Организация технологической железнодорожной связи

Организация технологической железнодорожной связи

Федеральное Агентство Железнодорожного Транспорта

Уральский Государственный Университет Путей Сообщения

Кафедра: «Связь»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Системы железнодорожной связи»

на тему: «Организация технологической железнодорожной связи»

Проверил:

студент группы Ша-415

Волынский Д.Н.

Выполнил:

доцент

Терентьев П.В.

Екатеринбург

Содержание

Введение

Исходные данные

. Система поездной радиосвязи

.1 Назначение и принцип организации поездной радиосвязи

.2 Радиоаппаратура и диапазон частот

.3 Выбор и анализ направляющих линий

.4 Расчет дальности связи в радиосетях ПРС-С диапазона КВ

.5 Расчет дальности связи в радиосетях ПРС-С диапазона УКВ

2. Система станционной радиосвязи

.1 Назначение и принцип организации станционной радиосвязи

.2 Расчет дальности станционной радиосвязи

. Организация громкоговорящей связи на станции

Заключение

Список использованных источников

Введение

Дальнейшее повышение эффективности и качества грузовых и пассажирских перевозок требует максимального использования достижений науки и техники и широкого внедрения на транспорте современных технических средств, в том числе средств автоматики, проводной и радиосвязи.

На первых этапах развитие поездной и станционной радиосвязи носило сугубо специфический характер (реализация аппаратуры, выбор ее параметров и рабочих диапазонов, использование различных направляющих линий для улучшения условий распространения электромагнитной энергии, методы организации линейной поездной системы радиосвязи и т. п.).

В настоящее время наметилась тенденция сближения железнодорожной радиосвязи с народнохозяйственной подвижной радиосвязью в части использования в метровом диапазоне той же аппаратуры (66РТМ-А2-ЧМ, «Сирена», «Тюльпан», зарубежные радиостанции), приведение этой аппаратуры к удовлетворению требований ГОСТов на электрические параметры, механические и климатические испытания, надежность и др. Кроме того, при расчете дальности радиосвязи и электромагнитной совместимости (ЭМС) радиосредств в метровом диапазоне используются общие методы, рекомендованные Международным Консультативным Комитетом по радио (МККР) с учетом специфики железных дорог.

Технологическая железнодорожная радиосвязь является составной частью комплекса технических средств, обеспечивающих оперативно руководство перевозочным процессом и безопасность движения поездов.

Цель курсового проекта - ознакомление студента с реальной организацией технологической радиосвязи на железнодорожном транспорте, техническими устройствами радиосвязи использование их для управления технологическими процессами на участках и станциях железных дорог и обеспечение соответствующего качества радиосвязи между машинистами поездных и маневровых локомотивов и оперативными руководителями организации движения поездов (поездными и маневровыми диспетчерами, дежурными по станции, по парку отправления, приема, сортировочной горке, горловине формирования и т.д.).

Курсовой проект охватывает три основные системы железнодорожной радиосвязи:

·        Поездную радиосвязь

·        Станционную радиосвязь

·        Громкоговорящую связь

Курсовой проект должен содержать:

Исходные данные с указанием номера зачетной книжки.

Введение. Оно должно характеризовать основные задачи и оценку поставленных в задании целей.

Характеристику и описание каждой системы технологической железнодорожной радиосвязи.

Выбор и описание аппаратуры, её структурную схему .

Расчет дальности действия радиосвязи на перегоне и на станции.

Расчет дальности озвучения территории парков при передаче в системе технологической громкоговорящей связи.

Описание влияния помех и шумов на качество связи, характеристику и количественную оценку их параметров.

Заключение. Оно должно иметь основные выводы по результатам выполнения курсового проекта, должны быть охарактеризованы его достоинства.

Список использованной литературы.

Исходные данные

Протяженность перегонов на диспетчерском участке:

Таблица 1.1.

Род тяги - электротяга переменного тока 25кВ.

Тип участка - двухпутный участок железной дороги.

УКВ радиосвязь на станции К.

Местность - горная.

Характеристика почвы - почва с плохой проводимостью (& =4 , s =10 См/м.)

КПД локомотивной антенны h =3,5%

Мощность передатчика Р =7 Вт.

Высота подвески Г-образной антенны - 20 м.

Данные для расчета дальности КВ поездной радиосвязи.

Тип направляющей линии - провода автоблокировки

Количество тяговых подстанций на перегоне - 2

Количество разъединителей - 4

Количество трансформаторов:

·   трехфазных - 3

·   однофазных - 15

Количество переходов:

воздушных - 0

кабельных - 1

Длина фидера - 300м

Расстояние от направляющей линии до трансформатора - 13.

Данные для расчета дальности УКВ поездной радиосвязи.

Надежность радиосвязи 0,92

Мощность передатчика Р = 11 Вт.

Коэффициент усиления антенн - 2 дБ.

Коэффициент затухания кабеля РК - 0,1 дБ/м.

Длина антенных кабелей РК:

передатчика - 20 м.

приемника - 5 м.

Данные для расчета дальности станционной радиосвязи.

Мощность передатчика Р =11 Вт.

Надежность радиосвязи 0,92

Коэффициент усиления антенны радиостанции - 2 дБ.

Коэффициент усиления носимой радиостанции - -6 дБ.

Коэффициент затухания кабеля - 0,1 дБ/м.

Длина антенных кабелей:

передатчика - 20 м.

приемника - 5 м.

Протяженность станции 4,7 км.

Число путей на станции - 6

1. Система поездной радиосвязи

.1 Назначение и принцип организации системы поездной радиосвязи

поездной радиосвязь громкоговорящий станция

Поездная радиосвязь (ПРС) предназначена для служебных переговоров поездного (ДНЦ) и локомотивного (ТНЦ) диспетчеров и энергодиспетчера (ЭЧЦ) дежурных по станции (ДСП) и других работников, связанных с движением поездов, с машинистами поездных локомотивов, а также машинистов встречных локомотивов между собой. Поездная радиосвязь позволяет ДНЦ (главное руководящее лицо при управлении движением поездов на диспетчерском участке) более оперативно руководить движением поездов, сообщать машинистам локомотивов об изменении скорости, выявляет причины задержки, остановки поезда и другие вопросы. Особое значение поездная радиосвязь приобретает при возникновении аварийных неисправностей железнодорожных устройств и при аварийных ситуациях. При наличии ПРС в случае вынужденной остановки поезда на перегоне машинист может и обязан немедленно сообщить об этом машинистам других следующих по перегону поездов и ДСП станций, ограничивающих перегон. Использование ПРС в подобных случаях позволяет предупредить сбои в движении поездов, аварии и крушения. Кроме того, ПРС является единственным средством для обмена информации между машинистами сдвоенных поездов.

Поездная радиосвязь (ПРС) начала внедряться на железнодорожном транспорте с 1949 г. Поездная радиосвязь представляет линейную систему связи, организуемую в пределах диспетчерского участка протяженностью 80 - 200 км. Применение поездной радиосвязи повышает безопасность движения поездов, способствует ускорению оборота вагонов и локомотивов. Поездная радиосвязь непосредственно влияет на использование пропускной способности участков железных дорог. Анализ поездной работы показывает, что примерно половина переговоров в грузовом движении и более 70% в пассажирском приходятся на информацию аналитического характера, способствующего улучшению режима ведения поезда.

         Организация.

Поездная радиосвязь на сети железных дорог страны строится по радиопроводному принципу в симплексном режиме с использованием группового вызова.

Действующая система поездной радиосвязи организована на радиостанциях, работающих на так называемых коротких (гектометровый диапазон - КВ: 2,13 и 2,15 МГц) и ультракоротких (метровый диапазон - УКВ: 150-156 МГц) волнах, и обеспечивающих двустороннюю связь без поиска и подстройки в симплексном режиме работы. В ее состав входят стационарные радиостанции, устанавливаемые в помещении ДСП, и локомотивные радиостанции, а также распорядительная станция в помещении поездного диспетчера. В качестве соединительной линии между распорядительной станцией и стационарными радиостанциями используется проводной канал поездной диспетчерской связи.

Таким образом, связь ДНЦ с машинистами локомотивов (ТЧМ) на участке от распорядительной станции до промежуточного пункта (станции) осуществляется по каналу поездной диспетчерской связи (ПДС), и от промпункта до локомотива - по каналу ПРС. Дежурные по станции с ТЧМ и последние между собой осуществляют связь по радиоканалу. Связь ДНЦ с ДСП организуется с использованием ПДС по воздушным и кабельным линиям. Эта связь относится к групповой телефонной связи, в которой имеется возможность подключения к линии телефонного аппарата одного промпункта или всех одновременно. В радиоканале ПРС применен групповой вызов, при котором все локомотивные радиостанции вызываются частотой 1000 Гц. Для вызова ДСП используется частота 1400 ГЦ, а для вызова ДНЦ - 700 Гц. Вызывная частота 2100 Гц может использоваться для вызова второго ДНЦ на станции стыкования двух диспетчерских кругов связи или для вызова ремонтных подразделений.

Для увеличения дальности и повышения качества ПРС при электротяге используют направляющие линии, посредством которых электромагнитная энергия от стационарных радиостанций направляется в основном вдоль железнодорожной линии. В результате этого удается значительно увеличить уровень полезного сигнала на входе локомотивных радиостанций. Передача сигналов в этом случае осуществляется не электромагнитными полями, а полями индукции вдоль направляющих линий. В качестве направляющих линий можно использовать высоковольтные провода линий продольного электроснабжения или специально подвешиваемый для этой цели волновод, или цветные цепи воздушных линий связи.

Выбор радиоаппаратуры для ПРС

В нашем случае система ПРС организована в гектометровом и метровом диапазонах с использованием радиостанций типа 43-РТС-А2-ЧМ и 42-РТМ-А2-ЧМ. Данные радиостанции обеспечивают работу, как в гектометровом диапазоне (2,13 и 2,15 МГц), так и метровом УКВ диапазоне (150-156 МГц). Оборудование диспетчерского круга такими радиостанциями позволяет обеспечить работу со старым и новым парком локомотивных радиостанций. Эти радиостанции имеют автономную систему дистанционного управления и не требуют для обеспечения работы в системе дополнительных средств диспетчерской связи. Выбор сигналов дистанционного управления осуществлен так, что исключает взаимное мешающее с системой поездной диспетчерской связи. Это определяет возможность работы системы ПРС по отдельному специально выделенному каналу, а также по каналу поездной диспетчерской связи. Имеющее устройство автоматического выбора стационарной радиостанции обеспечивает при вызове машинистом локомотива диспетчера как из разносигнальной. Так и равносильной зоны (из любой точки диспетчерского круга) подключение к линии одной стационарной радиостанции, через которую качество радиосвязи будет лучшим.

Стационарная радиостанция 43 РТС-А2-ЧМ

Стационарная радиостанция 43 РТС-А2-ЧМ совместно с локомотивной радиостанцией 42 РТМ-А2-ЧМ предназначена для организации двусторонней беспоисковой и бесподстроечной комплексной радиотелефонной и радиопроводной диспетчерской связи (ПРС). Она устанавливается в служебных помещениях железнодорожных станциях. Данная радиостанция совместно с аппаратурой распорядительной станции обеспечивает связь в УКВ (метровом) и КВ (гектометровом) диапазонах волн между ДНЦ и машинистами поездных локомотивов, руководителями ремонтных бригад, ДСП, между ДСП и ТЧМ, руководителями ремонтных бригад на перегоне, ДСП соседних станций. Данная радиостанция обеспечивает: работу с двух пультов, каждый из которых подключен к своему шкафу (КВ или УКВ); работу с общего пульта управления для обоих шкафов; передачу тонального вызывного сигнала на частотах 1000, 700, 1400, 2100 Гц и ведение переговоров в диапазонах КВ и УКВ с пульта управления ДСП и контрольно-переговорного устройства (КПУ); установление соединения и ведение переговоров по линейному каналу связи с распорядительной станцией с пульта управления ДСП и КПУ; подключение стационарной радиостанции к ЛС по сигналу избирательного подключения от распорядительной станции и управление режимами прием-передача; отключение от линии связи по сигналу отбоя (1139 Гц) с пульта ДНЦ; автоматическое переключение питания на резервное при выключении основного и др.

Конструктивно радиостанция выполнена в виде шкафа, в котором расположены следующие основные части:

приемопередатчик УКВ (блок 1) и КВ (блок 2);

усилитель (блок 21);

устройство линейное (блок 22);

устройство вызова (блок 24);

устройство автоматического выбора станции (блок 23);

устройство соединения (блок 26);

преобразователь напряжения (блок 28);

блок стабилизаторов (блок 29);

автомат резерва (АР);

устройство антенно-согласующее (блок 6С);

пульт управления (блок 9П-2);

блок питания (блок 27).

Локомотивная радиостанция 42 РТМ-А2-ЧМ

Локомотивная радиостанция 42 РТМ-А2-ЧМ предназначена для организации ПРС на подвижных объектах. Это радиотелефонная, мобильная, приемопередающая, симплексная, абонентская второго класса с частотно-фазовой модуляцией и частотно-избирательным вызовом радиостанция. Данная радиостанция обеспечивает: возможность работы с одним или двумя пультами управления в КВ и УКВ диапазонах; дежурный прием в КВ и УКВ и перевод в режим приема при снятии микротелефонной трубки с пульта управления; посылку тонального вызова на любой из 4 вызывных частот; прием вызывного сигнала на частоте 1000 Гц с последующим автоматическим переключением в режим приема на 15 с; ступенчатую регулировку громкости; автоматическую передачу сигнала контроля приема вызова; оптическую сигнализацию на пульте управления включения питания и приема вызова; раздельное выключение шумоподавителей; возможность подключения к пульту управления аппаратуры ТУ-ТС.

Конструктивно радиостанция выполнена в виде отдельных блоков:

приемопередатчик КВ (блок 2, 2М);

тройник (блок 14);

блок низкочастотных и вызывных устройств (блок 3);

рама амортизационная (блок 15а, 15б);

блок питания (блок 4М);

громкоговоритель (блок 7);

антенно-согласующее устройство (блок 6);

пульт управления (блок 5);

антенна (блок 11);

приемопередатчик 66 РТМ-А2-ЧМ (блок 1).

Основные характеристики данных радиостанций приведены в таблице 1.1

Таблица 1.2. - Таблица основных характеристик радиостанций

Примечание: В скобках приводятся допустимые параметры при воздействии на радиостанцию дестабилизирующих факторов.

.2 Радиоаппаратура и диапазон радиочастот

Диспетчерские участки в зависимости от технологической оснащенности и размеров движения оборудуются системой ПРС, организованной в следующих диапазонах волн: гектометровом, метровом и дециметровом; гектометровом и метровом; метровом и дециметровом; гектометровом; с использованием следующих радиостанций:

в гектометровом диапазоне (2 МГц):

)ЖР-УК-СП (полукомплект ЖР-УК-СР), ЖР-УК-ЛП (полукомплект ЖР-К-ЛП),

2)РК-1, РС-6, РВ-1 с приемопередатчиками УПП-1,

)ЖР-3М (ЖР-3);

в метровом диапазоне (160 МГц):

)ЖР-УК-ЛП (полукомплект ЖР-К-ЛП),

)РС-23, РС-4, РС-6,

)РВ-1 с приемопередатчиками УПП-2, РВ-2, РВ-4, РВ-5 и носимые радиостанции РН, в дециметровом диапазоне (330 МГц):

)РС-1, РВ-1 с приемопередатчиками УПП-3.

Радиосети, организованные в гектометровом и метровом диапазонах волн, работают в симплексном режиме, в дециметровом - в дуплексном режиме.

Симплексные линейные радиосети ПРС-С обеспечивают:

-        взаимный групповой вызов и ведение переговоров между поездным (ДНЦ) диспетчером, локомотивным (ТНЦ) диспетчером, энергодиспетчером (ЭЧЦ) и машинистами поездных локомотивов (ТЧМ), находящихся на любом отрезке диспетчерского участка;

-        возможность документированной регистрации всех ведущих переговоров с помощью магнитофона с фиксацией текущего времени;

         автоматический и ручной диагностический контроль стационарной и возимой аппаратуры с визуальным отображением результатов (при использовании аппаратуры системы "Транспорт").

-        Радиосредствами линейных радиосетей могут пользоваться дежурные по станциям (ДСП).

Дуплексные линейные радиосети в пределах диспетчерского участка обеспечивают:

-    взаимный вызов с применением индивидуального, группового и циркулярного вызовов и ведение переговоров между ТЧМ и ДНЦ, ТЦМ, ЭЧЦ;

-    передача с отображением на индикаторном табло команд и сообщений (команды передаются от диспетчера машинистам, а сообщения от машинистов диспетчеру);

-        передачу в необходимых случаях поездным диспетчером команды экстренной остановки поезда и передачу машинистом аварийного вызова диспетчера при занятом канале связи;

         автоматическую передачу данных между управляющими машинами диспетчерского пункта управления и локомотива;

         автоматическую или ручную передачу номера или локомотива из специально установленных локальных зон или входе поезда в пределы диспетчерского участка;

-        автоматический и ручной диагностический контроль стационарной и возимой аппаратуры с визуальным отображением результатов (при использовании аппаратуры системы "Транспорт").

-        возможность документированной регистрации всех ведущих переговоров с помощью магнитофона и дискретной информации с помощью цифропечатающих устройств с фиксацией текущего времени и даты.

.3 Выбор и анализ направляющих линий

Энергия высокой частоты в диапазоне гектометровых волн передается от передатчика приемнику в системе ПРС, как за счет полей излучения, так и за счет полей индукции. Второй способ нашел большое распространение т. к. высокочастотная энергия передатчика концентрируется и направляется вдоль трассы движения локомотива с помощью направляющих линий, благодаря чему в условиях интенсивных индустриальных помех удается обеспечивать требуемую дальность и качество связи.

В качестве направляющих используются линии, провода которых выполнены из цветного металла: специально подвешенные волноводные провода (одно- и двухпроводные волноводы), цветные линии воздушной линии связи; могут также использоваться сталеалюминевые провода линий продольного электроснабжения ДПР, ВЛ питающий провод ПП.

Линия ВЛ - трехфазная симметричная высоковольтная линия напряжением 10 и 35 кВ, подвешиваемая на опорах контактной сети или на отдельно стоящих опорах.

Для повышения эффективности проводов ВЛ как направляющих линий рекомендуется, применять противофазное возбуждение двух высоковольтных проводов от стационарных радиостанций, сокращать до возможного минимума количество переходов высоковольтных проводов с одной стороны на другую, избегать применения кабельных вставок в провода ВЛ, применять высокочастотный обход тяговых подстанций и разъединителей находящихся при нормальных условиях эксплуатации в разомкнутом состоянии.

Использование сталемедных проводов воздушной линии связи ВЛС в качестве направляющих линий ПРС следует предусматривать на участках с автономной тягой, если линия связи не имеет кабельных вставок и проходит по равнинной местности (сталемедные провода ВЛС находятся не ниже 2 м над уровнем головки). При этом расстояние от оси путей до ВЛС в среднем по перегону не должно превышать 30 м.

.4 Расчет дальности связи в радиосетях ПРС - С гектометрового диапазона волн (диапазон КВ)

Дальность действия радиосвязи между стационарной и возимой радиостанциями при применении направляющих линий рассчитывается по формуле:

rст = , (1.1)

где: - выходной уровень сигнала передатчика радиостанции, дБ; для радиостанций 42РТМ-А2-ЧМ, 43РТС-А2-ЧМ Апрд=148 дБ.

- минимально допустимый уровень полезного сигнала на входе радиостанций, дБ;

- переходное затухание между направляющей линией и антенной возимой радиостанцией, дБ, определяется по табл. 8.2 (ЦШ 48-18) Апер=46 дБ;

 - затухание сигнала в станционных, линейных и локомотивных устройствах соответственно, дБ;

 - постоянная затухания направляющей линии на перегоне, =2 дБ/км.

Минимально допустимый уровень полезного сигнала определяется по формуле:

мин = Uп + Кдоп + Ки, (1.2)

где: Uп - квазипиковое значение напряжения, [дБ], радиопомех на уровне интегральной вероятности 0,8 на входе приемника радиостанции (на нагрузке 75 Ом). Для электротяги переменного тока и при использовании в качестве направляющей линии двухпроводного волновода величина Uп составит 60 и 58 дБ для возимой и стационарной радиостанций соответственно;

Кдоп = 6 дБ - минимально допустимое отношение сигнал/помеха на входе УПЧ приемника, при котором обеспечивается необходимое качество разборчивости речи;

Ки = 6 дБ - коэффициент, характеризующий глубину волнообразного изменения напряжения сигнала по отношению к среднему его значению.

Тогда величина Uмин для возимых и стационарных радиостанций составит соответственно:

Uмин = 60 + 6 + 6 = 72 дБ;

Uмин = 56 + 6 + 6 = 68 дБ.

Переходное затухание между направляющей линией и антенной возимой радиостанции Апер и постоянная затухания направляющей линии на перегоне ан определяется из таблицы 8.2 /1/.

Апер = 38 дБ, ан = 1,7 дБ.

Суммарное затухание сигнала ПРС в станционных устройствах åаст определяется по формуле:

åаст = аф ∙ lф + асу + ав + аон + Кр, (1.3)

lф - длина фидера, соединяющего радиостанцию с согласующим устройством lф =300 м;

асу = 1,5 дБ - затухание, вносимое согласующим устройством стационарной радиостанции;

аон - концевое затухание на ближнем конце при синфазном возбуждении направляющих линий (учитывается только при возбуждении однопроводного волновода и воздушной линии связи) - в данном случае не учитываем, т.к. в качестве направляющих линий используем двухпроводный волновод;

ав = 1,5 дБ - затухание, вносимое схемой возбуждения направляющих проводов;

Кр = 3 дБ коэффициент, учитывающий, что высокочастотная энергия распространяется по направляющей линии в обе стороны от места присоединения стационарной радиостанции.

Тогда åаст определится следующим образом:

åаст = 0,7 ∙ 10 -2 ∙ 300 + 1,5 + 1,5 + 3 = 8,1 дБ.

Суммарное затухание сигнала ПРС в линейных устройствах рассчитывается по формуле:

åалин = атп + ар + ад + n ∙ аП ; (1.4)

где: атп, ар - затухания, вносимые соответственно схемами высокочастотных обходов тяговой подстанции и разъединителями (для волноводов не учитываем);

ад - затухание, вносимое нарушением однородности двухпроводной направляющей линии (не учитывается);

аП - затухание, вносимое изменением сторонности направляющей линии аП = 0,7 дБ при воздушном переходе, аП = 2,5 дБ при кабельном переходе проводов

n - число переходов направляющих линий в пределах перегона:

кабельных n=1;

воздушных n=0;

åалин = 2,5 дБ.

Суммарное затухание сигнала ПРС в локомотивных устройствах åалок определяется по формуле:

åалок = асу + kпе , (1.5)

где: асу - затухание, вносимое согласующим устройством возимой радиостанции, асу = 1,5 дБ;

kпе - коэффициент, учитывающий уменьшение К.П.Д. возимой антенны подвижных единиц из-за уменьшения их длины и высоты по сравнению с типовой антенной. Для тепловозов и электровозов kпе = 0 дБ, тогда:

åалок = асу = 1,5 дБ.

Определим дальность действия радиосвязи между возимыми радиостанциями по формуле (1.1):ст = (148 - 72 - 38 - 8,1 - 2,5 - 1,5) / 1,7 = 15,235 км,

Определим дальность действия радиосвязи между возимой и стационарной радиостанциями по формуле (1.1):ст = (148 - 68 - 38 - 8,1 - 2,5 - 1,5) / 1,7 = 17,59 км.

Так как дальность радиосвязи рассчитывается для перегона с наибольшей протяженностью, которым является перегон между станциями Г-Д протяженностью 19 км, то можно сделать вывод о том, что дальность и возимой и стационарной радиостанций обеспечивает необходимые условия. Условием в данном расчете является необходимость обеспечения дальности радиосвязи не менее чем на половину длины перегона плюс 3 км, для надежности.

.5 Расчет дальности связи в радиосетях ПРС - С диапазона метровых волн (диапазон УКВ)

Определение типа трассы радиосвязи.

Трассы поездной радиосвязи по характеру рельефа местности, по которой они проходят, подразделяются на пять типов. Каждому типу соответствует определенное значение коэффициента сложности трассы Кст, которое может колебаться в пределах от 1 до 5. По заданию на курсовой проект тип рельефа местности - горная. Данный тип рельефа можно отнести к трассе типа 4 (сложная горная, Кст = 4) является типичной для горной местности. Её профиль характеризуется резкими колебаниями. Глубина закрытия трассы может достигать 60м.

Поправочные коэффициенты.

Поправочные коэффициенты учитывают отличие параметров антенно-фидерных трактов, мощности передатчика и рельефа местности условий эксплуатации системы.

Коэффициент мощности, дБ:

Вм = 10 ∙ lg ∙ (P/P1) , (1.6)

учитывает отличие мощности передатчика Р = 11 Вт. от мощности P1 = 1 Вт,

Вм = 10 ∙ lg ∙ (11/1) =10,4 дБ.

Высотный коэффициент, дБ:

М = 20 ∙ lg ∙ (h1 ∙ h2/100) , (1.7)

учитывает отличие произведения высот установки антенн от 100 м2 , принимая h1 = 20м, h2 = 5м:

М = 20 ∙ lg ∙ (20 ∙ 5 / 100) = 0 дБ.

Затухание, вносимое фидером стационарной радиостанции, а1×l1, дБ, где а1 - постоянная затухания фидера, l1 - длина фидера м; а1×l1 = 0,1 ∙ 20 = 2 дБ.

Затухание, вносимое фидером приемного устройства, а2×l2, дБ, где а2 - постоянная затухания фидера, l2 - длина фидера м; а2×l2 = 0,1 ∙ 5 = 0,5 дБ.

Коэффициент ат учитывает условия распространения радиоволн для конкретной трассы радиосвязи. Из /1/ принимается ат = - 6,8 дБ.

Преобразование напряженности поля ВЧ сигнала в напряжение в точке соединения приемной антенны с фидером учитывается коэффициентом g2=10 дБ для фидера с волновым сопротивлением 75 Ом.

Направленные свойства передающей и приемной антенн учитываются при расчете их коэффициентами усиления соответственно G1 и G2 (по отношению к полуволновому вибратору). В данных расчетах G1 = G2 = 2 дБ.

Коэффициент экранирования Кэ учитывает ослабление напряженности магнитного поля, вызванное влиянием металлической крыши и наличием в месте расположения возимой антенны различного оборудования. По таблице 9.1 /1/ Кэ = 4 дБ четверть волнового петлевого вибратора.

Вероятностные коэффициенты, учитывающие флюктуацию сигнала.

Коэффициент Ки учитывает наличие интерференционных волн в пространстве Ки = 5,6 дБ.

Коэффициент Км учитывает медленные колебания напряженности поля вследствие изменения рельефа местности Км = 5,5 дБ.

Коэффициент Кв учитывает колебания напряженности магнитного поля (суточные и сезонное ) из-за изменения рефракции в тропосфере Кв = 2,1 дБ.

Минимально допустимый уровень полезного сигнала (U2мин) на входе приемника возимой радиостанции.

Значения U2 мин, которые следует использовать при расчетах, определим из табл. 9.2. /1/, тогда: U2 мин = 14 дБ (для приёмопередатчика УПП2).

Расчет дальности связи между стационарной и возимой радиостанциями.

При расчете радиоканала ПРС дальность связи определяется в направлении от стационарной радиостанции к радиостанции подвижного объекта, поскольку условия приема сигналов на подвижном объекте значительно хуже, чем на стационаре из-за более высокого уровня помех.

Определим значение напряженности поля Е2 по формуле (2.3), считая, что U2 = U2 мин

Е2 = U2 - ат - ВМ - G1- G2 - M + а1×l1 + а2×l2 + КЭ + ККС + g2 + KИ + KВ + KМ, (1.8)

где: ККС - коэффициент ослабления напряженности поля контактной сетью ККС = 2 дБ, для двухпутного участка;

Е2 = 14 + 6,8 - 10,4 - 2 - 2 + 2 + 0,5 + 4 + 2 + 10 +5,6 + 2,1 + 5,5 = 38,1 дБ

По графику 9.1 /1/ определим дальность радиосвязи r = 8,5 км, считая, что расчеты ведутся для перегона К-Л с длиной 13км, то минимальная дальность радиосвязи составит 13 / 2 км + 3 км = 9,5 км:= 8,5 км < rмин = 9,5 кмучетом всех расчетов можно сделать вывод о том, что при заданных параметрах на проектирование необходимая дальность связи не обеспечивается. Однако для данного типа трассы (тип 4) результаты расчётов являются ориентировочными. Поэтому они должны уточняться в результате натурных измерений.

Расчет дальности связи между локомотивами.

Особенность расчета заключается в том, что тип трассы радиосвязи постоянно меняется при движении локомотива в пределах рассматриваемого участка. Поэтому следует ориентироваться на такой тип трассы, который является наиболее сложным для данной местности.

Напряженность сигнала на входе приемника возимой радиостанции определяется по формуле (2.4) при условии, что параметры передающего и приемного антенно-фидерных трактов одинаковы:

Е2 = U2 - ат - ВМ - 2G2 + 2а2×l2 + 2КЭ + g2 + KИ + KВ + KМ, (1.9)

Коэффициент ККС исключен, так как антенны располагаются ниже уровня контактной сети.

Е2 = 14 + 6,8 - 10,4 - 4 + 1 + 8 + 10 +5,6 + 2,1 + 5,5 =38,6 дБ

При Е2 = 38,6 дБ r = 3,4 км < 9,5 км, значит, дальность радиосвязи между локомотивами при данных параметрах проектирования не обеспечивается.

Расчет координационного расстояния.

Для определения координационного расстояния rкрд (минимально необходимого расстояния между стационарными радиостанциями, при котором исключается их взаимное влияние друг на друга в случае работы на одной частоте) вычисляется напряженность электромагнитного поля мешающего сигнала

Е2 = Uпор - ВМ - M - G1 - G2 + а1×l1 + а2×l2 + g2 - KИ - KВ, (1.10)

где Uпор - максимально допустимый уровень мешающего сигнала, дБ; принимается равным минус 10 дБ (0,3 мкВ).

В выражении (2.5) значение KИ принимается равным 0,6 дБ, а KВ = 2 дБ.

Е2 = - 10 - 10,4 - 2 - 2 + 2 + 0,5 + 10 - 0,6 - 2 = - 14,5 дБ

По найденному значению напряженности поля Е2 и кривой распространения (рис. 9.7) /1/ определяется координационное расстояние rкрд между радиостанциями.

Организация поездной радиосвязи представлена на рисунке 1.1.

РТМ - А2 - ЧМ

2. Система станционной радиосвязи

.1 Назначение и принцип организации станционной радиосвязи

Система станционной радиосвязи предназначена для организации оперативного управления технологическими процессами на станции. Она обеспечивает связь между работниками станции и включает в себя маневровую и горочную радиосвязь, радиосвязь персонала, обеспечивающего технологический процесс обработки составов на ж. д. станциях, но не учатствующего непосредственно в маневровой и горочной работе, а также передачу команд телеуправления и телесигнализации в автоматизированных системах управления и регулирования различных технологических процессов работы железнодорожных станций.

.2 Расчет дальности станционной радиосвязи

В основу расчета дальности станционной радиосвязи положены графические зависимости напряженности электромагнитного поля от расстояния при заданных высотах установки передающей h1 и приемной h2 антенн.

Надежность канала радиосвязи выбирается не менее 92%. это значит, что, по крайней мере, в 92% случаев из большинства числа измерений напряженность поля в точке приема не мене наименьшего допустимого значения даже при самых неблагоприятных условиях.

Ожидаемая дальность радиосвязи определяется по кривым для заданных высот установки антенн h1 и h2 и заданного значения Е2 в точке приема.

В реальных условиях при расчете канала необходимо учитывать фактические параметры рассчитываемой системы: мощность передатчика, электрические данные используемых антенн, затухания приемного и передающего фидеров, ослабления электромагнитного поля вследствие влияния контактной сети, корпуса локомотива, а также явления интерференции. Учет перечисленных факторов достигается введением следующих поправочных коэффициентов:

ВФ = а1×l1 + а2×l2 - коэффициент ослабления поля в результате потерь энергии в антенно-фидерных устройствах передатчика и приемника:

ВК = 8 дБ - коэффициент ослабления поля контактной сетью; учитывается только при расчете дальности связи между стационарной радиостанцией и локомотивной или носимой;

ВЛ = 9 дБ - коэффициент ослабления поля корпусом локомотива; учитывается при расчете дальности связи между локомотивной радиостанцией и любой другой;

ВИ = - 6 дБ - коэффициент ослабления поля в результате интерференции сигнала, зависит от требуемой надежности канала связи (Р = 0,92).

ВМ - поправочный коэффициент, учитывающий отличие мощностей передатчиков “Транспорт” от 12 Вт.

Вh = 20 ∙ lg (25 / h1 ∙ h2) дБ - коэффициент ослабления поля, учитывающий низкое расположение антенн носимых радиосредств. Используется только при h1*h2<25 м2.

ВРН - коэффициент ослабления поля, учитывающий ухудшение условий передачи информации в каналах с носимыми радиосредствами., G2 - коэффициенты усиления соответственно передающей и приемной антенн.

Определение дальности действия связи между стационарной радиостанцией и локомотивом.

Е2 = U2 + åВ - åG, (2.1)

где U2 - значение полезного сигнала на входе приемника. При этом:

åВ = ВФ + ВК + ВЛ - ВИ + ВМ + Вh + ВРН

åG = G1 + G2

ВФ = 0,1*20+0,1*5=2,5 дБ; ВК = 8 дБ; ВЛ = 9 дБ; ВИ = - 6 дБ;

ВМ = 10 ∙ lg (12 / 11) = 0.37 дБ; Вh = 0 дБ

åВ = 2,5+8+9+6+0,37=25,87 дБ

Е2 = 6 +25,87 - 2 = 29,87 дБ

При Е2 = 29,87 r = 10 км.

Длина станции - 4,7 км значит, дальность связи обеспечивается.

Определение дальности действия связи между стационарной радиостанцией и носимой.

’2 = U2 + åВ - åG,

где U2 - значение полезного сигнала на входе приемника. При этом:

åВ = ВФ + ВК + ВЛ - ВИ + ВМ + Вh + ВРН

åG = G1 + G2

ВФ = 2 дБ; ВК = 8 дБ; ВЛ = 0 дБ; ВИ = - 6 дБ;

ВМ =10 lg(12/11) = 0.37дб; Вh =0 дБ

åВ = 2 + 8 + 6 + 0.37 + 2 = 18,37 дБ’2 = 6+ 18,37 - 2 = 22,37дб

При U’2 = 22,37 r = 8 км.

Длина станции - 4,7 км значит, дальность связи обеспечивается.

Определение дальности действия связи между возимой радиостанцией и стационарной.

U’2 = U2 + åВ - åG,

где U2 - значение полезного сигнала на входе приемника. При этом:

åВ = ВФ + ВК + ВЛ - ВИ + ВМ + Вh + ВРН

åG = G1 + G2

ВФ = 2,5 дБ; ВК = 8 дБ; ВЛ = 9 дБ; ВИ = - 6 дБ;

ВМ =10 lg(12/8) = 1.76 дБ; Вh = 0 дБ;

åВ = 2,5 + 8 + 9 + 6 + 1.76 + 0 + 0 = 27,26 дБ’2 = 6 + 27,26 - 2 = 31,26 дБ

При U’2 = 31,26 r = 9 км.

Длина станции - 4,7 км значит, дальность связи обеспечивается.

Определение дальности действия связи между возимой радиостанцией и носимой.

’2 = U2 + åВ - åG,

где U2 - значение полезного сигнала на входе приемника. При этом:

åВ = ВФ + ВК + ВЛ - ВИ + ВМ + Вh + ВРН

åG = G1 + G2

ВФ = 0.5 дБ; ВК = 0 дБ; ВЛ = 9 дБ; ВИ = - 6 дБ;

ВМ =10 lg(12/8) = 1.76 дБ; Вh = 20 lg (25 / (5 ∙ 1.5)) = 10.46 дБ;

åВ = 0.5 + 0 + 9 + 6 + 1.76 + 10.46 + 0 =27,72 дБ’2 = 6 + 27,72 - 2 =31,72 дБ

При U’2 = 31,72 r = 3,5 км.

Длина станции - 4,7 км значит, дальность связи не обеспечивается.

Определение дальности действия связи между носимой радиостанцией и стационарной.

’2 = U2 + åВ - åG,

где U2 - значение полезного сигнала на входе приемника. При этом:

åВ = ВФ + ВК + ВЛ - ВИ + ВМ + Вh + ВРН

åG = G1 + G2

ВФ = 2 дБ; ВК = 0 дБ; ВЛ = 0 дБ; ВИ = - 6 дБ;

ВМ =10 lg(12/1) = 10.79 дБ; Вh = 0 дБ; BРН = 4 дБ

åВ = 2 + 0 + 6 + 10.79 + 4 = 22.79 дБ’2 = 6 + 22.79 + 6 = 34,79 дБ

При U’2 = 34,79 r = 5 км.

Длина станции - 4,7 км значит, дальность связи обеспечивается.

Определение дальности действия связи между носимой радиостанцией и возимой.

’2 = U2 + åВ - åG,

åВ = ВФ + ВК + ВЛ - ВИ + ВМ + Вh + ВРН

åG = G1 + G2

ВФ = 0.5 дБ; ВК = 8 дБ; ВЛ = 9 дБ; ВИ = - 6 дБ;

ВМ =10 lg(12/1) = 10.79 дБ; Вh = 20 lg (25 / (5 ∙ 1.5)) = 10.46 дБ;

åВ = 0.5 + 8 + 9 + 6 + 10.79 + 10.46 + 2 = 46,75 дБ’2 = 6 + 46,75 - 6 = 58,75 дБ

При U’2 = 58,75 r = 1 км.

Длина станции - 4,7 км значит, дальность связи не обеспечивается.

Не все виды связи обеспечиваются при выборе данной аппаратуры. В большей степени на это повлияла электрифицированость трассы и довольно высокая надежность связи. Организация станционной радиосвязи представлена на рисунке 2.

Рисунок 2

3. Организация громкоговорящей связи на станции

.1 Назначение

Для оперативного руководства технологическими процессами работы в пределах станционных парков, платформ, локомотивных и вагонных депо, вокзалов широко используется связь громкоговорящего оповещения.

Громкоговорящая связь входит в комплект устройств технологической связи с подвижными объектами.

По принципу действия громкоговорящая связь разделяется на одностороннюю и двустороннюю.

В зависимости от размещения головок громкоговорителей для озвучения открытых площадок различают: сосредоточенные, рассредоточенные и распределенные системы.

В сосредоточенной системе все источники звука размещены в одном месте. Это позволяет значительно снизить стоимость установки, но практически невозможно равномерно озвучить большие территории.

В рассредоточенной системе озвучение осуществляется несколькими головками громкоговорителей, каждый из которых обслуживает свою зону. Такая система позволяет озвучивать большие территории и при рациональном размещении головок громкоговорителей получить равномерное озвучение. Но для рассредоточения головок громкоговорителей требуется сооружение проводной линии.

При распределенной системе любая точка участка территории озвучивается несколькими головками громкоговорителей.

К каждому из слушателей звук приходит с разных направлений примерно с одинаковым уровнем и создается впечатление «звучащего пространства». Достоинством этой системы является также равномерность звукового поля и натуральность звучания. Однако потребность в большем числе головок громкоговорителей и сложная распределительная сеть делают систему дороже.

На станциях, где необходимо озвучивать отдельные участки, расположенные вдоль железнодорожных путей, наиболее приемлемыми являются последние две системы. Но, учитывая сложность выполнения и стоимость распределенной системы, практическое применение нашла рассредоточенная система.

Для озвучения участков станции, вытянутых вдоль железно дорожных путей, следует использовать рупорные головки громкоговорителей, имеющие достаточно заостренную диаграмму направленности. Они дают возможность озвучивать только те пути, которыми ограничен данный фидер, и имеют малое рассеивание мощности на прилегающие участки территории.

Организация громкоговорящей связи на станции относится к озвучению открытых пространств. При озвучении открытых пространств часть звуковой энергии попадает за пределы озвучиваемой зоны. Особенностями озвучения открытых пространств определяются основные требования к озвучению парков и платформ станции: звукоизлучение должно быть направленным и звуковое поле на заданной площади равномерным. Хорошая направленность озвучения достигается применением рупорных головок громкоговорителей, включаемых по зональным или распределенным системам озвучения.

Рисунок 3.1

Озвучение рупорной головкой с круглым выходным отверстием, установленной на высоте h. Плоскость пересечения эллипсоида с озвучиваемой поверхностью на уровне среднего роста человека - 1.6 м. Звуковое давление во всех точках поверхности эллипсоида будет одинаковым.

Дальность действия рупорной головки 10 ГРД-5 в горловинах станции R2 = 40 м.

Дальность действия рупорной головки 10 ГРД-5 на приемоотправочных путях R2 = 60 м. При номинальной подводимой мощности 10 ВА. Уровень звукового поля в горловинах станции 84 дБ. Уровень звукового поля на приемоотправочных путях 80 дБ.

д = h - 1.6; hд = 6 - 1.6 = 4.4 м;                (3.1)

a - угол подвеса головки громкоговорителя.

соsa = hд / R0;              (3.2)

соsa1 = 4.4 / 40 = 0.11; a = 83°

соsa2 = 4.4 / 60 = 0.073; a = 86°

Размеры наземного эллипса - поля озвучения.

а = l × (1 - e2) / (1 - e2 × sin2a), (3.3)= l × (1 - e2) / Ö(1 - e2 × sin2a), (3.4) = R0 × sina (3.5)

где: е = 0.77 для ГРД-5 - эксцентриситет эллипсоида;

l1 = 40 × sin 83° = 39.7 м

l2 = 60 × sin 86° = 59.8 м

а1 = 39.7 × (1 - 0.59) / (1 - 0.58) = 38.75 м= 39.7 × (1 - 0.59) / 0.65 = 25.1 м

а2 = 59.8 × (1 - 0.59) / (1 - 0.587) = 59.4 м= 59.8 × (1 - 0.59) / 0.64 = 38.3 м

Расстояние между осями путей данной станции равно 5.5м, следовательно, ширина станции будет равна 33м. Достаточно одного громкоговорителя в ширину на приемоотправочных путях, чтобы слышимость была хорошей, в горловинах же станции дальность действия громкоговорителей в ширину на некоторых участках будет несколько ниже установленных норм, поэтому для обеспечения нормальной слышимости в наиболее широком месте горловины ставим в ширину 2 громкоговорителя. Длина станции 4.7 км, из них по 450 м - горловины и 3800 м - приемоотправочные пути.

На приемоотправочных путях располагаем 64 и в горловинах по 13 громкоговорителей 10 ГРД-5. План организации громкоговорящей связи на станции представлен на рисунке 3.2.

Рис. 3.2

Заключение

В результате расчета курсового проекта были просчитаны системы поездной, станционной радиосвязи и громкоговорящей связи.

При расчете поездной радиосвязи в качестве направляющей линии был использован двухпроводный волновод. Применение данного типа направляющей линии обеспечивает необходимую дальность связи между локомотивами и стационарными радиостанциями в КВ диапазоне, в УКВ диапазоне дальность связи обеспечивается только между локомотивом и стационарной радиостанцией.

В качестве локомотивной аппаратуры радиосвязи используется возимая радиостанция поездной радиосвязи 42 РТМ - А2 - ЧМ, а в качестве стационарной аппаратуры - 43 РТС - А2 - ЧМ.

Так же была представлена структурная схема организации ПРС, из которой видно, что связь ДНЦ с машинистом комбинированная, т.е. на участке от распорядительной станции до промежуточной станции осуществляется по проводному каналу ДНЦ, а от промежуточной станции до локомотива по радиоканалу.

При расчете станционной радиосвязи были рассчитаны шесть типов связи: связь дежурного по станции с машинистом маневрового локомотива (стационар - локомотив); связь дежурного по станции с расцепщиками (стационар - носимая); связь машиниста локомотива с расцепщиком (локомотив - носимая) и наоборот. Результаты расчета показали, что дальность радиосвязи не обеспечивается между носимой и возимой радиостанциями и наоборот. В большей степени на это повлияло: надежность радиосвязи равная 0.92 и электрофицированность данной станции.

В качестве локомотивной аппаратуры станционной радиосвязи используется возимая радиостанция станционной радиосвязи 72 РТМ - А2 - ЧМ, в качестве стационарной аппаратуры - 71 РТС - А2 - ЧМ, а в качестве носимой - радиостанция РН - 126.

Во всех типах радиосвязи для соединения антенны и приемно-передающего устройства радиостанции применяется коаксиальный кабель РК - 75 - 7 - 12, волновое сопротивление которого 75 Ом.

Список литературы

1. Правила организации и расчета сетей поездной радиосвязи. ЦШ - 4818 М. “Транспорт” 1991г.

2. Методические указания по расчету системы станционной радиосвязи. М. “Транспорт” 1991г.

3. Поездная и станционная радиосвязь Зратевский Р. Н., Вованов Ю. В. и др. М. “Транспорт” 1978г.

4. Системы железнодорожной радиосвязи. Методическое пособие к курсовому проекту. П.И. Художитков, О.В. Золотых. Е. УЭМИИТ. 1993г.

5. Громкоговорящая технологическая связь на железнодорожном транспорте. В.Г. Бородиловский, О.К. Васильев. М. ”Транспорт” 1990г.

6. Телекоммуникационные технологии на железнодорожном транспорте. Под ред. Г.В.Горелова. М. 1999г.