Раздел 3, начиная со стр.27.

Содержание
Введение 3
1 Исходные данные 4
2 Выбор трассы прокладки КЛС и устройство ее переходов через преграды 7
3 Организация связи и цепей автоматики по КЛС 20
4 Скелетная схема КЛС 22
5 Проектирование воздушной линии связи 39
5.1 Определение класса и типа линии 39
5.2 Выбор профиля опор 39
5.3 Определение длины опор и их количества по типам 42
5.4 Трасса линии 44
5.5 Устройство переходов и пересечений 45
5.6 Скрещивание проводов телефонных цепей 46
5.7 Вводы проводов 49
5.8 Защита цепей от влияния грозовых разрядов 50
6 Проектирование волоконно-оптической линии связи 53
6.1 Задание на проектирование 53
6.2 Исходные данные для проектирования 53
6.3 Организация передачи по ВОЛС 54
6.4 Выбор оптического кабеля и распределение ОВ в кабеле 57
6.5 Расчет параметров световодов 59
Заключение 63
Список используемых источников 64

Для ВЧ цепей дорожной связи выберем биметаллический провод диаметром 4 мм, для неуплотняемых НЧ цепей отделенческой связи выберем стальные провода диаметром 5 мм, а также для крепления линейных проводов к изоляторам выбираем перевязочную проволоку: стальную оцинкованную (d = 2,5 мм) для стальных проводов и медную (d = 2,5 мм) для биметаллических проводов.Для крепления изоляторов на опорах применяют крюки и траверсы со штырями. Будем применять изоляторы фарфоровые ТФ-20, траверсы, штыри ШT-2C, крюки KH-20.5.5 Устройство переходов и пересеченийПри пересечении линией связи водных преград и оврагов, железных дорог и других естественных и искусственных препятствий могут устанавливаться воздушные или кабельные переходы в зависимости от местных условий.Воздушные переходы следует предусматривать при длине переходных опор до 15 метров, а если требуется установить опоры большей длины, то применяется кабельные переход. Воздушные переходы выполняют под углом к железной дороге не менее 45°. При числе проводов до 16 в качестве переходных опор устанавливают промежуточные, укрепленные подпорами, при числе проводов более 16 - полуанкерные. На линиях с железобетонными опорами в качестве переходных применяют деревянные опоры.Длина переходных опор на переходах через железные и шоссейные дороги определяется с учетом стрелы провеса и глубины закопки.Пересечения линиями связи железных дорог, электрифицированных переменным током, должны выполнятся подземным кабелем, прокладываемым в асбоцементных или других неметаллических трубах. Угол пересечения (в плане) подземного кабеля с рельсами электрифицированной железной дороги должен быть 90°. Расстояние по горизонтали от поземного кабеля до фундамента ближайшей опоры должно быть не менее 10 метров.Устройство каждого перехода через реку или железную и шоссейную дорогу показывается на отдельном чертеже в разрезе и на плане. На плане указывается точное место установки переходных и кабельных опор, трасса прокладываемого кабеля. Привязку производят к ближнему рельсу железнодорожного пути, вдоль которого проектируют линию.5.6 Скрещивание проводов телефонных цепейДля организации скрещивания телефонных цепей необходимо разделить заданный участок линии на секции скрещивания и составить развернутую схему скрещивания по индексам.Секции скрещивания делится на отрезки равной длины, называемые элементами. Элемент состоит из двух пролётов и его длина зависит от типа линии, определяемой в зависимости от метеорологических условий района прохождения трассы линии.В данном проекте используются секции, состоящие из 8, 16, 32, 64 и 128 элементов. Секция, состоящая из 128 элементов, называется основной. Остальные секции называются укороченными.Сначала укладывают основные секции, а затем, если остается участок с числом элементов меньшим 128, - укороченные. Лучшая защита цепей от взаимных влияний получается при применении основных секций, поэтому укороченные секции желательно использовать как можно меньше. Укорочение секции целесообразно располагать в середине усилительного участка.Если получилось так, что остались элементы, невмещающиеся в секции установленного размера (т. е. меньше, чем в минимально допустимой секции), следует на оставшемся нераспределённым пространстве (рассчитывается по количеству пролётов) добавить опоры в данной секции до количества, соответствующего минимальной секции, изменив (уменьшив) при этом размер пролёта. Такая изменённая секция обозначается со штрихом, например, 8’s, указывая ниже изменённый размер пролёта.Протяжённость участка, на котором необходимо спроектировать воздушную линию равняется расстоянию между станциями Д и Н и составляет 46 км. Длина пролёта при заданном типе линий составляет 50 м. Следовательно, длина одного элемента равняется 100 м.Для расчёта общего количества элементов скрещивания на проектируемой воздушной линии необходимо разделить расстояние участка на длину элемента:Разбитие участка начнём с определения количества основных секций:После распределения основных секций осталось свободными:Далее выберем укороченную секцию 64s, после чего останется два свободных элемента, или 200 м. Чтобы окончить разбиение участка на секции, увеличим количество опор на оставшемся участке до 8, так, что размер одного пролёта составит:По заданию необходимо составить схему скрещивания для цепей ЛПС. Цепь линейно-путевой связи располагается на 10 месте выбранного профиля опор. В соответствии с принятой в настоящее время нумерацией цепей телефонной связи, цепям ЛПС соответствует диапазон номеров 900-999. Выберем для данного проекта № 952.Число элементов между двумя соседними скрещиваниями одной и той же цепи называется индексом скрещивания этой цепи. Индексы 1, 2,4,8;16,32,64 и I28 означают, что цель скрещивается равномерно соответственно через 1,2,4,8,I6,32,64 и 128 элементов. Различное сочетание индексов называется комбинацией скрещения. Например, комбинация 2-4-8 представляет собой результат трёхкратного скрещивания последовательно по индексам 2, 4 и 8. При этом следует учитывать, что два скрещивания в одной и той же точке взаимно уничтожаются. Индексы скрещивания принимается для каждой цепи выбранного типового профиля опор на проектируемом участке для 128-элементной, секции.Индекс скрещивания для цепи ЛПС на выбранном типовом профиле опор является: 16-64.Схема скрещивания представлена на рис. 5.2.Рисунок 5.2 – Схема скрещивания5.7 Вводы проводовДля подключения к линейным проводам устройств связи, расположенных в помещениях дежурных по станциям и разъездам, пунктов связи на крупных станциях, усилительных пунктов создают вводы проводов.При новом строительстве и реконструкции ввод проводов в здания промежуточных станций делают кабельным. Для этого ближайшая к зданию промежуточная опора заменяется П-образной, оборудованной аналогично кабельной. У опоры, от которой провода отводят в здание, устанавливается кабельный шкаф типа УКМШ, в котором размещают приборы защиты: разрядники, предохранители. Кабели применяют низкочастотные типов: ТЗБ и ТЗАПБ. Кабель от шкафа- прокладывается в здание станции, где разделывается на вводных устройствах. Для согласования кабеля с воздушной линией и аппаратурой устанавливает согласовывающие устройства.5.8 Защита цепей от влияния грозовых разрядовДля подключения к линейным проводам устройств связи, расположенных в помещениях дежурных по станциям и разъездам, пунктов связи на крупных станциях, усилительных пунктов создают вводы проводов.При новом строительстве и реконструкции ввод проводов в здания промежуточных станций делают кабельным (рис. 5.3). Для этого ближайшая к зданию промежуточная опора заменяется П-образоной, оборудованной аналогично кабельной. У опоры, от которой провода отводят в здание, устанавливается кабельный шкаф типа УКМШ, в котором размещают приборы защиты: разрядники, предохранители. Кабели применяют низкочастотные типов: ТЗБ и ТЗАПБ. Кабель от шкафа- прокладывается в здание станции, где разделывается на вводных устройствах. Для согласования кабеля с воздушной линией и аппаратурой устанавливает согласовывающие устройства.Рисунок 5.3 – Устройство вводовВводы низкочастотных цепей в усилительные пункты выполняется аналогично вводу в здания промежуточных станций, отличаясь только количеством проводов. Цветные цепи в усилительные пункты низкочастотных цепей вводить не разрешается.Если в одном пункте устанавливают усилители, как для цветных, так и стальных цепей, то устройство ввода (рис.5.4) определяется цепями цветных металлов. Ввод цепей цветных металлов в усилительные пункты делается кабельным отдельно для входа и выхода линии. В здание усилительного пункта вводят обязательно все провода, подвешенные на линии. Расстояние между кабельными опорами линий входа цепей в усилительный пункт и выхода из него должно быть не менее 12 м. Для увеличения переходного затухания между выходом и входом цепей цветных металлов, уплотненных 12-канальной системой, применяют дополнительные катушки и фильтры.Рисунок 5.4– Устройство ввода в оконечные и усилительные пункты:1 - магистральный кабель;2 - кабель ТГ;3- вентиль;4 - муфта разветвительная;5 - газонепроницаемая муфта;6 - кабель вводный;7 – бокс.6Проектирование волоконно-оптической линии связи6.1 Задание на проектированиеНа заданном двухпутном участке железной дороги О - Х с электротягой переменного тока напряжением 27 кВ предусмотреть строительство ВОЛС с использованием подвески оптического кабеля (ОК) на опорах контактной сети.Предусмотреть организацию по ВОЛС магистральной, дорожной связи, а также каналов связи для коммерческих нужд МПС и дороги с использованием системы синхронной передачи цифровой иерархии (SDN).Предусмотреть организацию по ВОЛС каналов оперативно-технологической связи, а также резервных каналов связи.В проекте предусмотреть применение НРП на станциях участка в соответствии с расчетной длинной регенерационных участков.Расчетно-пояснительная записка данного раздела должна отражать технические решения следующих вопросов:-выбор и краткое описание волоконно-оптических систем передачи;-выбор ОК и распределение оптических волокон;-расчет параметров световодов;расчет длин регенерационных участков и размещение НРП по трассе ВОЛС.6.2 Исходные данные для проектированияРасстояние между осями станций, кмО - ПП - РР - СС - ТТ - УУ - ФФ - Х58641641612032Данные по организации магистральной и дорожной связиКоличество каналов Е1Наличие линейного резервирования по схеме «1+1»Тип мультиплексоровИспользование ОВ со смещенной дисперсией260+STM - 4+Данные по организации связи для коммерческих нужд МПС и дорогиКоличество каналов Е1Наличие линейного резервирования по схеме «1+1»Тип мультиплексоровИспользование ОВ со смещенной дисперсией250-STM - 1+Строительная длинна ОК, которую используют при проектировании ВОЛС, а также данные необходимые для теоретического расчета параметров световодовСтроительная длина ок, км6Номер окна прозрачности для теоретического расчета дисперсии4Длина волны  для теоретического расчета собственного затухания ОВ, мкм1,556.3 Организация передачи по ВОЛСПотребности существенного увеличения объемов, надежности и экономичности передачи цифровой информации предопределили дальнейшие поиски в области разработки ЦСП. Семейство оборудования, разработанное на принципах синхронной цифровой информации (SDH), явилось качественно новым этапом в развития техники системы передачи.Для переноса информации в SDH используются синхронные транспортные модули (SynchronousTransportModule, STM), которые представляют собой циклическую структуру с периодом повторения 125 мкс. Основной модуль STM-1, модули высших уровней STM-4 и STM-16.Принцип построения иерархии SDH аналогичен принципам построения иерархии PDN. Синхронная цифровая иерархия содержит три уровня, скорости передачи которых относятся как 1:4:16. Номера уровней совпадают с этими числами: первый уровень STM-1 имеет скорость передачи 155520 Кбит/с, четвертый уровень STM-4 - 622080 Кбит/с, а 16-й - 2488320 Кбит/с.В соответствии с европейским стандартом при рассмотрении ЦСП используют не телефонный канал, а стандартные каналы, условно обозначаемые Е1-Е5:-Е1-первый цифровой канал (ПЦК) 2048 Кбит/с соответствует первому уровню в европейской иерархии PDH;-Е2-второй цифровой канал (ВЦК) 8448 Кбит/с соответствует второму уровню в европейской иерархии PDH;Е3-третий цифровой канал (ТЦК) 34,368 Мбит/с соответствует третьему уровню в европейской иерархии PDH;Е4-четвертый цифровой канал (ЧЦК) 139,264 Мбит/с соответствует четвертому уровню в европейской иерархии PDH;Е5-пятый цифровой канал (ПЦК) 564,992 Мбит/с соответствует пятому уровню в европейской иерархии PDH;При использовании аппаратуры ИКМ канал Е1 позволяет организовать 120 телефонных каналов.Однако, кроме информационной нагрузки, STM несут значительный объем избыточного сигнала, обеспечивающих функции контроля, управления и обслуживания, а также вспомогательные функции. Поэтому, например, модуль STM-4 позволяет организовать 288 каналов Е1 или 18 каналов Е3.Важной особенностью SDH мультиплексора является наличие двух оптических выходов (каналов приема / передачи), называемых агрегатными выходами и используемых для создания режима 100%-ного резервирования и защиты по схеме «1+1» с целью повышения структурной надежности ВОЛС. При линейной топологии сети эти выходы называются основными и резервными. При необходимости линейного резервирования для каждого комплекта аппаратуры STM-1 и STM-4 необходимо четыре оптических волокна: 2 основных и 2 резервных.Например, нам необходимо организовать 260 каналов Е1 с использованием мультиплексора STM-4 и линейным резервированием по схеме «1+1». Выбираем аппаратуру типа1650 SM фирмы Alcatel, т.к. она позволяет организовать потоки с заданными параметрами. Следовательно, для организации 260 каналов Е1 требуется один комплект аппаратуры STM-4, с учетом 100%-ного резервирования общее количество волокон - 4.Тип выбранного оборудованияТип мультиплексораФирмаТип оборудованияТребуемое количество мультиплексоровТребуемое число ОВВ том числеВсегоВ том числеВсегоДля связиДля комм. нужд МПСДля маг. и дор. связиДля комм. нужд МПСSTM-4Alcatel1650SM22208+4820Итого--2212820Исходя из заданных условий, выбираем мультиплексоров 1650SM уровня STM-4.Параметры выбранных мультиплексоровПараметры1650SMТрибутарные интерфейсы, Мбит/с1,5/2, 34/45, 140, 155Максимальная нагрузка на мультиплексор252х2/6х34Агрегатные интерфейсы: типы (число)2хSTM-1/4Тип/схема защищенного режима1:1, 1+1/SNCP6.4 Выбор оптического кабеля и распределение ОВ в кабелеВ настоящее время на железнодорожном транспорте применяется ВОЛС железнодорожной связи с прокладкой кабелей в пластмассовых трубопроводах, а также с подвеской ОК на опорах контактной сети и высоковольтных линиях автоблокировки. Для этого используют марки ОК, например, кабель марки ОКМС фирмы «Трансволк».ОКМС - кабель магистральный, самонесущий кабель для подвески на опорах контактной сети и линий АБ железных дорог, на опорах линий электропередач до 110 кВ и воздушных линий связи и эксплуатации при температуре от -60 до +70 С.Кабель марки ОКМС полностью выполнен из диэлектрических материалов и имеет внутреннюю и внешнюю оболочку из полиэтилена, защитные покровы выполнены из арамидных нитей. В сердечнике кабеля расположены 6 или 8 оптических модулей (ОМ). Внешний и внутренний диаметр модулей составляет соответственно 2/1,3 мм, 2,4/1,6 мм, 3/1,9 мм. В каждом ОМ располагается от 2 до 12 одномодовых оптических волокон. Таким образом, в кабеле может быть уложено до 96 волокон.В курсовом проекте следует предусмотреть 6 ОВ для оперативно-технологической связи и 4 ОВ - в качестве резервных.Тип волокна определяется стандартом:-G 652 - Стандарт для «одномодового» волокна, имеющего нулевую дисперсию на 1,31 мкм и допустимого для работы на 1,55 мкм;-G 653 Стандарт для «одномодового» волокна со смещенной дисперсией, имеющего нулевую дисперсию на 1,55 мкм и допустимую на 1,31 мкм;-G 654 Стандарт для «одномодового» волокна, оптимизированного по затуханию для работы на 1,55 мкм и имеющего нулевую дисперсию на 1,31 мкм;-G 655 Стандарт для «одномодового» волокна со смещенной дисперсией, имеющего малую нулевую дисперсию на 1,55 мкм и допустимого для работы на 1,31 мкм.ОКМС-А-8 (2,4) Сп-20 (2)/12 (5):-ОКМС - оптический магистральный самонесущий;-Внешняя оболочка - полиэтиленовая (в обозначении не указывается);Защитные покровы - обмотка из арамидных нитей;Внутренняя оболочка - полиэтиленовая (в обозначении не указывается);Число ОМ в кабеле - 8,Номинальный наружный диаметр оптического модуля (2,4 мм);Центральный силовой элемент кабеля Сп - стеклопластиковый пруток;Число оптических волокон 20, в том числе 2 типа G 652 и 12 типа G 655.Распределение ОВ в кабеле ОКМС-А-8 (2,4) Сп-20 (2)/12 (5)Номер волокна в кабелеНомер модуля цвет маркировкиМарка оптических волоконНомер волокна в модулеПримечаниеI Черный1,2II натуральныйDSMNZ 9/1251,2STM-43,43,4STM-4 (1+1)5,6III натуральныйDSMNZ 9/1251,2STM-47,83,4STM-4 (1+1)9,10IV натуральныйDSMNZ 9/1251,2STM-4 резерв11,123,413,14V КрасныйDSMNZ 9/1251,2STM-4 резерв15,163,417,18VI зеленыйDSMNZ 9/1251,219,203,4резервРаспределение ОВ в кабеле представлено на рис. 6.1.Рисунок 6.1 – Распределение ОВ в кабеле6.5 Расчет параметров световодовВажнейшим параметром световода является затухание передаваемой энергии. Потери наряду с дисперсией определяют длину ретрансляционного участка ВОЛС, данное расстояние соответствует расстоянию между НРП ВОЛС, размещенными на схеме трассы линии.Расчет затухания световодовЗатухание поглощения αn связанное с потерями на диэлектрическую поляризацию, линейно растет с частотой и существенно зависит от свойств материала световода tg(δ).Расчет затухания поглощения (дБ/км) рассчитывается по формуле:(6.1)где n - групповой показатель преломления;λ- длина волны, 1,55 мкм; δ=0,4·10-11 - тангенс угла диэлектрических потерь в световоде.αn = 3,14*1,469*0,4*10-11*8,69*109/1,55=0,112 дБ/км.Потери на рассеяние, возникающее в результате флуктуации показателя преломления, называются релеевскими и определяются по формуле, дБ/км:(6.2)где λ- длина волны, 1,55 мкм;Rр - коэффициент рассеивания, зависит от материала ОВ;Rр - 0,7 - 0,9 [(мкм4 ·дБ)/км].αр = 0,8/1,554 = 0,271 дБ/км.Суммарное значение собственного затухания оптического волокна в общем случае:коэффициент затухания в инфракрасной области в диапазоне волн свыше 1,6 мкм (для заданных длин волн не рассчитывается).Характер зависимости наиболее важной составляющей этих потерь - потерь от посторонних примесей рассеяния на микроизгибах:(6.3)где Сми -постоянная потерь на микроизгибах; для λ= 1,55 мкм Сми=10-7- числовая апертура NA= 0,13.αпр = 10-7 / 0,136 = 0,002 дБ/км.Суммарное значение собственного затухания оптического волокна:(6.4)αс = 0,112+,271+0,02=0,403 дБ/км.Расчет дисперсии световодовВ 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 - это явление называют дисперсией.Дисперсия не только ограничивает частотный диапазон использования световодов, она существенно снижает дальность передачи, 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, существование большого числа мод N.В соответствии с заданием, дисперсия на длине волны 1550 нм для 3-го (1310 нм-1550 нм) окна прозрачности может быть рассчитана, используя линейную интерполяцию и граничные значения указанного параметра:(6.5)гдеDλ- значения дисперсии на границах окна (правой и левой соответственно);λпр- правая граница четвертого окна прозрачности, нм;Δλ - ширина четвертого окна прозрачности, нм.Dλ = (0,25-0,01)*(1550-1565) / (1565-1525)+0,25 = 0,16 (пс/нм км).Таблица 6.1 – Результаты расчетов0,1120,2710,020,4030,16ЗаключениеВ данном курсовом проекте было выполнено проектирование кабельной и воздушной линий связи, обеспечение связью двухпутного участка A-К и однопутного участка Д-Н. Для выполнения этой цели был выбран тип магистрального кабеля МКПАБ 7x4x1,05+5x2x0,7+1x0,7 и 7, а также аппаратура ВЧ уплотнения К-6Оп для кабельной и система уплотнения В-12-3 для воздушной линии. Рассчитано необходимое расстояние между рельсом и магистральным кабелем. Также проверено удовлетворяет ли это расстояние по критериям опасных и мешающих влияний. Описаны ответвления кабеля на участке А-Б и рассчитана необходимая при этом длина кабеля. Выбраны муфты, места установки усилительных пунктов. Выбрано размещение секций на участке с воздушной связью, тип и профиль опор. Распределены виды связи по четверкам в магистральном кабеле и по парам в воздушной линии связи. Произведено скрещивание по индексам скрещивания для уменьшения величины взаимных и внешних влияний на BJIC. Выполнена защита линии связи от влияния грозовых разрядов.Список используемых источниковВиноградов В.В., Кузьмин В.И., Гончаров А.Я. Линии автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте: Учебник для ВУЗов. – М.: Транспорт, 1990.Телекоммуникационные технологии на железнодорожном транспорте: Учебник для ВУЗов ж.-д.транспорта / Г.В.Горелов, В.А.Кудряшов, В.В. Шмытинский и др., Подред. Г.В.Горелова.М.: УМК МПС России, 1999.Правила защиты устройств проводной связи и проводного вещания от влияния тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока. – М.: Транспорт, 1989.Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых сетей связи. – М.: Радио и связь, 2000.Бунин Д.А.,Яцкевич А.И. Магистральные кабельные линии связи на железнодорожных дорогах. – М.: Транспорт, 1978.Марков М.В., Михайлов А.Ф. Линейные сооружения железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. – М.: Транспорт, 1980.Справочник строителя линейных сооружений связи железнодорожного транспорта/ В.И.Соболев, Н.Г.Мельников, К.Ф.Орешкин и др.: Под ред. В.И.Соболева. – М.: Транспорт, 1979.Попов Д.А., Нисенбаум Ф.А., Попова Г.А. Расчет и проектирование волоконно-оптических линий связи// Автоматика, связь, информатика № 11, 1999.Гнедин А.А. Производство волоконно-оптических кабелей на заводе ЗАО «Трансвок» // Автоматика, связь, информатика № 12, 1999.Прокофьев В.А. Проектирование линий автоматики, телемеханики и связи. Ч. 3. Методика расчета индуктивных влияний на линии автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте // Методические указания к курсовому проектированию. – М.: МИИТ, 1997.