Строительство линии связи на железнодорожном переезде

 

Рис.1. Двухкабельная линия  связи.

 

2.2 Распределение видов связи по физическим цепям кабеля.

На основании выбранной  системы организации кабельной  магистрали, типов и ёмкостей кабелей, типа аппаратуры ВЧ уплотнения распределяем виды связи по физическим цепям.

На железнодорожном  транспорте в соответствии с принятой структурой управления существует несколько  отдельно организуемых первичных сетей  связи: магистральная, дорожная, отделенческая и станционная.

Дорожные связи организуются в пределах каждой дороги и соединяют  между собой управления дороги с  отделениями и крупными железнодорожными станциями, а так же последние  между собой. Для этого вида связи по заданию предоставляется 300 ВЧ каналов.

Самым насыщенным различными видами связи являются отделения  дороги, так как именно на участках дорог в пределах отделений осуществляется непосредственное регулирование движения поездов и эксплуатация технических  устройств железнодорожного транспорта.  В отделении дороги с его территории стекается вся оперативная информация и здесь диспетчера, которые руководят движением поездов, энергосистемами, погрузкой, выгрузкой и распределением вагонов и другими технологическими операциями на участках и станциях.      

В отделении дороги организуются следующие виды связи:

• отделенческая связь транспортной военизированной охраны (СТВ) - для оперативного управления отрядом транспортной военизированной охраны;
• отделенческая связь транспортной милиции (СТМ) - для оперативного управления линейными отделами транспортной милиции, организуется в пределах отделения;
• поездная диспетчерская связь (ПДС) - для руководства движением поездов, служит для переговоров поездного диспетчера (ДНЦ) с раздельными пунктами, входящими в обслуживаемый им участок l~100-200 км, границы участков обычно устанавливаются по сортировочным горкам и участковым станциям. Руководство движением ДНЦ реализует через дежурных по станциям (ДСП) и маневровых диспетчеров (ДСЦ). В процессе работы ДНЦ передает по цепи  ПДС приказы об отправлении, проследовании поездов, обгоне их на промежуточных пунктах;
• энергодиспетчерская связь (ЭДС) - для оперативного руководства работой хозяйства электрификации и электроснабжения на электрифицированных участках железных дорог;
• вагонная диспетчерская связь (ВДС) - для оперативного регулирования вагонного парка, контроля за его продвижением и состояния погрузочно-разгрузочных работ;
• билетная диспетчерская связь (БДС) по продаже билетов на пассажирские поезда, организуется от бюро отделений до линейных пунктов (билетных касс). БДС является частью общего комплекса связи для централизованной продажи билетов на пассажирские поезда (ЖАОП-ЛЖД-БДС). Она используется для переговоров диспетчеров бюро по распределению мест на пассажирские поезда с кассирами линейных и городских билетных касс;
• служебная диспетчерская связь (СДС) - для оперативного руководства работой технического персонала дистанциями сигнализации и связи по обеспечению надежного действия устройств автоматики, телемеханики и связи на станциях и перегонах, организуется в пределах каждой дистанции;
• локомотивная диспетчерская связь (ЛДС) - для переговоров локомотивного диспетчера с работниками отделения, занимающихся подготовкой локомотивного парка;
• линейно-путевая связь (ЛПС) - для оперативного руководства работой технического персонала дистанции пути, занятого обслуживанием и содержанием устройств и искусственных сооружений;
• постанционная связь (ПС) - для служебных переговоров работников промежуточных станций (разъездов и остановочных пунктов) между собой и с работниками участковых и отделенческих станций. Линия ПС включается в междугородние телефонные коммутаторы на станциях участка, что обеспечивает выход абонентов в сеть дальней дорожной телефонной связи. В неё могут включаться и АТС промежуточных станций для связи абонентов АТС с абонентами других промежуточных станций;
• поездная межстанционная связь (МЖС), предназначена для переговоров дежурных смежных раздельных пунктов по вопросам движения поездов. МЖС организуется смежными станциям, разъездами, обгонными пунктами, путевыми постами;
• перегонная связь (ПГС) - для переговоров работников служб (автоматики, телемеханики и связями пути, энергетики), находящиеся на перегоне, с дежурными по станциям (ДСП), ограничивающим перегон, поездным и энергодиспетчером, диспетчерами дистанции пути, сигнализации и связи. При отсутствии поездной радиосвязи на участке или при неисправности локомотивной радиостанции, ПГС служит для связи остановившегося в пути поезда с дежурным ближайших станций. Перегонная связь используется для организации связи с местом восстановительных работ на перегоне;
• связь охраняемого переезда (ОПС) - связь дежурного по охраняемому переезду с дежурными по ближайшей станции и поездным диспетчером для переговоров по обеспечению безопасности движения на железнодорожном переезде, а также для контроля внешнего состояния поездов.
• а также поездная радиосвязь (ПРС), обходная перегонная связь (ОПГС), телеуправление (ТУ), телесигнализация (ТС), связь для передачи сигналов диспетчерской централизации или диспетчерского контроля (КЛ), связь для передачи данных в вычислительный центр (ВЦ), ПДРС.

Всего 19 видов связи, организуемых по НЧ каналам.

На станционном уровне организуются сети общеслужебной (местной) телефонной и оперативно-технологической (станционной) связей. В данном курсовом проекте мы этот вид связи не проектируем.

Для осуществления связи  между светофорами и оборудованием  СЦБ на станции применяют линейные цепи, которые организуются по НЧ каналам  СЦБ.

 

2.3 Выбор трассы кабельной линии связи.

Трасса линии выбирается с учетом наименьшего объема работ  при строительстве, удобства эксплуатации и минимальных затрат по защите от всех видов влияний. Выбранная трасса прокладки магистрального кабеля должна отвечать следующим основным техническим условиям: трасса должна быть возможно короче; топографические и геологические условия должны обеспечивать наименьший объем земляных работ и максимальное применение строительных механизмов порубки лесных и лесозащитных насаждений, а также потравы сельскохозяйственных культур должны быть минимальными. В лесистой местности вырубают просеки шириной 6 м, корчуют пни на всей ширине просеки и делают планировку площади на ширине 3 м.

Трассу выбирают с  той стороны железнодорожного полотна, на которой размещено преобладающее количество линейных объектов и пассажирских зданий. Трасса выбирается с таким расчетом, чтобы число переходов кабеля через железную дорогу было минимальным. В нашем проекте трассу лучше проложить справа от железной дороги. На перегонах и малых станциях трасса, как правило, должна проходить в пределах полосы отвода железной дороги. На отдельных участках, в особенности на подходах к крупным станциям, трасса кабеля может быть выбрана за пределами полосы отвода, когда это технически и экономически оправдано. Если трасса проходит вне полосы отвода, то для сохранности и нормального содержания кабеля устанавливают охранную зону по 2 м в обе стороны от оси проложенного кабеля. Если прокладка трассы в пределах полосы отвода невозможна, желательно ширину полосы отвода увеличить так, чтобы от кабеля до границы полосы отвода была сохранена зона шириной 1 м; трассу выбирают за пределами территории, на которой возможна дополнительная укладка путей. Расстояние от кабельной линии связи до полотна железной  дороги определяется расчётами внешних влияний.

 

 

Рисунок 2.1 План трассы прохождения кабельной линии связи.

 

2.4 Расчёт внешних влияний на КЛС.

Основными типами линий  высокого напряжения, оказывающих электромагнитное влияние на линии связи, являются:

• контактная тяговая сеть железных дорог, электрифицированных по системе переменного тока;
• линии электропередачи, служащие источником энергоснабжения объектов МПС и других ведомств;
• силовая часть высоковольтно-сигнальных линий автоблокировки.

В нашем проекте мы рассчитываем внешние влияния только от контактной тяговой сети железной дороги.

Преобладающее влияние  контактной сети переменного тока на линии связи объясняется, с одной  стороны, тем, что эти линии высокого напряжения являются несимметричными, в качестве обратного провода в них используются рельсы с некомпенсированным внешним электромагнитным полем, а с другой стороны тем, что они имеют значительную длину сближения с магистралью связи. Контактная сеть переменного тока оказывает опасное и мешающее влияние на линии связи.

Различают два режима работы тяговых подстанций переменного  тока:

• схема одностороннего питания, когда контактная сеть на длине участка запитывается лишь с одной стороны (вынужденный режим);
• схема двустороннего питания, когда тяговые участки получают питание одновременно с  двух сторон от двух подстанций (нормальный рабочий режим).

В нашем случае тяговые  подстанции работают в вынужденном  режиме, следовательно расчёт ведётся для вынужденного режима.

 

2.4.1 Расчёт опасных влияний.

На кабельные линии связи  линии высокого напряжения оказывают лишь магнитное влияние. Электрическое влияние не учитываются, вследствие хороших экранирующих свойств слоя почвы и внешних металлических оболочек кабеля

Опасное напряжение определяется для одного из концов провода жилы гальванически неразделенного участка цепи связи при условии заземленного противоположного конца, т.к. в этом случае на проводе или жиле наблюдается максимально возможное напряжение относительно земли. Определение эквивалентных влияющих токов и напряжений входит в компетенцию организаций, эксплуатирующих линии высокого напряжения, и выполняется при предпроектных изысканиях.

Расчёт ведётся на каждом типе электропроводимости грунта для наибольшего участка (между НРП и ОРП). На остальных расчёт не проводим, т.к. при меньшей длине участка – влияния меньше. Это делается потому, что в НРП и ОРП стоит защита, и опасные влияния наведённые на одном участке не проходят на другой.

Для системы ИКМ-120 предусмотрено  размещение НРП и ОРП на расстоянии 5-8 км, иначе затухание в канале связи будет выше нормы. По заданию ОРП располагаются на станциях А. Д и К. Исходя из этих условий на рисунке 2 показано размещение НРП и ОРП на проектируемом участке железной дороги.

Значение опасного напряжения, индуктированного между проводами или жилами линии связи и землей за счёт магнитного влияния может быть определено по формуле:

                                             (2.1)

где  w=2pf - круговая частота влияющего тока, рад/сек;

M_(1-2)- коэффициент взаимной индукции на 1 км сближения между несимметричной частью влияющей линии индекс "I" и несимметричной частью линии связи индекс "А" , Гн/км;

l_p- длина участка сближения, км;

S_м - общий коэффициент экранирования металлических покровов кабеля, рельсов и других соседних сооружений на участке сближения.

Расчёт опасного напряжения ведётся на частоте основной гармоники  влияющего тока. Т.е. на частоте 50 Гц.

В случае опасного магнитного влияния со стороны тяговой сети переменного тока M_(1-2) определяют по приближенной формуле:

                                    (2.2)

Согласно условиям на одном усилительном участке величина опасного напряжения не должен превышать 200 В. При превышении нормы следует предпринять меры по его понижению. Существует два способа понижения величины опасного напряжения:

- надо увеличивать  ширину сближения кабеля с  железной дорогой, но при этом  ограничение накладывает величина  полосы отвода, которая на железной дороге составляет 60 м. Следует отметить, что э. д. с. опасного магнитного влияния резко возрастает при уменьшении ширины сближения “a_э”, м и проводимости почвы, См/м. Но следует помнить, что при увеличении ширины сближения увеличивается расход кабеля на ответвлениях, следовательно это приводит к удорожанию проекта. Значит ширину сближения надо брать минимальной из возможных.

- если ширины отвода  не хватает, то вешают экранирующий  трос или прокладывают металлическую  трубу на требуемом усилительном участке.

Sp - коэффициент экранирования рельсов, рекомендуется принять 0,5

S_об - коэффициент защитного действия оболочки кабеля на частоте f=50 Гц: S_об = 0,1.

а – ширина сближения, м;

σ – проводимость грунта согласно условия 5 мС/м;

f – частота эквивалентного влияющего тока, Гц;

I_вл – при вынужденном режиме работы тяговой сети эквивалентный влияющий ток частотой 50 Гц;

                                                                      (2.3)

I_рез – результирующий нагрузочный ток расчетного плеча питания при вынужденном режиме работы тяговой сети, А.

                                       (2.4)

где:   т – количество поездов, одновременно находящихся в пределах плеча питания тяговой сети при вынужденном режиме работы в часы интенсивного движения (рекомендуется принять 8-12);

∆U  _max – максимальная потеря напряжения в тяговой сети между подстанцией и максимально удаленным электровозом, В; при l  ≥ 30 км ∆U  _max = 8500 В

R  ,X  - активное и реактивное сопротивление тяговой сети, Ом/км, примем 0,083 и 0,261 соответственно;

cosφ – коэффициент мощности электровоза (у большинства отечественных электровозов составляет 0,8);

 

Рисунок 2.2 Схема размещения ОРП и НРП

 

 

l  - длина плеч питания тяговой сети при вынужденном режиме работы, км;

К_т – коэффициент, характеризующий уменьшение влияющего тока по сравнению с нагрузочным.

                                         (2.5)

где   lн – кратчайшее расстояние от ближайшей действующей тяговой подстанции в вынужденном режиме работы до начала сближения с тяговой сетью расчетного участка цепи связи.

 

Расчет:

1. На участке А-Д максимальная длина усилительного участка 7 км.

l_р=7 км;  а=5 м;  σ=5·10^-3 См/м;

             

             

             

             

 

              U=6,28·50·10,09·10^-4·833,7674·0,5·0,1·7=92,5 В

 

2. На участке Д-К максимальная длина усилительного участка 7 км.

l_р=7 км;  а=5 м;  σ_з=5·10^-3 См/м;

             

             

             

             

 

              U=6,28·50·10,09·10^-4·851,87·0,5·0,1·7=94,51 В

Величина опасных напряжений меньше нормы (200 В) значит оставляем ширину сближения с железной дороге равной 10 м без подвески экранирующего троса.

 

2.4.2 Расчёт мешающих влияний.

Мешающие влияния появляются от гармоник выпрямленного тока. Они  не опасны ни для аппаратуры, ни для обслуживающего персонала, а вредны они тем, что создают дополнительные шумы в каналах связи. Величины мешающих напряжений и токов за счёт внешних влияний определяются для неуплотненных цепей оперативно-технологических связей, поскольку спектральная плотность влияющих токов или напряжений - наибольшая в области тональных частот. Кроме того, на частотах в диапазоне естественной речи человека экранирующее действие металлических оболочек кабеля меньше, чем в диапазоне более высоких частот.

Мешающее влияние оценивается  псофометрическим средневзвешенным напряжением между проводами в конце усилительного участка телефонной цепи при нормальном режиме работы тяговой сети. Расчёт выполняется на одной из определяющих частотах, находящейся в пределах от 7 до 41 гармоники тягового тока. Выполним расчёт на частоте 15-ой гармоники равной 750 Гц.