Проектирование кабельной сети устройств автоматики и телемеханики на малой станции и кабельной магистрали на перегоне

 
 

Кабели ответвлений от магистрального кабеля выполняются кабелем типа ТЗ с диаметром жил 0,9 мм числом четверок 4*4 или 7*4 в зависимости от числа и способа ввода цепей .

4. Организация связи и цепей автоматики на кабельной магистрали.

Схемы организации  магистральной, дорожной и отделенческой  связи представлены в приложении. Для магистральной и дорожной связи используется аппаратура STM-1, для получения необходимого числа каналов используются  несколько систем, в моем случае 6 систем. Для каждой системы используется два оптических волокна. Организация отделенческой связи осуществляется аппаратурой ТЛС-31, по отдельным волокнам .  На промежуточных станциях  ввод в здания от тройниковых оптических муфт заводятся только 12 волокон, для отделенческой связи и резервные волокна.

Для ОТС и АТ ответвления от магистрального кабеля на станциях делают для ввода цепей              отделенческой связи и автоматики в помещения ЭЦ и пассажирские здания. На перегоне     ответвления делают с сигнальным током АБ для ввода цепей автоматики, а также цепей     перегонной и служебной связи и электромехаников. Кроме того, на перегоне необходимо делать ответвления для ввода различных цепей в служебные здания пути, электрофикации и других цепей. Ответвления цепей связи осуществляется шлейфом или параллельно. Цепи автоматики всегда ответвляются шлейфом. На тех станциях, где находятся усилительные пункты, все цепи магистральных кабелей заводятся в них, а необходимые цепи связи и автоматики передают от усилительного пункта до поста ЭЦ. 

5. Выбор трассы кабельной  линии и устройство ее переходов через  преграды.

Трасса оптического  кабеля подводится по опорам контактной сети по сторонам где    находятся станции,  а на станции переходит на другую сторону. От станции А до станции В по левой стороне, на станции В переходит на правую сторону до станции Д, за станцией Д переходит на левую сторону и идет по левой стороне до станции З,  за станцией З переходит на правую сторону и далее до станции К идет по правой стороне. На ответвлении от станции Д до станции Н кабель проходит по левой стороне, на станции М от кабеля идет тройниковая муфта с переходом на правую сторону.

Трасса металлического кабеля проходит с левой стороны по счету километров на                                                                                              расстоянии 17м от ближнего рельса. В заболоченных местах кабель прокладывается в теле землянного полотна железной дороги.

Эта трасса обеспечивает:

применение механизированных способов строительства;

наименьший расход кабеля;

удобство эксплуатации;

минимальные пересечения  с линиями связи других ведомств и другими подземными коммутациями;

обеспечиваются  нормы опасных и мешающих влияний;

не проходит по территории возможного строительства  железнодорожных объектов; 

6. Выбор способа прокладки  оптических и электрических  кабелей связи  .

Волоконно-оптический кабель подвешен на опорах контактной сети, так как этот способ прокладки требует меньше затрат на строительно-монтажные работы и имеет более короткий срок строительства по сравнению с непосредственной прокладкой в грунт и полиэтиленовые трубопроводы.

Электрический кабель прокладывается в трубопроводах, что обеспечивает лучшую защиту кабеля от механических повреждений, возможность замены кабеля без земляных работ, возможность укладки резервного кабеля в обход поврежденного участка. При переходе через реку кабель укладывается в специальных желобах, закрепленных на фермах и устоях моста проложенных под пешеходным переходом. На пересечениях с шоссейными дорогами кабели укладываются в асбестцементные трубы, которые прокладывают методом горизонтального бурения.

Рис.2 Переход через железную дорогу методом горизонтального бурения.

 

Рис.3 Переход кабеля ВОЛС по мостам.

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.4 Прокладка кабеля в тело насыпи. 
 

7. Составление скелетной схемы  кабельных линий  связи на перегоне.

Ввод цепей связи  и автоматики в служебные объекты на перегоне А-Б

Ответвления от магистрального кабеля на станциях делают для ввода  цепей отделенческой связи и  автоматики в помещения ЭЦ и пассажирские здания. На перегоне ответвления делают с сигнальным током АБ для ввода  цепей автоматики, а также цепей  перегонной и служебной связи  и электромехаников. Кроме того, на перегоне необходимо делать ответвления  для ввода различных цепей  в служебные здания пути, электрофикации и других цепей. Ответвления цепей  связи осуществляется шлейфом или  параллельно. Цепи автоматики всегда ответвляются шлейфом. На тех станциях, где находятся усилительные пункты, все цепи магистральных кабелей заводятся в них, а необходимые цепи связи и автоматики передают от усилительного пункта до поста ЭЦ.  

8. Составление монтажных схем ответвлений  от магистрального оптического  и электрического кабелей связи.

В месте соединения двух строительных длин оптического  кабеля используют пластмассовые или  металлические муфты тупикового типа для прямого и разветвительного соединения оптических кабелей.

В местах соединения двух строительных длин электрического кабеля используют прямые, симметрирующие или стыковые муфты. Прямые муфты бывают соединительные, симметрирующие, и конденсаторные и обозначаются МС –муфта свицовая прямая. Тройниковые муфты используются для ответвлений от магистрального кабеля, обозначаются МСТ. Газонепроницаемые муфты предназначаются для предотвращения утечки газа из под оболочки кабелей связи, обозначаются ГМС. Боксы кабельные являются оконечными устройствами, которыми заканчиваются вводные кабели, обозначаются БМ. 

Рис.5 Монтажная схема ответвления от магистрального кабеля в здание службы пути.

 

Рис.6 Монтажная схема ответвления от магистрального кабеля в пост секционирования тяговой сети.

9.Расчет  влияний тяговой  сети переменного  тока на симметричные  цепи кабельной  линии связи.

Принимаем за допустимое наведенное напряжение в жиле кабеля 200 вольт. Расчет индуктируемого в жилах кабеля напряжение начинаем со значения ширины сближения 10 м. Величина опасного напряжения U, индуктируемого на изолируемом конце жилы кабеля при заземленном противоположном конце, определяется по формуле

U=ώM*Iвл*Sp*Sk*lp

M- взаимная индуктивность между тяговой сетью и жилой кабеля при частоте 50 Гц, Г/км

M=10^-4ln|1+

I_вл- эквивалентный влияющий ток, определяемый при вынужденном режиме работы тяговой сети

I_вл=I_рез*K_m

I_рез- результирующий нагрузочный ток расчетного плеча питания при вынужденном режиме тяговой сети

I_рез=*

К_m- коэффициент, характеризующий уменьшение влияющего тока по сравнению с нагрузочным

K_m=[1+(m-1)(1-)]

К_m=[1+(5-1)(1-=0,79

I_рез=*=768,6 A

I_вл=768,6*0,79=607,19А

M- при ширине сближения 10 м

M=10^-4ln|1+=8 *10^-4Гн/км

U_оп=2*3,14*50*8*10^-4*607,19*0,50*0,07*19=101,43 В

Таким образом при  ширине сближения 10 метров в жилах  будет наводиться напряжение 156,86 вольт, что меньше допустимого значения 200В, при меньшей ширине сближения необходимы специальные меры по уменьшению влияния контактной сети переменного тока. 
 
 
 
 

10. Расчет  параметров оптического  кабеля.

Абсолютная разность показателей преломления сердцевины и отражающей оболочки  ∆n=n₁-n₂=1,470-1,466=0,004

Относительная разность преломления:

∆=(n₁²-n₂²)/(2n₁²)=(1,470²-1,466²)/(2*1,470²)=0,002717

Числовая апертура световода со ступенчатым профилем :

NA===0,108

Нормированная частота:

V=2π*a*NA/λ=6,28*4,2*0,108/1,310=2,175

Так как  нормированная частота меньше 2,405; то модно реализовать одномодовую  передачу. Достоинство одномодовой  передачи заключается в широкой  полосе передаваемых частот и меньшее  затухание. Тогда ;

Критическая частота

F_кр=P_nm*c*n₁/(π*d*NA)

Критическая длина  волны

λ_кр=π*d*NA/( P_nm* n₁)

Затухание оптических кабелей

α_к=α_с+α_доп затухание кабеля равно сумме собственного и дополнительного затухания

α_c=α_n+α_p собственное затухание равно сумме потерь на поглощение и рассеяние

a_n=8,69*π*n₁*tgδ/λ

α_p=K_p/λ⁴

a_n=8,69*3,14*1,470*5·10^-12/(1,310*10^-9)=0,1531 дБ/км -потери на поглощение, дБ/км;