Строительство линии связи на железнодорожном переезде

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение.

1. Волоконно-оптическая линия связи.
0. Выбор волоконно-оптических систем передачи.
0. Выбор оптического кабеля связи.
0. Расчет параметров световодов.
0. Определение длины регенерационного участка.
2. Кабельная линия связи.
0. Выбор системы организации кабельной магистрали.

0. Выбор типа аппаратуры.

• Определение типа и емкости кабеля.

• Распределение видов связи по физическим цепям.

• Выбор трассы кабельной линии связи.

• Расчет внешних влиянии на кабельную линию связи.

• Расчет опасных влиянии.

• Расчет мешающих влиянии.

• Разработка схемы организации связи.

• Содержание кабеля под избыточным давлением.

• Разработка скелетной схемы кабельной линии.

• Определение требуемой емкости и длины кабелей ответвлений.

• Составление спецификации кабельной арматуры.

• Устройство перехода через водную преграду.

• Устройство перехода через железную дорогу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ.

 

Организация всех связей для обеспечения оперативной  работы дороги по магистральным кабельным  линиям отличает железнодорожные кабельные  линии от подобных им линий Министерства связи. Это вызвано большим количеством низкочастотных технологических связей и необходимостью их выделения в ряде пунктов как на станциях, так и на перегонах.

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.

Все шире используют волоконно-оптические кабели для цифровых систем передачи информации, каналы которых являются универсальными, способными передавать аналоговые (например, речевые) и кодированные дискретные сигналы.

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

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.

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 на строительство, а в дальнейшем расходы на эксплуатацию, отнесенные к единице продукции — канало-километру, не были высокими.

 

 

 

 

 

1. Волоконно-оптическая линия связи.

1.1. Выбор волоконно-оптических  систем передачи

При проектировании трактов  оптической связи необходимо в первую очередь принять оптимальное решение по выбору волоконно-оптической системы передачи. В настоящее время в волоконно-оптических системах передачи общего пользования применяется унифицированная каналообразующая аппаратура цифровых систем передачи различных ступеней иерархии. Системы передачи с частотным разделением каналов связи по оптическим кабелям еще не нашли практического применения, что связано с определенными трудностями в обеспечении качественных показателей линейного тракта.

В настоящее время созданы следующие системы передачи: "Соната-2", "Сопка - 2" с аппаратурой ИКМ - 120; "Сопка - 3" и "Соната-Зм" с аппаратурой ИКМ - 480; "Соната - 4" и "Соната - 4м" с аппаратурой ИКМ - 1920.

Для данного курсового  проекта буду использовать систему передачи “Cопка-3” с аппаратурой ИКМ-480 (описание – табл. 1.1.)

Табл. 1.1.

Характеристика	Система передачи	Длина волны, мкм	Энергетический потенциал, дБ	Тип линейного кода	Дальность связи, км	Тип источника излучения	Тип приемника излучения	Тип оптического волокна	Скорость передачи, Мбит/с
Сопка-3	ИКМ-480	1,3	41	5В6В	До 600	ЛД	ЛФД	Многомодовое градиентное	34

 

1.2 Выбор оптического кабеля связи.

Оптические кабели (ОК) содержат 4, 8 и 16 волокон. Волокна классифицируются на ступенчатые, градиентные и одномодовые и используются на длинах волн 0,85. 1,3 и 1.55 мкм. Кабели могут изготовляться с металлическими элементами (оболочки, оплетки, армирующие стержни) и без них. Достоинствами ОК без металлических элементов являются существенно меньшие габаритные размеры и масса.

Выбор ОК  осуществляется на основе: заданного числа каналов магистральной связи и типа аппаратуры связи; назначения кабеля.

В соответствии с заданным числом каналов магистральной связи  и типом волоконно-оптической системы  передачи следует определить число волокон ОК. При использовании цифровой системы - передачи ИКМ-480 для организации 400 двусторонних каналов связи необходимо два волокна в ОК: одно - для организации 400 каналов связи в прямом, а другое - в обратном направлении.

Исходя из типа системы передачи, типа оптического волокна и значения рабочей длины волны (λ, мкм), (см. табл. 1.1), выбирается марка кабеля: ОЗКГ-  линейный оптический многомодовый градиентный зоновый кабель с броней  из круглых проволок для прокладки в грунт с оптическим волокном на длину волны 1,3 мкм.

Маркировка оптического  кабеля связи может быть записана условно в следующем виде:

ОЗКГ-1-0.7-4/4

где  1 - номер разработки конструкции данного типа оптического кабеля;

0.7-максимальное затухание оптического волокна, дБ/км;

4 - число оптических волокон;

4 - число медных жил для дистанционного питания аппаратуры;

ОЗКГ – кабель оптический с металлическими армирующими элементами, центральным профильным элементом;

Строительная длина 2200 м, диаметр сердечника 50 мкм.

 

1.3. Расчет параметров световодов.

Важной характеристикой  световода является числовая апертура NA,    представляющая собой синус максимального угла падения φ_пад лучей на торец световода, при котором в световоде луч на границу "сердцевина-оболочка" падает под критическим углом φ_кр. Если значение угла падения φ_пад ≥ φ_кр то в световоде происходит полное внутреннее отражение луча. Следовательно

NA=n₁cos φ_кр=

,        (1.3.1.)

где n₁ и n₂ показатель преломления соответственно сердцевины и оболочки (для многомодового световода 1,53 и 1.5 соответственно).

NA=

=0.30

Число мод определяет способность световода "принимать" свет. Чем больше мод, тем больше световой энергии можно ввести в  световод от источника. С увеличением числа мод полоса передаваемых частот снижается. Чем меньше мод, тем лучше качество связи, и можно организовать большее число каналов.

Для расчета числа  мод необходимо рассчитать нормированную  частоту

V=

,        (1.3.2)

где a - радиус сердечника световода, 50 мкм (определяется по маркировке кабеля);

λ - длина волны,  1.3 мкм;

NA - числовая апертура;

V=

=72.46

Общее число передаваемых мод в световодах может быть определено по формулам:

N =V²/2 - для градиентного профиля.

N=2625.23

Важнейшим параметром световода является затухание передаваемой энергии. Для  заданных значений скорости передачи информации и вероятности ошибки мощность на входе фотодетектора  должна быть больше некоторой определенной величины. Потери наряду с дисперсией определяют длину ретрансляционного участка волоконно-оптической, линии связи (ВОЛС), т.е. расстояние, на которое можно передавать сигнал без усиления. Данное расстояние соответствует расстоянию между ЛРП волоконно-оптической линии связи, размещенными на схеме трассы линии связи. В тех участках спектра, где существуют надежные источники излучения, световоды должны иметь минимально возможное затухание. Существуют две главные причины собственных потерь в световодах: поглощение и рассеяние энергии.

Затухание поглощения. α_п связанное с потерями на диэлектрическую поляризацию, линейно растет с частотой и существенно зависит от свойств материала световода tg δ.

Расчет затухания поглощения, дБ/км:

α_п

,                      (1.3.3.)

где, λ  - длина волны, м;

tg δ=10^-11 - тангенс угла диэлектрических потерь в световоде.

α_п

=0.32 дБ/км

В этой формуле приближенное вычисление объясняется тем, что  показатели преломления и тангенс  диэлектрических потерь зависят от частоты, а следовательно, и от длины волны, в связи с чем не могут быть заданы постоянными величинами при расчете.

Потери на рассеяние определяют нижний предел потерь, присущих волоконным счетоводам. Потери с увеличением длины волны уменьшаются. Рассеяние обусловлено неоднородностями материала волоконного световода, размеры которых меньше длины волны, а также тепловой флуктуацией преломления.

Различают линейное и нелинейное рассеяние. При линейном рассеянии его мощность пропорциональна мощности падающей волны. В этом случае происходит частичное изменение потока энергии.

Потери на рассеяние, возникающие  в результате флуктуации показателя преломления, называются рэлеевскими и определяются по формуле. дБ/км.

,                         (1.3.4)

где, λ - длина волны, мкм;

R_p - коэффициент рассеяния, равный для кварца 1.5 дБ/км*мкм⁴ для многомодового световода;

=0.53 дБ/км

Суммарное значение собственного затухания оптического волокна  в общем случае

α_с=α_п+α_р+α_пк+α_пр,                     (1.3.5.)

 

где α_пк -   коэффициент затухания   в инфракрасной области расположенной в диапазоне длин волн свыше 1.6 мкм (для заданных длин волн не рассчитывается);

α_пр - коэффициент затухания из-за наличия в материале волоконного световода посторонних примесей, дБ/км (для многомодового световода приблизительно равен на  λ=1.3 мкм – 0.1 дБ/км).

Именно из-за нелинейности потерь α_пр на заданных частотах за счет резонансных явлений возникаю так называемые "окна   прозрачности” световода,  то есть существенное  уменьшение собственного затухания оптического волокна при длинах волн 0.85, 1.3 и 1.55 мкм, поэтому передача по ОК осуществляется именно на данных длинах волн.

α_с=0.1+0.53+0.32=0.95 дБ/км

Кроме собственных потерь α_с надлежит учитывать также дополнительные  кабельные потери α_к. Они связаны с непостоянством размеров поперечного сечения волокна, наличием макро- и микроизгибов из-за скрутки, конструктивных и технологических неоднородностей и других причин. Установлено, что все кабельные потери увеличивают затухание.