Строительство линии связи на железнодорожном переезде

Приближенно можно рассчитать. дБ/км

α_к= α_гв+

,       (1.3.6.)

где α_гв - дополнительное затухание за счет   геометрии   волокна,  (в среднем 0. 15* α_с ), дБ/км;

А_м - потери на стыке оптических волокон в муфте (0.3 -на стык, дБ);

l_стр - протяженность строительной длины ОК, км.

α_к=0.15*0.95+0.3*50/2=7.64

Качество ввода зависит  от соотношения площадей излучателя S_п и сердцевины световода S_c. Существенно качество ввода зависит и от апертуры световода (NA). т. к. только в пределах апертурного угла излучение эффективно вводится в световод. Обычно площадь излучателя больше площади сердцевины световода, поэтому не вся излучаемая энергия поступает в оптический тракт. Потери энергии на вводе, дБ,

,       (1.3.7)

где m - коэффициент, и учитывается при расчете энергетического потенциала аппаратуры.

Для расчетов приняты  следующие данные: S_п – 3*50 мкм для лазера; S_c=πа² мкм, где а - радиус сердцевины световода, мкм; m=10 для лазера.

                                          α_вв=10lg (2/10*0,3²*150/3,14*25²) = 7,7 дБ/км

 

Повышение эффективности  ввода излучения достигается  за счет применения согласующего оптического  устройства в виде увеличительной линзы (или комбинации линз), которая устанавливается между излучателем и торцом световода. Эффективность согласующих устройств можно определить по справочным данным. В современных системах волоконно-оптической передачи благодаря применению излучателей с оптимальной диаграммой направленности и правильному их согласованию со световодом потери энергии при вводе не превышают 4% от мощности источника. Поэтому, учитывая дополнительные потери в разъемных и неразъемных соединениях на стыке аппаратуры и ОК, торцевые потери

α_т = q*α_вв,            (1.3.8.)

где q - поправочный коэффициент, равный 0,2 для многомодового световода.

                                            α_т = 0,2*7,7 =1,54 дБ/км

В световоде при передаче импульсных сигналов (отличающихся друг от друга различной мощностью) после прохождения ими некоторого расстояния световые импульсы искажаются и расширяются во времени, т. е. время подачи одного импульса увеличивается. В результате наступает такой момент, когда соседние импульсы начинают перекрывать друг друга. Данное явление в теории световодов называют дисперсией.

Расширение импульсов устанавливает  предельные скорости передачи информации по световоду при импульсно-кодовой модуляции и при малых потерях ограничивает длину ретрансляционного участка. Дисперсия ограничивает пропускную способность ВОЛС, которая предопределяет полосу частот ∆F, пропускаемую световодом, ширину линейного тракта и соответственно объем информации, который можно передать по ОК

Дисперсия не только ограничивает частотный  диапазон использования световодов, она существенно снижает дальность передачи по ОК, т. к. чем длиннее линия, тем больше проявляется дисперсия и больше уширение импульса. Дисперсия возникает по двум причинам: не когерентность источников излучения и появление спектра ∆λ, существование большого числа мод N. Первая называется хроматической (частотной) дисперсией, которая делится на материальную и волновую. Материальная дисперсия обусловлена зависимостью коэффициента преломления материала световода от длины волны. Волновая дисперсия обусловлена процессами внутри моды и связана со световодной структурой моды. Она характеризуется зависимостью коэффициента распространения моды от длины волны. Модовая дисперсия объясняется наличием большого числа мод каждая из которых распространяется со своей скоростью. Результирующее значение уширения импульсов за счет модовой τ_мод (τ_мод=1.02), материальной τ_мат (τ_мат=0,242) и волновой τ_вв (τ_вв=7.179)  дисперсией.

,      (1.3.10.)

=7,49*10^-9  с/км

Дисперсия проявляется по-разному в различных типах волоконных световодов. В ступенчатых световодах при многомодовый передаче доминирует модовая дисперсия, достигающая значений порядка 102-107 нс/км.  В градиентных световодах происходит выравнивание времени распространения различных мод, и определяющим является дисперсия материала, которая уменьшается с увеличением длины волны.

 

1.4. Определение длины регенерационного участка на основе расчета затухания и дисперсии.

Длина регенерационного участка  l_ру ВОЛС определяется передаточными характеристиками кабеля: его коэффициентом затухания a и дисперсией t.

Затухание кабеля приводит к уменьшению передаваемой мощности, что соответственно лимитирует длину регенерационного участка. Дисперсия кабеля приводит к наложению передаваемых импульсов и как следствие к их искажению, и чем длиннее линия, тем больше вносимые искажения импульсов, что, в свою очередь, также накладывает ограничения на пропускную способность кабеля ∆F.

Длина регенерационного участка должна удовлетворять значениям, как затухания, так и дисперсии. Поэтому производится расчет длины регенерационного участка сначала исходя из допустимого значения по затуханию , затем исходя из требуемых значений дисперсии и пропускной способности . Из полученных двух значений и длин регенерационного участка выбирается наименьшее значение как отвечающее условиям затухания и дисперсии.

Допустимая длина регенерационного участка ВОЛС по затуханию км, определяется исходя из энергетического потенциала аппаратуры Ώ:

,           (1.4.1)

l_ру = (43-5-1,54)/(0,95+7,64)=4.24 км

где А_з - энергетический запас системы (в среднем - 5 дБ), необходимый для компенсации эффекта старения аппаратуры и ОК компенсации дополнительных потерь, возникающих после проведения ремонтных работ на кабеле, случаев некачественного сращивания сростков ОК и других отклонений параметров участка в процессе эксплуатации.

Для расчета длины  регенерационного участка по пропускной способности определим расчетную пропускную способность световода на 1 км длины (Мбит-км/с)

∆F_x=1/τ,             (1.4.2)

где   τ   - дисперсия, c/км.

∆F_x=1/7,49*10^-9=130 Мбит/с

Длина регенерационного участка по пропускной способности км. определяется из выражения

∆F_x=∆F

,           (1.4.3)

где ∆F - скорость передачи волоконно-оптической системы, Мбит/с.

=14.61 км

Из полученных значений и выбирается наименьшее, которое и будет являться значением длины регенерационного участка . Из данных расчетов можно сделать вывод, что длина регенерационного участка будет равна 4.24 км.

 

 

Рисунок 1.1 Структурная  схема волоконно-оптической системы  передачи

 

2.  Кабельная линия связи.

 

Проект на строительство кабельной  линии связи является составной  частью общего проекта строительства  сооружений электросвязи, автоматики и телемеханики на участке железной дороги и разрабатывается в соответствии с генеральными схемами развития железной дороги на данном направлении.

Проект - это предварительно подготовленное, обоснованное техническими и экономическими расчётами и  изображенное графически, решение по строительству линейных сооружений электросвязи. Проект является комплексным  технико-экономическим документом, в котором техническая и экономическая стороны строительства неразрывно связаны.

В состав проекта входит пояснительная записка с кратким  обоснованием принятых технических  решений, сметно-финансовый расчёт, определяющий стоимость строительства и рабочие  чертежи, по которым выполняются строительные и монтажные работы.

Проект на строительство  линейных сооружений связи разрабатывается  на основе технического задания и  данных изысканий.

Техническое задание  включает в себя сведения о потребном  количестве каналов для организации всех видов оперативно-технологической и общеслужебной связей на каждом участке железной дороги с учётом резервирования и перспективы развития; сведения о размещении абонентов телефонной и телеграфной сетей и объектов сети телемеханики, а также электрические и эксплуатационные требования, предъявляемые к этим каналам.

По результатам изысканий, проведенных на конкретном участки  железной дороги, составляется подробная  топографическая схема с описанием  характера окружающей местности  и физико-электрических свойств почвы вдоль трассы; выявляются естественные препятствия, уточняется расположение всех объектов связи и СЦБ и даётся их привязка к координатам пути; определяются параметры источников внешних электромагнитных влияний; выясняются климатические условия, особенности строительства и эксплуатации линии связи.

На основании этих данных обосновывается выбор типа линии  связи и, в случае принятия решения  о строительстве кабельной магистрали, производится выбор системы организации  кабельной линии и типа аппаратуры ВЧ уплотнения; обосновывается выбор типа и ёмкости кабеля, выбор трассы и устройство переходов и пересечений; выбирают меры защиты кабеля от электромагнитного влияния и коррозии, определяют способы прокладки кабеля и места отпаев от магистрали для ввода в промежуточные станции, путевые здания и другие пункты.

Все запроектированные  сооружения должны быть технически совершенны и экономически целесообразны.

После выполнения проекта  составляют рабочие чертежи, в состав которых входят чертежи трасс воздушной и кабельной магистрали с привязкой к железной дороге и другим местным сооружениям, чертежи нетиповых конструкций, чертежи вводов линий связи в здания, переходов через различные препятствия, монтажные схемы с указанием мест разрезов кабелей и назначением отдельных кабельных цепей и т.п.

 

 

 

2.1 Выбор системы организации кабельной магистрали.

Выбор системы организации  кабельной магистрали производится, исходя из требуемого числа каналов  для организации всех видов связи  на участке железной дороги и выбранного типа аппаратуры уплотнения. На ж.д. транспорте нашли применение одно-, двух- и трёхкабельные способы организации линий связи.

 

1. Выбор типа аппаратуры ВЧ уплотнения.

Количество каналов  дорожной связи – 300 (по исходным  данным). Можно выбрать или 5 систем К-60п, или 3 системы ИКМ-120. В данном случае выгоднее применить три системы ИКМ-120, т.к. будет ощутимая экономия на стоимости кабеля, который является самой дорогой частью линий связи, из-за того, что на осуществление связи для пяти систем К-60п потребуется значительно больше физических линий связи, и значит будет больший расход меди.

Применяя для уплотнения железнодорожных кабелей аппаратуру ИКМ-120, можно, например, по двум высокочастотным  четверкам организовать 480 двусторонних каналов тональной частоты это  в два раза больше по сравнению  с уплотнением системой К-60п. остальные  четверки и пары железнодорожных кабелей используются для организации других цепей связи и СЦБ.

 

2.1.2 Определение типа и ёмкости кабеля.

Для систем ИКМ-120 требуется симметричный кабель, значит ВЧ каналы организуем с помощью системы ИКМ-120 с использованием кабеля марки МКПАБ 7х4х1,05+5х2х0,7+1х0,7

Выбранный кабель имеет четыре ВЧ четверки, три НЧ четверки с диаметром жил 1,05 мм, пять сигнальных пар и одну контрольную жилу с диаметром жил 0,7 мм.

ВЧ четверки отличаются от НЧ четверок более высокой точностью изготовления и жесткостью допусков, что в целом обеспечивает меньшие взаимные влияния между цепями, особенно при высоких частотах и предназначены для работы в цифровых системах передачи ИКМ–120. НЧ четверки предназначены для цепей отделенческой связи, цепей автоматики и телемеханики, сигнальные пары (жилы) – для линейных цепей автоблокировки.

По типовым схемам распределения  четверок при двухкабельной системе  рекомендуется для ВЧ связей использовать в 7-ми четверочном кабеле вторую, четвертую  и шестую четверки. Распределение цепей по четвёркам магистральных кабелей представлена в таблице 3.1

Строительные длины  кабелей примем равной 850 метров.

Номера четвёрок и сигнальных пар		Тип четвёрок	Цепи связи и СЦБ
			Кабель К1	Кабель К2
Четвёрки:	Пары 1,2	ВЧ ВЧ НЧ ВЧ НЧ ВЧ НЧ
1			ПДС, ЛПС	ТУ, ТС
2			1 ИКМ-120,2 ИКМ-120	1 ИКМ-120,2 ИКМ-120
3			ЭДС, ПС	ДБК, ВГС
4			3 ИКМ-120, резерв	3 ИКМ-120, резерв
5			ПГС, ПГС	ПРС, ПРС
6			резерв	резерв
7			СЭМ, МЖС	Резерв, СЦБ-ДК
Сигнальная пара:
1			СЦБ	Резерв
2			СЦБ	Резерв
3			СЦБ	Резерв
4			СЦБ	Резерв
5			СЦБ	Резерв