

Ртш = -15,7 Нп

Рпр.i – приёмный уровень на рассматриваемом усилительном участке в Неперах

(Нп), данная велчина определяется по диаграмме уровней построенной для

верхней частоты при максимальной температуре грунта.

Считается на частоте 120 мГц со 2 уровня

1Нп=8,686 dB

[pic] мВпсоф

[pic] Нп.

[pic] мВпсов

2.7. ВЫВОД

По результатам расчётов видно, что напряжение результирующих шумов

меньше чем напряжение допустимых шумов. Отсюда следует, что выбор места

установки промежуточных усилителей сделан правильно. Качество связи на

проектируемой линии связи хорошее.

Страницы: 1, 2, 3

МЕНЮ

Проектирование первичной сети связи на участке железной дороги

ИНТЕРЕСНОЕ