Проектирование кабельных сетей на перегоне и станции

Содержание

 

Введение

1. Магистральная кабельная линия связи на перегоне

1.1 Организация цепей АТС

1.2 Расчёт потребной ёмкости магистральных кабелей

1.3 Возможные варианты систем кабельных линий связи для различных типов аппаратуры уплотнения

1.3.1 Аппаратура К-60

1.3.1.1 Однокабельная система

1.3.1.2 Двухкабельная система

1.3.1.3 Трёхкабельная система

1.3.2 Аппаратура К-120х2

1.3.2.1 Однокабельная система

1.3.2.2 Двухкабельная система

1.3.2.3 Трёхкабельная система

1.3.3 Аппаратура К-300

1.3.3.1 Однокабельная система

1.3.3.2 Двухкабельная система

1.3.3.3 Трёхкабельная система

1.3.4 Аппаратура К-420х2

1.3.4.1 Однокабельная система

1.3.4.2 Двухкабельная система

1.3.4.3 Трёхкабельная система

1.3.5 Аппаратура К-1920

1.3.5.1 Однокабельная система

1.3.5.2 Двухкабельная система

1.3.5.3 Трёхкабельная система

1.3.6 Аппаратура К-10800

1.3.6.1 Однокабельная система

1.3.6.2 Двухкабельная система

1.3.6.3 Трёхкабельная система

1.3.7 Аппаратура ИКМ-30

1.3.7.1 Однокабельная система

1.3.7.2 Двухкабельная система

1.3.7.3 Трёхкабельная система

1.3.8 Аппаратура ИКМ-120

1.3.8.1 Однокабельная система

1.3.8.2 Двухкабельная система

1.3.8.3 Трёхкабельная система

1.3.9 ИКМ-480

1.3.9.1 Однокабельная система

1.3.9.2 Двухкабельная система

1.3.9.3 Трёхкабельная система

1.3.10 ИКМ-1920

1.3.10.1 Однокабельная система

1.3.10.2 Двухкабельная система

1.3.10.3 Трёхкабельная система

1.3.11 Сводная таблица вариантов схем кабельных линий

1.4 Выбор системы кабельной линии связи и её характеристика

1.5 Выбор типа аппаратуры уплотнения и её характеристики

1.6 Выбор типа и ёмкости магистральных кабелей; распределение цепей по их парам

1.7 Выбор типа и расчёт ёмкости кабелей ответвлений и вторичной коммутации

1.8 Выбор оборудования и аппаратуры кабельной магистрали

2. Кабельная сеть автоматики на станции

2.1 Выбор трассы прокладки магистрального, ответвлений и вторичной коммутации кабелей

2.2 Выбор типа кабеля

2.3 Кабельная сеть стрелок

2.5 Кабельная сеть рельсовых цепей

3. Расчет влияния тяговой сети на станционные кабельные сети

4. Защита станционных устройств атс от перенапряжений

5. Сметно-финансовый расчёт

Заключение

Литература

Введение

На железнодорожном транспорте используются самые различные устройства автоматики, телемеханики и связи. Четкое и бесперебойное функционирование этих устройств в значительной степени зависит от надежной работы воздушных и кабельных линий и сетей. Для работы устройств связи созданы разветвленные сети магистральной, дорожной и отделенческой связи, по которым осуществляется оперативное руководство работой железных дорог и их хозяйственных подразделений. Непрерывно растет количество каналов магистральной и дорожной связи за счет подвески на воздушных линиях цепей из цветного металла и уплотнения этих цепей аппаратурой высокочастотного телефонирования в полосе до 150 кГц. На ряде направлений магистральные воздушные линии заменяются кабельными, повышающими устойчивость связи и дающими неограниченные возможности в увеличении количества каналов связи на основе применения аппаратуры высокочастотного телефонирования (К-24, К-60, К-120, К-300 и др.). При использовании оптического диапазона электромагнитных колебаний в световодах возможна организация сотен тысяч телефонных или сотен телевизионных каналов. Непрерывно развиваются сети местной телефонной связи, причем местная связь, как правило, автоматизируется.

Широкое внедрение на железных дорогах совершенных устройств для увеличения их пропускной способности, регулирования движения поездов и обеспечения безопасности движения (автоблокировка, электрическая и диспетчерская централизация, автоматическая локомотивная сигнализация и др.), а также устройств вычислительной техники вызывает непрерывный рост кабельных и воздушных линий и сетей связи, автоматики и телемеханики. Кабельные линии отличаются высокой эксплуатационной надежностью и дают возможность осуществления всех видов связи и каналов передачи информации, необходимых для управления перевозочным процессом железных дорог. Строительство магистральных кабельных линий позволяет резко увеличить количество каналов связи между управлениями железных дорог, отделениями и станциями, даёт возможность автоматизации телефонной и телеграфной связи.

При выполнении курсового проекта необходимо решить ряд вопросов, связанных с проектированием магистральной линии связи, выбором трассы и типа сигнально-блокировочного кабеля, произвести электрические расчеты и построить кабельную сеть светофоров, спроектировать магистральную кабельную линию на прилегающем к станции перегоне, рассчитать величину влияний тяговых сетей электрифицированных железных дорог на станционные кабельные сети, а также выполнить сметно-финансовый расчет.

1. Магистральная кабельная линия связи на перегоне

1.1 Организация цепей АТС

Кабельные магистрали связи на железнодорожном транспорте служат для организации всех видов магистральной, дорожной и отделенческой связи и некоторых цепей автоматики и телемеханики. Они представляют собой комплекс конструкций и устройств для обеспечения передачи сигналов и электрической энергии. К ним относятся кабели, кабельная арматура, кабельные сооружения и оборудование для поддержания кабельных линий в исправном состоянии. Организация магистрали может осуществляться по одно-, двух - или трёхкабельной системе, при которых используется соответственно один, два или три кабеля. В проектах магистралей на железнодорожном транспорте можно предусматривать однотипные и разнотипные кабели: симметричные высокочастотные и низкочастотные, коаксиальные, комбинированные, оптические.

Разработаем и построим схему организации связи и цепей СЦБ на перегоне в соответствии с заданием. Эта схема изображена на рисунке 1.

Приведём краткое описание схемы с расшифровкой сокращений и аббревиатур. В соответствии с заданием перегон является однопутным. По обе стороны от железнодорожной линии расположены заданные объекты, при этом возле каждого из них указано расстояние до него от ж. д. пути. Расшифровка обозначений приведена в таблице 1.

Таблица 1 - Обозначения объектов связи

ПЗ	пассажирское здание или ЭЦ - пост централизации на станции без УП - усилительного пункта
ДП КС	дежурный пункт дистанции контактной сети
ШН	квартира электромеханика СЦБ или связи
РШ ВХ	релейный шкаф входного светофора
РШ	релейный шкаф сигнальной точки автоблокировки или переезда
П	задание службы пути (в т. ч. для обогрева);
ТП	тяговая подстанция
ОУП	тяговая подстанция

Прокладываемая кабельная магистраль расположена на пятнадцать метров (а=15м) ниже пути.

Под схемой расположены линии ВЧ, НЧ связи. Расшифровка аббревиатур приведена в таблице 2.

Таблица 2 - Виды отделенческой связи

ВГС -	вагонно-распорядительная связь
ДБК -	пассажирская связь
ЛПС -	линейно-путевая связь
МЖС -	поездная межстанционная связь
ПГС -	перегонная связь
ПДС -	поездная диспетчерская связь
Пр-зд -	связь дежурного по станции с охраняемым переездом
ПРС -	цепи поездной радиосвязи
ПС -	постанционная связь
СЭМ -	служебная связь электромехаников
ТУ, ТС -	цепи телеуправления и телесигнализации
ЭДС -	энергодиспетчерская связь
СЦБ -	Линии сигнализации, централизации и блокировки

На каждой линии указано число жил в кабеле, способ ввода ответвления (шлейфом, с разрезом линейных проводов либо параллельно, параллельным подключением к линии установок связи). Ввод цепей шлейфом имеет эксплуатационные преимущества, поскольку позволяет устраивать замену повреждённых участков одних видов связи исправными цепями других, отключать повреждённые установки связи с сохранением нормальной работы остальных установок, организовывать необходимые виды связи с местами восстановительных работ и т.д. Поэтому цепи перегонной и межстанционной связей вводятся к объектам только шлейфом. Шлейфом вводятся также все виды связей в пассажирские здания или посты ЭЦ, если на этих станциях отсутствуют усилительные пункты. При разработке схемы организации связи учтено, что цепи магистральной и дорожной связи, уплотняемые аппаратурой высокочастотного телефонирования, являются цепями дальней связи; они вводятся лишь в оконечные и усилительные пункты кабельной магистрали.

кабельная сеть светофор перегон

1.2 Расчёт потребной ёмкости магистральных кабелей

В кабельной магистрали требуется организовать 230 канал магистральной связи и 310 - дорожной, итого 540 каналов связи. Поэтому в начале проектирования необходимо определить, какова должна быть ёмкость магистрального кабеля. Выбор ёмкости зависит не только от количества каналов связи, но и от используемой аппаратуры уплотнения и других факторов. Кроме того, следует предусмотреть запас жил кабеля в размере 10-15% от ожидаемой ёмкости, включая резерв по ВЧ-парам, на случай расширения числа каналов.

Число жил для организации отделенческой связи n_О подсчитывается по схеме организации цепей (рисунок 1) путём суммирования числа жил на линиях НЧ связей. Результат: n_о = 40 жил.

Число жил магистральной (n_м) и дорожной (n_д) связи для каждой аппаратуры уплотнения рассчитаем по формуле:

n_{м (д)} = (4/п). ⁽N_{м (д)} /К (ИКМ))

где N_{м (д) -} число каналов ВЧ магистральной или дорожной связи;

К (ИКМ) - емкость аппаратуры уплотнения;

П - полосность аппаратуры (однополосная Л = 1, двухполосная П=2).

n_к = ( (n_м + n_д) + n_о).1,15

Где 1,15 - коэффициент, учитывающий 15% запас для дальнейшего развития.

Примеры расчетов:

К-60 (однополосная):

n_м = (4/1). ⁽230/60) = 16 жил,

n_д = (4/1). ⁽310/60) = 22 жил,

n_к = ( (16+22) + 40).1,15 = 90 жил.

ИКМ-30 (однополосная):

n_м = (4/1). ⁽230/30) = 32 жилы,

n_д = (4/1). ⁽310/30) = 42 жил,

n_к = ( (32 + 42) + 40).1.15 = 132 жил.

Для остальных аппаратур уплотнения расчеты производятся аналогично, а результаты заносим в таблицу 1.1.

Система передачи (уплотнения)	nо	nм	nд	nк
К-60	40	16	22	90
К-120х2	40	4	6	58
К-300	40	4	6	58
К-420х2	40	2	2	50
К-1920	40	2	2	50
К-10800	40	2	2	50
ИКМ-30	40	32	42	132
ИКМ-120	40	8	12	70
ИКМ-480	40	2	2	50
ИКМ-1920	40	2	2	50

1.3 Возможные варианты систем кабельных линий связи для различных типов аппаратуры уплотнения

Кабельные линии связи организуются по одно-, двух - и трёхкабельной системе. Рассмотрим возможности реализации этих систем для каждого типа аппаратуры уплотнения.

По заданию необходимо рассчитать число жил в четвёрках и парах, которые должны содержаться в кабелях. Расчёт производится по следующим формулам:

потребное число ВЧ четверок / пар жил: n⁴_нч = (n_м + n_д) /4; n²_нч = (n_м + n_д) /2;

потребное число НЧ четверок / пар жил: n⁴_нч = n_о /4; n²_нч = n_о /2.

Выбор кабелей осуществляется на основании выполнения следующих условий:

n⁴_{вч (}или n²_вч) ≤ n⁴_{вч каб. (}или n²_{вч каб.)}, (1.1)⁴_{нч (}или n²_нч) ≤ n⁴_{нч каб. (}или n²_{нч каб.)}, (1.2)

где n_{вч каб}, n_{нч каб}. - число ВЧ (НЧ) четверок / пар в конкретной марке кабеля.

Организация линий может проводиться на симметричных, коаксиальных либо оптических кабелях. Поэтому при рассмотрении возможности организации систем кабельных линий для различных типов аппаратуры уплотнения необходимо делать выбор, на каких кабелях эта реализация будет осуществляться. Критерий для выбора - линейный спектр частот аппаратуры и кабелей и ёмкость кабелей.

1.3.1 Аппаратура К-60

Линейный спектр частот аппаратуры уплотнения К-60:

Линейный спектр частот симметричных кабелей:

Линейный спектр частот коаксиальных кабелей:

Линейный спектр частот оптических кабелей:

Сравнение:

Вывод: возможна реализация на следующих типах кабелей:

симметричные, коаксиальные, оптические.

1.3.1.1 Однокабельная система

1) Потребное число ВЧ четвёрок / пар жил:

четвёрок: n⁴_вч = (n_м + n_д) /4 = (16 + 22) /4 = 10;

пар: n²_вч = (n_м + n_д) /2 = (16 + 22) /2 = 19;

) Потребное число НЧ четвёрок/пар:

четвёрок: n⁴_нч = n_о /4 = 40/4 = 10;

пар: n²_нч = n_о /2 = 40/2 = 20;

) Выбор кабелей - на основании неравенств (1.1) и (1.2).

) Вывод: реализация невозможна, потому что (n⁴_НЧ =10) > (n⁴_{НЧ КАБ} =9).

1.3.1.2 Двухкабельная система

1) Потребное число ВЧ четвёрок / пар жил:

четвёрок: n⁴_вч = (n_м + n_д) /8 = (16 + 22) /8 = 5;

пар: n²_вч = (n_м + n_д) /8 = (16 + 22) /4 = 10;

) Потребное число НЧ четвёрок/пар:

четвёрок: n⁴_нч = n_о /4 = 40/4 = 10;

пар: n²_нч = n_о /2 = 40/2 = 20;

) Кабель К1 выбираем на основании неравенств (1.1) и (1.2), К2 - по (1.1).

) Вывод: реализация возможна на кабелях МКПАБ 7х4х1.05+5х2х0.7+1х0.7 (К1) и СБПАБШс 19х2х1 (К2), потому что (n²_ВЧ =10) < (n²_{ВЧ КАБ} =14) и

(n²_НЧ =19) = (n²_{НЧ КАБ} =19).

1.3.1.3 Трёхкабельная система

3) Кабель К1 выбираем на основании неравенств (1.2), К2 и К3 - по (1.1).

) Вывод: реализация возможна, на кабелях марок ТЗПАБпШп 14х4х1.2 (К1) и МКБАБ 7х4х1.05+5х2х0.7+1х0.7 (К2 и К3), потому что (n⁴_ВЧ =4) < (n⁴_{ВЧ КАБ} =8) и (n⁴_НЧ =8) < (n⁴_{НЧ КАБ} =11).

1.3.2 Аппаратура К-120х2

Линейный спектр частот аппаратуры уплотнения К-120х2: 60.1300 кГц.

Линейный спектр частот симметричных кабелей: до 252 кГц.

Линейный спектр частот коаксиальных кабелей: до 150 МГц.

Линейный спектр частот оптических кабелей: до 10¹⁰ - 10¹² кГц.

Сравнение:

Вывод: возможна реализация на следующих типах кабелей - коаксиальные, оптические.

1.3.2.1 Однокабельная система

1) Потребное число ВЧ четвёрок / пар жил:

четвёрок: n⁴_вч = (n_м + n_д) /4 = (4 + 6) /4 = 3;

пар: n²_вч = (n_м + n_д) /2 = (4 + 6) /2 = 5;

) Потребное число НЧ четвёрок/пар:

четвёрок: n⁴_нч = n_о /4 = 40/4 = 10;

пар: n²_нч = n_о /2 = 40/2 = 20;

) Выбор кабелей - на основании неравенств (1.1) и (1.2).

) Вывод: реализация невозможна, потому что (n⁴_НЧ =10) > (n⁴_{НЧ КАБ} =9).

1.3.2.2 Двухкабельная система

1) Потребное число ВЧ четвёрок / пар жил:

четвёрок: n⁴_вч = (n_м + n_д) /8 = (4 + 6) /8 = 2;

пар: n²_вч = (n_м + n_д) /4 = (4 + 6) /4 = 3;

) Потребное число НЧ четвёрок/пар:

четвёрок: n⁴_нч = n_о /4 = 40/4 = 10;

пар: n²_нч = n_о /2 = 40/2 = 20;

) Кабель К1 выбираем на основании неравенств (1.1) и (1.2), К2 - по (1.2).

) Вывод: возможна реализация на кабелях марок МКТПБ-4 5х2х0,7+4х2х1,2/4,6+1х0,7 (К1) и МКПАБп - 14х4х1,05+5х2х0,7+1х0,7 (К2), потому что (n²_ВЧ =3) < (n²_{ВЧ КАБ} =4) и (n⁴_НЧ =10) < (n⁴_{НЧ КАБ} =14).

1.3.2.3 Трёхкабельная система

3) Кабель К1 выбираем на основании неравенств (1.2), К2 и К3 - по (1.1).

) Вывод: возможна реализация на кабелях марок ТЗПАБпШп 14х4х1.2 (К1) и МКБАБ 7х4х1.05+5х2х0.7+1х0.7 (К2 и К3), потому что

(n²_ВЧ =2) < (n²_{ВЧ КАБ} =8) и (n⁴_НЧ =10) < (n⁴_{НЧ КАБ} =14).

1.3.3 Аппаратура К-300

Линейный спектр частот аппаратуры уплотнения К-300: 60.1300 кГц.

Линейный спектр частот симметричных кабелей: до 252 кГц.

Линейный спектр частот коаксиальных кабелей: до 150 МГц.

Линейный спектр частот оптических кабелей: до 10¹⁰ - 10¹² кГц.

Сравнение:

Вывод: возможна реализация на коаксиальных и оптических кабелях.

1.3.3.1 Однокабельная система

1) Потребное число ВЧ четвёрок / пар жил:

четвёрок: n⁴_вч = (n_м + n_д) /4 = (4 + 6) /4 = 3;

пар: n²_вч = (n_м + n_д) /2 = (4 + 6) /2 = 5;

) Потребное число НЧ четвёрок/пар:

четвёрок: n⁴_нч = n_о /4 = 40/4 = 10; пар: n²_нч = n_о /2 = 40/2 = 20;

) Выбор кабелей - на основании неравенств (1.1) и (1.2).

) Вывод: реализация невозможна, потому что (n⁴_НЧ =10) > (n⁴_{НЧ КАБ} =9).

1.3.3.2 Двухкабельная система

1) Потребное число ВЧ четвёрок / пар жил:

четвёрок: n⁴_вч = (n_м + n_д) /8 = (4 + 6) /8 = 2;

пар: n²_вч = (n_м + n_д) /4 = (4 + 6) /4 = 3;

) Потребное число НЧ четвёрок/пар:

четвёрок: n⁴_нч = n_о /4 = 40/4 = 10;

пар: n²_нч = n_о /2 = 40/2 = 20;

) Кабель К1 выбираем на основании неравенств (1.1) и (1.2), К2 - по (1.2).

) Вывод: возможна реализация на кабелях МКТПБ-4 5х2х0,7+4х2х1,2/4,6+1х0,7 (К1) и МКПАБп - 14х4х1,05+5х2х0,7+1х0,7 потому что (n²_ВЧ =3) < (n²_{ВЧ КАБ} =5) и (n⁴_НЧ =10) < (n⁴_{НЧ КАБ} =14).

1.3.3.3 Трёхкабельная система

3) Кабель К1 выбираем на основании неравенств (1.2), К2 и К3 - по (1.1).

) Вывод: возможна реализация на кабелях марок ТЗПАБпШп 14х4х1.2 (К1) и МКБАБ 7х4х1.05+5х2х0.7+1х0.7 (К2 и К3), потому что

(n²_ВЧ =2) < (n²_{ВЧ КАБ} =6) и (n⁴_НЧ =10) < (n⁴_{НЧ КАБ} =14).

1.3.4 Аппаратура К-420х2

Линейный спектр частот аппаратуры уплотнения К-420х2: 312.4584 кГц. Линейный спектр частот симметричных кабелей: до 252 кГц.

Линейный спектр частот коаксиальных кабелей: до 150 МГц.

Линейный спектр частот оптических кабелей: до 10¹⁰ - 10¹² кГц.

Сравнение:

Вывод: возможна реализация на коаксиальных и оптических кабелях.

1.3.4.1 Однокабельная система

1) Потребное число ВЧ четвёрок / пар жил:

четвёрок: n⁴_вч = (n_м + n_д) /4 = (2 + 2) /4 = 1;

пар: n²_вч = (n_м + n_д) /2 = (2 + 2) /2 = 2;

) Потребное число НЧ четвёрок/пар:

четвёрок: n⁴_нч = n_о /4 = 40/4 = 10;

пар: n²_нч = n_о /2 = 40/2 = 20;

) Выбор кабелей - на основании неравенств (1.1) и (1.2).

) Вывод: реализация невозможна, потому что (n⁴_НЧ =10) > (n⁴_{НЧ КАБ} =9).

1.3.4.2 Двухкабельная система

1) Потребное число ВЧ четвёрок / пар жил:

четвёрок: n⁴_вч = (n_м + n_д) /8 = (2 + 2) /8 = 1;

пар: n²_вч = (n_м + n_д) /4 = (2 + 2) /4 = 1;

) Потребное число НЧ четвёрок/пар:

четвёрок: n⁴_нч = n_о /4 = 40/4 = 10;

пар: n²_нч = n_о /2 = 40/2 = 20;

) Кабель К1 выбираем на основании неравенств (1.1) и (1.2), К2 - по (1.2).

) Вывод: возможна реализация на кабелях марок МКСБ-7х4х1,2 (К1 и К2), потому что (n²_ВЧ =1) < (n²_{ВЧ КАБ} =14) и (n⁴_НЧ =10) < (n⁴_{НЧ КАБ} =14).

 

.3.4.3 Трёхкабельная система

3) Кабель К1 выбираем на основании неравенств (1.2), К2 и К3 - по (1.1).

) Вывод: возможна реализация на кабелях ТЗПАПБПж 14х4х1.2 (К1) и МКСБ-7х4х1,2, потому что (n²_ВЧ =1) < (n²_{ВЧ КАБ} =14) и (n⁴_НЧ =10) < (n⁴_{НЧ КАБ} =14).

1.3.5 Аппаратура К-1920

Линейный спектр частот аппаратуры уплотнения К-1920: 312.8500 кГц.

Линейный спектр частот симметричных кабелей: до 252 кГц.

Линейный спектр частот коаксиальных кабелей: до 150 МГц.

Линейный спектр частот оптических кабелей: до 10¹⁰ - 10¹² кГц.

Сравнение:

Вывод: возможна реализация на коаксиальных и оптических кабелях.

1.3.5.1 Однокабельная система

1) Потребное число ВЧ четвёрок / пар жил:

четвёрок: n⁴_вч = (n_м + n_д) /4 = (2 + 2) /4 = 1;

пар: n²_вч = (n_м + n_д) /2 = (2 + 2) /2 = 2;

) Потребное число НЧ четвёрок/пар:

четвёрок: n⁴_нч = n_о /4 = 40/4 = 10;

пар: n²_нч = n_о /2 = 40/2 = 20;

) Выбор кабелей - на основании неравенств (1.1) и (1.2).

) Вывод: реализация невозможна, потому что (n⁴_НЧ =10) > (n⁴_{НЧ КАБ} =9).

1.3.5.2 Двухкабельная система

1) Потребное число ВЧ четвёрок / пар жил:

четвёрок: n⁴_вч = (n_м + n_д) /8 = (2 + 2) /8 = 1;

пар: n²_вч = (n_м + n_д) /4 = (2 + 2) /4 = 1;

) Потребное число НЧ четвёрок/пар:

четвёрок: n⁴_нч = n_о /4 = 40/4 = 10;

пар: n²_нч = n_о /2 = 40/2 = 20;

) Кабель К1 выбираем на основании неравенств (1.1) и (1.2), К2 - по (1.2).

) Вывод: возможна реализация на кабелях марок МКСБ-7х4х1,2 (К1 и К2), потому что (n²_ВЧ =1) < (n²_{ВЧ КАБ} =14) и (n⁴_НЧ =10) < (n⁴_{НЧ КАБ} =14).

1.3.5.3 Трёхкабельная система

3) Кабель К1 выбираем на основании неравенств (1.2), К2 и К3 - по (1.1).

) Вывод: возможна реализация на кабелях ТЗПАПБПж 14х4х1.2 (К1) и МКСБ-7х4х1,2, потому что (n²_ВЧ =1) < (n²_{ВЧ КАБ} =14) и (n⁴_НЧ =10) < (n⁴_{НЧ КАБ} =14).

1.3.6 Аппаратура К-10800

Линейный спектр частот аппаратуры уплотнения К-10800: 4332.60000 кГц.

Линейный спектр частот симметричных кабелей: до 252 кГц.

Линейный спектр частот коаксиальных кабелей: до 150 МГц.

Линейный спектр частот оптических кабелей: до 10¹⁰ - 10¹² кГц.

Сравнение:

Вывод: возможна реализация на коаксиальных и оптических кабелях.

1.3.6.1 Однокабельная система

1) Потребное число ВЧ четвёрок / пар жил:

четвёрок: n⁴_вч = (n_м + n_д) /4 = (2 + 2) /4 = 1;

пар: n²_вч = (n_м + n_д) /2 = (2 + 2) /2 = 2;

) Потребное число НЧ четвёрок/пар:

четвёрок: n⁴_нч = n_о /4 = 40/4 = 10;

пар: n²_нч = n_о /2 = 40/2 = 20;

) Выбор кабелей - на основании неравенств (1.1) и (1.2).

) Вывод: реализация невозможна, потому что (n⁴_НЧ =10) > (n⁴_{НЧ КАБ} =9).

1.3.6.2 Двухкабельная система

1) Потребное число ВЧ четвёрок / пар жил:

четвёрок: n⁴_вч = (n_м + n_д) /8 = (2 + 2) /8 = 1;

пар: n²_вч = (n_м + n_д) /4 = (2 + 2) /4 = 2;

) Потребное число НЧ четвёрок/пар:

четвёрок: n⁴_нч = n_о /4 = 40/4 = 10;

пар: n²_нч = n_о /2 = 40/2 = 20;

) Кабель К1 выбираем на основании неравенств (1.1) и (1.2), К2 - по (1.2).

) Вывод: возможна реализация на кабелях марок МКСАБп-7х4х1,2

(К1 и К2), потому что (n²_ВЧ =2) < (n²_{ВЧ КАБ} =14) и (n⁴_НЧ =10) < (n⁴_{НЧ КАБ} =14).

1.3.6.3 Трёхкабельная система

3) Кабель К1 выбираем на основании неравенств (1.2), К2 и К3 - по (1.1).

) Вывод: возможна реализация на кабелях ТЗПАПБПж 14х4х1.2 (К1) и МКСБ-7х4х1,2, потому что (n²_ВЧ =1) < (n²_{ВЧ КАБ} =14) и (n⁴_НЧ =10) < (n⁴_{НЧ КАБ} =14).

1.3.7 Аппаратура ИКМ-30

Линейный спектр частот аппаратуры уплотнения ИКМ-30: 2000 кГц.

Линейный спектр частот симметричных кабелей: до 252 кГц.

Линейный спектр частот оптических кабелей: до 10¹⁰ - 10¹² кГц.

Сравнение:

Вывод: возможна реализация на коаксиальных и оптических кабелях.

1.3.7.1 Однокабельная система

1) Потребное число ВЧ четверок / пар жил:

четвёрок: n⁴_вч = (n_м + n_д) /4 = (32 + 42) /4 = 19;

пар: n²_вч = (n_м + n_д) /2 = (32 + 42) /2 = 37;

) Потребное число НЧ четвёрок/пар:

четвёрок: n⁴_нч = n_о /4 = 40/4 = 10;

пар: n²_нч = n_о /2 = 40/2 = 20;

) Выбор кабелей - на основании неравенств (1.1) и (1.2).

) Вывод: реализация невозможна, потому что (n⁴_НЧ =10) > (n⁴_{НЧ КАБ} =9).

1.3.7.2 Двухкабельная система

1) Потребное число ВЧ четвёрок / пар жил:

четвёрок: n⁴_вч = (n_м + n_д) /8 = (32 + 42) /8 = 10;

пар: n²_вч = (n_м + n_д) /4 = (32 + 42) /4 = 19;

) Потребное число НЧ четвёрок/пар:

четвёрок: n⁴_нч = n_о /4 = 40/4 = 10;

пар: n²_нч = n_о /2 = 40/2 = 20;

) Кабель К1 выбираем на основании неравенств (1.1) и (1.2), К2 - по (1.2).

) Вывод: возможна реализация на кабелях МТПБ-4 5х2х0,7+4х2х0,7/4,6+1х0,7 (К1) и ТЗПАПБПж 14х4х1,2 (К2), потому что

(n²_ВЧ =19) < (n²_{ВЧ КАБ} =20) и (n⁴_НЧ =10) < (n⁴_{НЧ КАБ} =14).

1.3.7.3 Трёхкабельная система

3) Кабель К1 выбираем на основании неравенств (1.2), К2 и К3 - по (1.1).

) Вывод: возможна реализация на кабелях марок ТЗАППБПж 14х4х1,2 (К1) и МКПАБ-4х4х1,05+1х2х0,7+1х0,7 (К2 и К3), потому что

(n²_ВЧ =13) < (n²_{ВЧ КАБ} =16) и (n⁴_НЧ =10) < (n⁴_{НЧ КАБ} =14).

1.3.8 Аппаратура ИКМ-120

Линейный спектр частот аппаратуры уплотнения ИКМ-120: 8500 кГц.

Линейный спектр частот симметричных кабелей: до 252 кГц.

Линейный спектр частот коаксиальных кабелей: до 150 МГц.

Линейный спектр частот оптических кабелей: до 10¹⁰ - 10¹² кГц.

Сравнение:

Вывод: возможна реализация на коаксиальных и оптических кабелях.

1.3.8.1 Однокабельная система

1) Потребное число ВЧ четвёрок / пар жил:

четвёрок: n⁴_вч = (n_м + n_д) /4 = (8 + 12) /4 = 5;

пар: n²_вч = (n_м + n_д) /2 = (8 + 12) /2 = 10;

) Потребное число НЧ четвёрок/пар:

четвёрок: n⁴_нч = n_о /4 = 40/4 = 10;

пар: n²_нч = n_о /2 = 40/2 = 20;

) Выбор кабелей - на основании неравенств (1.1) и (1.2).

) Вывод: реализация невозможна, потому что (n⁴_НЧ =10) > (n⁴_{НЧ КАБ} =9).

1.3.8.2 Двухкабельная система

1) Потребное число ВЧ четвёрок / пар жил:

четвёрок: n⁴_вч = (n_м + n_д) /8 = (8 + 12) /8 = 3;

пар: n²_вч = (n_м + n_д) /4 = (8 + 12) /4 = 5;

) Потребное число НЧ четвёрок/пар:

четвёрок: n⁴_нч = n_о /4 = 40/4 = 10;

пар: n²_нч = n_о /2 = 40/2 = 20;

) Кабель К1 выбираем на основании неравенств (1.1) и (1.2), К2 - по (1.2).

) Вывод: возможна реализация на кабелях МТПБ-4 2х0,7+4х2х0,7/4,6+1х0,7 (К1) и ТЗПАПБПж 14х4х1,2 (К2), потому что

(n²_ВЧ =5) < (n²_{ВЧ КАБ} =20) и (n⁴_НЧ =10) < (n⁴_{НЧ КАБ} =14).

1.3.8.3 Трёхкабельная система

3) Кабель К1 выбираем на основании неравенств (1.2), К2 и К3 - по (1.1).

) Вывод: возможна реализация на кабелях марок ТЗАППБПж 14х4х1,2 (К1) и МКПАБ-4х4х1,05+1х2х0,7+1х0,7 (К2 и К3), потому что

(n²_ВЧ =4) < (n²_{ВЧ КАБ} =16) и (n⁴_НЧ =10) < (n⁴_{НЧ КАБ} =14).

1.3.9 ИКМ-480

Линейный спектр частот аппаратуры уплотнения ИКМ-480: 34000 кГц;

Линейный спектр частот симметричных кабелей: до 252 кГц.

Линейный спектр частот коаксиальных кабелей: до 150 МГц.

Линейный спектр частот оптических кабелей: до 10¹⁰ - 10¹² кГц.

Сравнение:

Вывод: возможна реализация на коаксиальных и оптических кабелях.

1.3.9.1 Однокабельная система

1) Потребное число ВЧ четверок / пар жил:

четверок: n⁴_вч = (n_м + n_д) /4 = (2 + 2) /4 = 1;

пар: n²_вч = (n_м + n_д) /2 = (2 + 2) /2 = 2;

) Потребное число НЧ четвёрок/пар:

четвёрок: n⁴_нч = n_о /4 = 40/4 = 10;

пар: n²_нч = n_о /2 = 40/2 = 20;

) Выбор кабелей - на основании неравенств (1.1) и (1.2).

) Вывод: реализация невозможна, потому что (n⁴_НЧ =10) > (n⁴_{НЧ КАБ} =9).

1.3.9.2 Двухкабельная система

1) Потребное число ВЧ четверок / пар жил:

четверок: n⁴_вч = (n_м + n_д) /8 = (2+ 2) /8 = 1;

пар: n²_вч = (n_м + n_д) /4 = (2 + 2) /4 = 2;

) Потребное число НЧ четвёрок/пар:

четвёрок: n⁴_нч = n_о /4 = 38/4 = 10;

пар: n²_нч = n_о /2 = 40/2 = 20;

) Кабель К1 выбираем на основании неравенств (1.1) и (1.2), К2 - по (1.2).

) Вывод: возможна реализация на кабелях марок МКСАБп-7х4х1,2

(К1 и К2), потому что (n²_ВЧ =1) < (n²_{ВЧ КАБ} =14) и (n⁴_НЧ =10) < (n⁴_{НЧ КАБ} =14).

1.3.9.3 Трёхкабельная система

3) Кабель К1 выбираем на основании неравенств (1.2), К2 и К3 - по (1.1).

) Вывод: возможна реализация на кабелях ТЗПАПБПж 14х4х1.2 (К1) и МКСБ-7х4х1,2, потому что (n²_ВЧ =1) < (n²_{ВЧ КАБ} =14) и (n⁴_НЧ =10) < (n⁴_{НЧ КАБ} =14).

1.3.10 ИКМ-1920

Линейный спектр частот аппаратуры уплотненияИКМ-1920: 140000 кГц;

Линейный спектр частот симметричных кабелей: до 252 кГц.

Линейный спектр частот коаксиальных кабелей: до 150 МГц.

Линейный спектр частот оптических кабелей: до 10¹⁰ - 10¹² кГц.

Сравнение:

Вывод: возможна реализация на коаксиальных и оптических кабелях.

1.3.10.1 Однокабельная система

1) Потребное число ВЧ четверок / пар жил:

четверок: n⁴_вч = (n_м + n_д) /4 = (2 + 2) /4 = 1;

пар: n²_вч = (n_м + n_д) /2 = (2 + 2) /2 = 2;

) Потребное число НЧ четвёрок/пар:

четвёрок: n⁴_нч = n_о /4 = 40/4 = 10;

пар: n²_нч = n_о /2 = 40/2 = 20;

) Выбор кабелей - на основании неравенств (1.1) и (1.2).

) Вывод: реализация невозможна, потому что (n⁴_НЧ =10) > (n⁴_{НЧ КАБ} =9).

1.3.10.2 Двухкабельная система

1) Потребное число ВЧ четверок / пар жил:

четверок: n⁴_вч = (n_м + n_д) /8 = (2 + 2) /8 = 1;

пар: n²_вч = (n_м + n_д) /4 = (2 + 2) /4 = 1;

) Потребное число НЧ четвёрок/пар:

четвёрок: n⁴_нч = n_о /4 = 40/4 = 10;

пар: n²_нч = n_о /2 = 40/2 = 20;

) Кабель К1 выбираем на основании неравенств (1.1) и (1.2), К2 - по (1.2).

) Вывод: возможна реализация на кабелях МКПАБ-7х4х1,05+5х2х0,7+10,7 (К1 и К2), потому что (n²_ВЧ =1) < (n²_{ВЧ КАБ} =8) и (n⁴_НЧ =10) < (n⁴_{НЧ КАБ} =14).

1.3.10.3 Трёхкабельная система

3) Кабель К1 выбираем на основании неравенств (1.2), К2 и К3 - по (1.1).

) Вывод: возможна реализация на кабелях марок ТЗПАБпШп 14х4х1,2 (К1) и МКПАБ-4х4х1,05+1х2х0,7+1х0,7 (К2 и К3), потому что (n²_ВЧ =1) < (n²_{ВЧ КАБ} =8) и (n⁴_НЧ =10) < (n⁴_{НЧ КАБ} =14).

1.3.11 Сводная таблица вариантов схем кабельных линий

Сведём все полученные данные в таблицу 4, в которой укажем возможность реализации каждой системы для всех типов аппаратуры уплотнения и марки кабелей, на которых эта реализация возможна. Также рассчитаем и покажем в таблице эффективность использования каждой системы уплотнения. Расчёт будем проводить по формуле

 

где  - количество комплектов.

Пример расчёта для аппаратуры К-300:

Таблица 4.1 - Варианты систем кабельных линий

Аппаратура К (ИКМ)	Система кабельной линии	Возможность реализации	Марки кабелей	Эффективность использования аппаратуры Аэ,%
1	2	3	4	5
К-60	однокабельная	нет	--	100
	двухкабельная	да	МКПАБ 7х4х1.05+5х2х0.7+1х0.7
			СБПАБШс 19х2х1
	трёхкабельная	да	ТЗПАБпШп 14х4х1.2
			МКБАБ 7х4х1.05+5х2х0.7+1х0.7
			МКБАБ 7х4х1.05+5х2х0.7+1х0.7
К-120x2	однокабельная	нет	--	75
	двухкабельная	да	МКТПБ-4 5х2х0,7+4х2х1,2/4,6+1х0,7
			МКПАБп - 14х4х1,05+5х2х0,7+1х0,7
	трёхкабельная	да	ТЗПАБпШп 14х4х1.2
			МКБАБ 7х4х1.05+5х2х0.7+1х0.7
			МКБАБ 7х4х1.05+5х2х0.7+1х0.7
К-300	однокабельная	нет	--	90
	двухкабельная	да	МКТПБ-4 5х2х0,7+4х2х1,2/4,6+1х0,7
			МКПАБп - 14х4х1,05+5х2х0,7+1х0,7
	трёхкабельная	да	ТЗПАБпШп 14х4х1.2
			МКБАБ 7х4х1.05+5х2х0.7+1х0.7
			МКБАБ 7х4х1.05+5х2х0.7+1х0.7

Таблица 4.2

1	2	3	4	5
К-420x2	однокабельная	нет	--	64,3
	двухкабельная	да	МКСБ-7х4х1,2
			МКСБ-7х4х1,2
	трёхкабельная	да	ТЗПАПБПж 14х4х1.2
			МКСБ-7х4х1,2
			МКСБ-7х4х1,2
К-1920	однокабельная	нет	--	28,1
	двухкабельная	да	МКСБ-7х4х1,2
			МКСБ-7х4х1,2
	трёхкабельная	да	ТЗПАПБПж 14х4х1.2
			МКСБ-7х4х1,2
			МКСБ-7х4х1,2
К-10800	однокабельная	нет	--	5
	двухкабельная	да	МКСАБп-7х4х1,2
			МКСАБп-7х4х1,2
	трёхкабельная	да	ТЗПАПБПж 14х4х1.2
			МКСБ-7х4х1,2
			МКСБ-7х4х1,2
ИКМ-30	однокабельная	нет	--	100
	двухкабельная	да	МТПБ-4 5х2х0,7+4х2х0,7/4,6+1х0,7
			ТЗПАПБПж 14х4х1,2
	трёхкабельная	да	ТЗАППБПж 14х4х1,2
			МКПАБ-4х4х1,05+1х2х0,7+1х0,7
			МКПАБ-4х4х1,05+1х2х0,7+1х0,7
ИКМ-120	однокабельная	нет	--	90
	двухкабельная	да	МТПБ-4 5х2х0,7+4х2х0,7/4,6+1х0,7
			ТЗПАПБПж 14х4х1,2
	трёхкабельная	да	ТЗАППБПж 14х4х1,2
			МКПАБ-4х4х1,05+1х2х0,7+1х0,7
			МКПАБ-4х4х1,05+1х2х0,7+1х0,7
ИКМ-480	однокабельная	нет	--	56,3
	двухкабельная	да	МКСАБп-7х4х1,2
			МКСАБп-7х4х1,2
	трёхкабельная	да	ТЗПАПБПж 14х4х1.2
			МКСБ-7х4х1,2
			МКСБ-7х4х1,2

Таблица 4.3

1	2	3	4	5
ИКМ-1920	однокабельная	нет	--	64,38
	двухкабельная	да	МКПАБ-7х4х1,05+5х2х0,7+10,7
			МКПАБ-7х4х1,05+5х2х0,7+10,7
	трёхкабельная	да	ТЗПАБпШп 14х4х1,2
			МКПАБ-4х4х1,05+1х2х0,7+1х0,7
			МКПАБ-4х4х1,05+1х2х0,7+1х0,7

1.4 Выбор системы кабельной линии связи и её характеристика

Для проектирования выбирается двухкабельная система КЛ. Мотивация сделанного выбора приведена ниже.

) Экономические мотивы. Сравним затраты на строительство каждой из возможных систем: однокабельной КЛ - 12-14 тыс у. е. /км; двухкабельной КЛ - 16 тыс. у. е. /км; трёхкабельной - 21-24 тыс. у. е. /км. Поэтому из экономических соображений выгоднее строить однокабельную магистраль.

) Материальные затраты. Анализ вариантов устройства кабельных магистралей, приведённых в [8, таблица 4.1], показывает, что затраты основных кабельных материалов (медь, алюминий, свинец, сталь) на строительство различных систем КЛ хотя и зависят от типа используемого кабеля, но в целом сравнительно близки (наблюдается увеличение затрат при увеличении числа кабелей в КЛ). Из этой же таблицы видно, что однокабельные магистрали имеют незначительную ёмкость по числу каналов ВЧ и НЧ и цепей автоматики и менее широкий спектр возможного уплотнения.

3) Рекомендации. При выборе типа КЛ были изучены рекомендации, приведённые в [8, с.75-80; 3, с.69-71] и сделаны следующие выводы. Достоинства однокабельной системы: все виды ВЧ и НЧ связей и цепи СЦБ организуются по одному кабелю, относительная дешевизна; недостатки: уже указанная незначительную ёмкость и ограниченная дальность передачи (до 1500 км). Поэтому однокабельная система применяется в настоящее время достаточно редко, в основном на второстепенных, тупиковых участках железных дорог, не имеющих перспективы развития. Наиболее распространенной является двухкабельная система, которая позволяет организовать до 240 каналов ВЧ связи, использовать до 20 пар для НЧ связей и до 10 сигнальных пар для цепей СЦБ; недостаток - трудности при монтаже и эксплуатации магистрали, снижение устойчивости и качества ВЧ связи из-за объединения в одних кабелях ВЧ и НЧ связи, а также цепей СЦБ, требующих частых отпаев от магистрального кабеля к перегонным и станционным объектам. Применение трёхкабельных магистралей значительно повышает качество и надёжность магистральной и дорожной связи. Эта система по количеству каналов ВЧ, количеству пар для НЧ отделенческих связей и числу цепей для СЦБ соответствует требованиям для всех участков железных дорог, включая участки со скоростным движением, обеспечивает высокое качество и надёжность работы ВЧ каналов связи. Однако она является наиболее дорогой в плане строительства (на 30-40% выше по сравнению с двухкабельными) и эксплуатационных расходов и потому редко используется.

Перспективность использования выбранной аппаратуры ИКМ-480 (выбор мотивирован в пункте 1.5) А_Э = 56,3 процентов, перспективность использования кабелей двухкабель-ной линии для данной аппаратуры составляет 20 и 25 процентов, т. е даёт возможность увеличить при необходимости число пользвателей.

Исходя из вышеперечисленных соображений и был сделан вывод об использовании в проектировании двухкабельной системы КЛ. Эта система по требуемому количеству каналов и двухпроводных цепей в большинстве случаев удовлетворяет требованиям, предъявляемым к магистральным кабельным линиям связи, и является в настоящее время основной системой кабельной магистрали. Для устранения указанного недостатка при организации двухкабельной магистрали стремятся к выбору кабелей разной ёмкости так, чтобы в одном кабеле разместить в основном ВЧ связи, а во втором, кроме ВЧ, все остальные связи и цепи СЦБ, требующие частых ответвлений.

1.5 Выбор типа аппаратуры уплотнения и её характеристики

В соответствии с заданием, проектируемая линия связи должна обеспечивать 230 канал магистральной и 310 каналов дорожной связи ─ итого 550 каналов. Для этого необходимо использовать аппаратуру уплотнения. Проанализируем данные, полученные в п.1.3.11. Так, с максимальной эффективностью может быть использована аппаратура ИКМ-120 (90%), либо К-300 (90%). Однако при этом не остаётся 15-типроцентного запаса на случай увеличения числа каналов. Поэтому, исходя из проведённых расчётов, наиболее целесообразно применить аппаратуру К-420х2 (64,3%) либо ИКМ-480 (56,3). Т.к. аппаратура К-420х2 значительно дороже ИКМ-480, то в данном курсовом проекте в качестве аппаратуры уплотнения будет использоваться аппаратура ИКМ-480.

Аппаратура уплотнения типа ИКМ-480 предназначена для организации каналов на местных и внутризоновых сетях. Аппаратура обеспечивает организацию до 480 каналов ТЧ при скорости передачи группового потока 34368 кбит/с. Максимальная дальность связи 250км, номинальная длинна регенерационного участка 3км.

Аппаратура ИКМ-480 работает с коаксиальными парами и позволяет пропускать по одной коаксиальной паре 480 ВЧ каналов. Эта аппаратура однополосная и поэтому для передачи и приема 480 каналов нужно две коаксиальные пары. Из рисунка видно, что количество комплектов равно половине количества коаксиальных пар. А количество коаксиальных пар рассчитывается в пункте 1.2 [пм и пд].

1.6 Выбор типа и ёмкости магистральных кабелей; распределение цепей по их парам

Для выбранной аппаратуры и системы кабельной линии произведём расчёт эффективности использования ёмкости типовых наборов кабелей. Расчёт осуществляется по формуле

Результаты расчёта эффективности всех кабелей укажем в таблице 5.

Таблица 5.1

Эффективность использования ёмкости кабелей

Марка кабеля	n4вч, четверок	n2вч, пар	n4нч, четверок	n2нч, пар	Кэ,%
К-60
МКПАБ7х4х1,05+5х2х0,7х+1х0,7	4				50
СБПАБШп 27х2х1				27	75
К-120х2
МКПАБ7х4х1,05+5х2х0,7х+1х0,7	4				25
СБПАБШп 27х2х1				27	75
К-300
МКПАБ7х4х1,05+5х2х0,7х+1х0,7	4				25
СБПАБШп 27х2х1				27	75
К-420х2
МКПАБ7х4х1,05+5х2х0,7х+1х0,7	4				25
СБПАБШп 27х2х1				27	75
ИКМ-30
МКПА7х4х1,05+5х2х0,7х+1х0,7		14			36
СБПАБШп 27х2х1				27	75
ИКМ-120
МКПА7х4х1,05+5х2х0,7х+1х0,7		16			8
СБПАБШп 27х2х1				27	75
ИКМ-480
МКПА7х4х1,05+5х2х0,7х+1х0,7		16			8
СБПАБШп 27х2х1				27	75

Для проектирования выбираются следующие марки кабелей:

К1 - МКПА 1х4х1,05+5х2х0,7+1+0,7 и кабель

К2 - СБПАБШп - 27х2х1.

Эффективность Кэ равна 8% и 75 соответственно. Приблизительная стоимость соответственно равна и составляет 2140 у. е. /км.

МКПА 1х4х1,05+5х2х0,7+1+0,7 - малогабаритный коаксиальный кабель с пятью симметричными парами и одной контрольной жилой. Коаксиальные пары состоят из внутреннего проводника, изолирующих шайб, внешнего проводника, экрана и изоляции, экран состоит из двух стальных лент, а изоляция из полиэтилена. Имеет защитные оптические оболочки и может прокладываться вдоль ж/д.

СБПАБШп - 27х2х1 - имеет медные токопроводящие жилы. Броню из стальных оцинкованных плоских проволок. ОН может прокладыватся в грунтах всех категорий, кроме подверженных дифформациям. Этот кабель хоть и дороже кабелей с полиэтиленовыми оболочками, но имеет высокую защищонность влияния контактной сети электрофицированных ж/д, что позволяет надежно защитить линии в случае возникновения помех электромагнитного происхождения.

Таблица 6 - Распределение цепей по парам МК двухкабельной линии

Номера и тип четвёрок		Кабель 1 СБПАБШп 27х2х1	Номера и тип пар		Кабель 2 МКТА 7х4х1,05+5х2х0,7+1х0,7
1	НЧ	Резерв	ВЧ	Резерв Резерв
2	НЧ	Резерв	2	ВЧ	ВЧ1 ВЧ2
3	НЧ	ВГС	3	ВЧ	Резерв Резерв
4	НЧ	СЭМ	4	ВЧ	ВЧ3 ВЧ4
5	НЧ	ТУ	5	ВЧ	Резерв Резерв
6	НЧ	ЭДС	6	ВЧ	ВЧ5 Резерв
7	НЧ	ПДС	7	ВЧ	Резерв Резерв
8	НЧ	ПГС
9	НЧ	СЦБ-ДК
10	НЧ	СЦБ-ИН
11	НЧ	СЦБ-ЗС
12	НЧ	ПРС
13	НЧ	Резерв	Симметричные пары
14	НЧ	Резерв	1	НЧ	Резерв
15	НЧ	ДБК	2	НЧ	Резерв
16	НЧ	МЖС	3	НЧ	Резерв
17	НЧ	ТС	4	НЧ	Резерв
18	НЧ	ПС	5	НЧ	Резерв
19	НЧ	ЛПС	Контрольная жила
20	НЧ	ОПГС
21	НЧ	СЦБ-ДСН
22	НЧ	СЦБ-ИЧ
23	НЧ	Пр-зд
24	НЧ	ПРС
25	НЧ	Резерв
26	НЧ	Резерв
27	НЧ	Резерв

1.7 Выбор типа и расчёт ёмкости кабелей ответвлений и вторичной коммутации

Необходимую длину кабеля ответвления и кабеля вторичной коммутации можно рассчитать по следующей формуле:

L_к=К_3т*К₃₀* [L_т+∑L_Д+ (L^а_п+L^б_n) + (L^a_В+L^б_В) +2*L_3р м.

Где:

К_3т - запас по длине на укладку (обычный грунт - 1,016; подверженных дифформации - 1,04; водоемы - 1,14);

К₃₀ - запас длины на отходы при спаянных работах (1,004 … 1,006);

L_т - длина трассы кабельной линии по ординатам объектов и их удаленности от ж/д м;

L_Д - длина кабеля на пересечении одного ж/д пути с междупутьем, м;

L^a_n, L^б_n - длина кабеля на подъем со дна траншеи на концах А и Б соответственно (не менее 0,5м в скальном и 0,9 в прочих грунтах, 1,0-1,2 - на станциях), м;

L^а_В, L^a_В - длина кабеля на ввод в объект:

Для ОУП, ЭЦ, ПЗ, ТП - 20м;

Для ОП, ПБ, П, ШН, ДПКС - 5м;

Для РШ, ПСКЦ - 3м.

L_3р - запас на переразделку (берем равным 1м)

Результаты расчетов округляем до значения кратного 5.

Для устройства ответвлений от магистрального кабеля рекомендуется использование низкочастотных кабелей дальней связи марок ТЗАПБ, ТЗАВБ, ТЗПАП.

Эти же кабели могут быть использованы в качестве кабелей вторичной коммутации.

Кабели ТЗАПБ и ТЗАВБ изготовляются емкостью 3,4, 7, 12, 14,19 четверок, кабель ТЗПАП - 4, 7, 9, 14,19 четверок.

В качестве кабелей ответвлений и вторичной коммутации будем использовать кабель типа - ТЗАПБ - однородный кабель, который изготавливают с числом различных шагов скрутки не менее 4 для увеличения количества цепей, допускающих уплотнение их на кабельных вводах и вставках в воздушные линии в спектре частот до 150 кГц.

Полученные данные и результаты расчетов сведем в таблицу 7.

Таблица 7 - Расчётная таблица кабелей ответвления и вторичной коммутации

Ординаты объектов связи, км	Место ответвления	Цепи ответвления вводимые		Число требуемых пар кабеля	Емкость и марка кабеля	Длина кабеля, м
		Шлейфом	параллельно
26-000	ПЗ	Все виды связи, кроме ВЧ		1	ТЗАПБ 3х4	530
26-220	ДПКС	ПГС, 4-СЦБ		12	ТЗАПБ 9х4	10
27-200	РШ-вх	ПГС, СЦБ-ИН, СЦБ - ИЧ, СЦБ-ДСН, СЦБ-ЗС	ПДС	11	ТЗАВБ 7х4	15
28-000	ШН		СЭМ	48	СПАБШп 27х2х1 МКТА-6	65
29-000	РШ	ПГС, МЖС, СЦБ-ИН, СЦБ-ИЧ, СЦБ-ДСН, СЦБ-ЗС		12	ТЗАВБ 7х4	15
29-001	РШ	ПГС, МЖС, СЦБ-ИН, СЦБ-ИЧ, СЦБ-ДСН, СЦБ-ЗС		12	ТЗАВБ 7х4	15
29-175	П	ПГС, ОПГС	ЛПС	5	ТЗАПБ 4х4	115
29-210	РШ	ПГС, МЖС, СЦБ-ИН, СЦБ-ИЧ, СЦБ-ДСН, СЦБ-ЗС		12	ТЗАВБ 7х4	15
99-211	РШ	ПГС, МЖС, СЦБ-ИН, СЦБ-ИЧ, СЦБ-ДСН, СЦБ-ЗС		12	ТЗАВБ 7х4	15
30-730	РШ-вх	ПГС, СЦБ-ИН, СЦБ - ИЧ, СЦБ-ДСН, СЦБ-ЗС	ПДС	11	ТЗАВБ 7х4	15
31-780	ТП	ТУ, ТС	ЭДС, ПС	6	ТЗБ 4x4	100
32-230	ОУП	Все виды связи		48	ТЗАПБ 27х4	65

1.8 Выбор оборудования и аппаратуры кабельной магистрали

При строительстве кабельной магистрали используются различные элементы оборудования, предназначенные для соединение строительных длин кабелей, предотвращения утечки воздуха из, устройства ответвлений и др.

В проекте для монтажа будет применяться следующая кабельная арматура:

) прямые свинцовые муфты типа МСП-7 и МСП-14; рассчитаны на соединение строительных длин кабелей ёмкостью 7 и 14 четверок соответственно;

) газонепроницаемые свинцовые муфты ГМС-4, ГМС-7 и ГМСМ-60; устанавливаются на вводах кабелей ответвлений для предотвращения утечки воздуха из магистральных кабелей, находящихся под постоянным избыточным давлением;

) прямые свинцовые муфты типа МС-20, МС-25, МС-30, МС-40; применяются на кабелях ответвлений, необходимы для мотажа газонепроницаемых муфт;

) разветвительные тройниковые свинцовые муфты типа МСТ; монтируются в местах ответвлений и расчитаны на ёмкость магистрального кабеля 7 и 14 четверок;

) чугунные прямые (С-35, С-50, С-55, С-65) и тройниковые (Т-35, Т-50, Т-55, Т-65) муфты; устанавливаются на свинцовые прямые, газонепроницаемые и тройниковые муфты подземных кабелей для защиты их от механических повреждений;

) междугородние кабельные боксы БМ1-1, БМ1-2, БМ2-2, БМ2-3; служат для оконечной разделки вводных кабелей в помещениях обьектов связи и расчитанны на ввод одного или двух кабелей;

) малогабаритные кабельные боксы БМШ-1 и БМШ-2; предназначены для установки в релейных шкафах автоблокировки или переездной сигнализации.

Скелетную схему кабельной магистрали покажем на рисунке 2.

Спецификацию арматуры кабельной линии приведём в таблице 8.

Рисунок 2 - Скелетная схема магистральной линии

2. Кабельная сеть автоматики на станции

2.1 Выбор трассы прокладки магистрального, ответвлений и вторичной коммутации кабелей

При прокладке кабеля по станции необходимо выполнять следующие требования:

трасса должна иметь наименьшую длину и быть максимально пригодной для производства строительных и эксплуатационных работ, обеспечивать надёжность кабельной линии в процессе эксплуатации;

на станциях трассу следует прокладывать по обочине крайнего пути либо в междупутьях малодеятельных путей, свободных от линий связи и энергоснабжения, водопроводов и др.;

нельзя прокладывать кабель под остряками и крестовинами стрелочных переводов, глухими пересечениями и ближе 1.5 м от изолирующих стыков;

трасса не должна приближаться к рельсам железных дорог на расстояние менее 2 м при прохождении её по обочине параллельно железнодорожному пути и менее 1.6 м при прохождении в междупутьи;

число переходов кабеля под путями и количество разветвительных муфт должно быть минимальным.

Поясним мотивацию выбора трассы.

На заданной схеме горловины станции трасса проложена, исходя из следующих соображений. Здесь возможны три варианта: прокладка вдоль бокового пути 5П или 6П и далее вдоль путей, или в междупутье II и I путей.

) В первом необходимо организовать переходы под всеми путями для кабелей ответвления. Кабели ответвления к остальным элементам имеют приемлемую длину и наименьшее возможное число пересечений путей. Важно и то, что с этой стороны расположен релейный шкаф РШ, в который заводится проводимая трасса. Однако такое размещение требует значителных затрат кабеля для организации ответвления к элементам, расположенным на пути.

) Во втором случае длина кабеля ответвления на светофоры значительно больше, число пересечений путей также увеличиваетсяньшается. Организация ответвлений к другим элементам не имеет явных преимуществ по сравнению с первым способом, однако позволяет с меньшими затратами осуществить подключение элементов на пути ПП.

) В третьем случае необходимо производить меньше пересечений с железной дорогой и длина ответвлений значительно меньше. Также пост ЭЦ находится в междупутье.

В результате, с учётом того, что по заданию необходимо использовать ЭЦ2, было решено выбрать третий из возможных вариантов. Реализация его изображена на рисунке 3.

Расстояние от магистральной траншеи до крайнего рельса железнодорожного пути а = 3.5 м.

2.2 Выбор типа кабеля

Для соединения цепей и аппаратуры СЦБ будем использовать сигнально-блокировочный кабель марки СБПАБпШп (кабель сигнально-блокировочный с медными жилами, ПЭ изоляцией, защитным ПЭ шлангом в алюминиевой оболочке, бронированный двумя стальными лентами с защитным ПЭ шлангом).

Выбор осуществлён из следующих соображений:

кабели в полиэтиленовых оболочках хотя и дёшевы, но имеют низкую защищёность от влияния контактной сети электрофицированных жедезных дорог; т.к. заданный вид тяги - переменного тока, то с целью повышения помехозащищённости применим кабель в алюминиевой оболочке;

вид грунта выбирается самостоятельно; т.к. при расчёте длин кабелей ответвления и вторичной коммутации было принято, что грунт обычный, используем это и здесь. В грунтах всех категорий, кроме подверженным мерзлотным деформациям, применяется именно данная марка кабеля.

Кроме того, выбранный кабель прокладывается в районах с повышенным электромагнитным влиянием; таким образом мы повышаем защищённость линии в случае возникновения каких-либо помех электромагнитного происхождения.

2.3 Кабельная сеть стрелок

Кабели, прокладываемые от поста ЭЦ к муфтам, называются магистральными. Длина магистральных кабелей рассчитывается по формуле:

Кабели, прокладываемые от групповых разветвительных муфт к объектам или между объектами, называются индивидуальными. Длина индивидуальных кабелей, а также кабелей, прокладываемых между групповыми муфтами, рассчитывается по формуле:

Пояснения принятых в формулах величин:

1.03 - коэффициент, учитывающий трёхпроцентный расход кабеля на изгибы и повороты при прокладке (от общей длины кабеля);

 - расстояние от поста ЭЦ до групповой муфты или объекта централизации, определяемое по ординатам, указанным на плане станции;

.3 - длина кабеля при пересечении одного пути и одного междупутья, равна заданной ширине междупутья в 6.3м;

 - количество пересекаемых кабелем путей;

 - длина кабеля для ввода в здание поста ЭЦ (примем, что расстояние от кабельной трассы до места ввода в здание поста ЭЦ равно нулю; на ввод в релейное помещение - 25 м);

 - длина кабеля, необходимая для подъема его со дна траншеи и разделки (принимается 1,5 м);

 - запас кабеля у муфты на переразделку (принимается 1 м);

 - расстояние между объектами по ординатам;

 - расстояние от трассы до ближайшего рельса, .

Полученные результаты расчёта округляются до числа, кратного 5.

Примеры расчёта длин магистральных и индивидуальных кабелей приведены ниже.

Формула расчёта критической длины кабеля имеет вид

Где:

 - допустимое падение напряжения в кабеле; оно рассчитывается по формуле:

В этой формуле:

 - напряжение источника питания рабочей цепи, равное по заданию 220 В;

 - номинальное напряжение электродвигателя привода, равное 160 В;

 - расчётный ток электродвигателя, принимаемый на 25% больше его рабочего тока; т.к. рабочий ток составляет 2.4 А, то ;

 - переходное сопротивление контактов реле и соединительных проводов; для двухпроводной схемы принимается равным 1.6 Ом.

Поставив значения величин, получим:

Также при наличии двух питающих проводов (прямого и обратного) падение напряжения можно рассчитать по формуле

 

где

 - сопротивление одного метра жилы кабеля, составляющее для сигнально-блокировочных кабелей 0.0235 Ом/м;

 - число жил в прямом и обратном проводах;

 - искомая длина кабеля;

 - расчётный ток в проводе, равный расчётному току электродвигателя 2.4 А.

Приняв , выразим  и получим рабочую формулу. Далее, подставляя пары значений , рассчитаем . Результаты сведём в таблицу 9.

Таблица 9 - Расчёт критических длин кабеля

, м
1	1	=490
1	2	=625
2	2	=978
2	3	=1174

Т.к. при значениях  и   больше ординаты входного светофора (равной 997 м), расчёт на этом прекращается. Приведём пример расчёта:

В некоторых случаях возникает необходимость дублирования жил цепей ЭПК и обогрева. Критерием дублирования является соответствие одной жилы определённого сечения такому сечению, которое необходимо для передачи требуемой мощночти при установленной норме допустимых потерь напряжения в проводах. Число дублируемых жил определяется в каждом случае на основании расчётов. Количество запасных жил в кабелях принимается из расчета одна запасная жила на 10 действующих, но не более 3 жил.

Очистка стрелок от снега осуществляется автоматически. Эту операцию выполняет электропневматический клапан (ЭПК) с помощью сжатого воздуха. Управление этим кланом может быть центральным и местным. При местном управлении уменьшается число жил в групповых кабелях, однако требуется установка дополнительного лборудования. При центральном управлении ЭПК каждому приводу от поста ЭЦ предусматривается два провода - прямой и обратный. Целесообразность применения того или иного способа управления ЭПК зависит от длины кабеля, прокладываемого между ЭЦ и первой групповой муфтой. Для выбора типа управления построим график экономической эффективности (рисунок 4).

Исходя из графика более выгодным является центральное питание. При центральном управлении ЭПК обратные провода в проходных или групповых муфтах объединяются в один провод. При длине кабеля от поста ЭЦ до ЭПК менее 670 м прямые и обратные провода одножильные, от 670 до 950 м двужильным делается обратный провод, а от 950 до 1350 м двужильными делаются оба провода.

Рисунок 4 - График экономической эффективности

Примеры расчёта длин кабелей:

 - длина кабеля до муфты СТ3;

 - длина индивидуального кабеля от муфты СТ3 до стрелки 25;

Пояснение к записи у стрелки 25. В общем случае запись у стрелок можно выразить следующим образом: . Рассчитаем значение каждого обозначения.

1)  - длина индивидуального кабеля между стрелкай 25 и муфтой; ;

)  - жильность рабочей и контрольной цепей между 25-ой и муфтой; рабочая цепь содержит два прямых и один обратный провод (дублируется), контрольная - два провода (не дублируются); однако т.к. , то  и , поэтому получим  жил;

)  - жильность цепи управления ЭПК. Исходя из графика экономической эффективности более выгодным является центральное питание ЭПК. Жильность в этом случае зависит от расстояние между постом ЭЦ и ЭПК. Расстояние рассчитаем следующим образом: . Отсюда . Тогда жильность цепи ЭПК составит  жилы;

4)  - жильность цепи обогрева  жилы;

)  - ёмкость используемого кабеля. Суммарное число жил . Эксплуатационный запас - 2 жилы.

В результате надпись на схеме у стрелки 4:

Схема кабельной сети стрелок изображена на рисунке 3.

2.4 Кабельная сеть светофоров

 

В соответствии с электрическими схемами выходных и маневровых светофоров к каждой из лампочек подводится по одному прямому проводу. Обратные провода объединяются: у маневровых светофоров - обоих (белого и синего) огней, у выходных - отдельно для разрешающих (зеленого и желтого) и запрещающих проездных (красного и белого) показаний. Для каждой из ламп входного светофора подводится по одному прямому и обратному проводу, причём прямые и обратные провода не объединяются. Так как релейный шкаф и входной светофор находятся рядом, то дублирование жил кабеля на этом участке не требуется. Что касается остальных цепей, входящих в цепи релейного шкафа входного светофора,. то количество жил кабеля для их обвязки зависит от типа и вида рельсовых цепей перегона.

Расчёт жильности и длин кабелей.

1) расчёт длин кабелей:

2) расчёт жильности кабелей для луча С3 - Ч3:

жил, и запас (3).

Кабельная сеть светофоров приведена на рисунке 4.

2.5 Кабельная сеть рельсовых цепей

Кабельные сети рельсовых цепей проектируются отдельно для питающих и релейных трансформаторов, благодаря чему исключается возможность воздействия на путевые реле токов посторонних цепей. Жильность кабелей определяется расчётами по падению напряжения на трансформаторах и реле. Исходные данные для расчёта зависят от типа рельсовой цепи.

Расчет длин кабелей для трансформаторов производится аналогично расчёту для стрелок и светофоров.

) расчёт длин кабеля:

) расчёт жильности 3П для релейных трансформаторов:

, следовательно, будем использовать кабель 7 (1).

Кабельная сеть питающих трансформаторов приведена на рисунке 5.

Кабельная сеть релейных трансформаторов приведена на рисунке 6.

3. Расчет влияния тяговой сети на станционные кабельные сети

Кабельные линии АТиС располагают в непосредственной близости от тяговых сетей электрифицированных участков железных дорог. В связи с этим тяговая сеть переменного тока оказывает опасные магнитные влияния на кабельные сети, расположенные в зоне её действия. Опасные напряжения в жилах кабелей возникают при аварийном (замыкании тяговой сети на землю) и вынужденном (выключении одной из тяговых подстанций) режимах работы тяговой сети.

1) Режим короткого замыкания.

Величина опасного напряжения на изолированном конце жилы кабеля при заземлённом противрположном конце:  где:

 - круговая частота влияющего тока частотой 50 Гц;

М - взаимная индуктивность, Гн/км, между тяговой сетью и жилой кабеля.

.

а - ширина сближения, ;  - проводимость грунта, ;  - ток короткого замыкания влияющей тяговой сети,   - коэффициент экранирования рельсов, ;  - коэффициент защитного действия оболочки кабеля, равный для выбранного кабеля СБПАБпШп 0.3;  - длина сближения кабельной сети с тяговой,  Подставив численные значения всех описанных величин, получим:

) Вынужденный режим.

 - эквивалентный влияющий ток, А, частотой 50 Гц, определяемый по максимальному падению напряжения в тяговой сети при вынужденном режиме работы:

Первый множитель - результирующий нагрузочный ток расчётного плеча питания при вынужденном режиме работы тяговой сети, А.

 - максимальные потери напряжения в тяговой сети между подстанцией и максимально удаленным электровозом, т.к. заданная длина плеча питания , то ;  - длина плеча питания тяговой сети,   и  - активное и реактивное сопротивления тяговой сети соответственно; m - количество поездов, одновременно находящихся в пределах плеча питания тяговой сети при вынужденном режиме, примем m = 5;  - коэффициент мощности электровоза, .

Второй множитель - коэффициент, характеризующий уменьшение влияющего тока по сравнению с нагрузочным .

 - расстояние от тяговой подстанции до начала цепи кабеля,

Подставим численные значения всех величин.

Для режима короткого замыкания установлена норма максимально допустимого напряжения, равная 1000 В. Так как , кабель выбранной марки СБПАБпШп пригоден для использования.

Для вынужденного режима работы контактной сети установлена норма опасного напряжения в проводах 250 В. Так как , кабель выбранной марки СБПАБпШп пригоден для использования.

4. Защита станционных устройств атс от перенапряжений

Защита устройств АиТ от перенапряжений при грозовых разрядах и коротких замыканий тяговой сети обеспечивается установкой разрядников и устройством заземлений. Защита низковольтных устройств построена на использовании метода выравнивания потенциалов как на токопроводящих, так и на заземленныхчастях конструкции, в которые проникает атмосферное электричество при грозовых разрядах. Путем электрического соединения этих частей добиваются того, чтобы разность их потенциалов не превышала электрической прочности изоляции низковольтных устройств АиТ. Важным фактором при этом является использованиерельсовой колеи в качестве заземлителя.

Схема защиты устройств АиТ приведена на рис 7 и 8.

Рисунок 4.1 - Схема защиты силовой цепи на посту ЭЦ:

а) при одном питающем фидере;

б) при двух питающих фидерах

Рисунок 4.2 - Схема защиты станционных приборов в помещении ДСП

5. Сметно-финансовый расчёт

Определение сметной стоимости строительства кабельной линии ЭЦ для заданной станции является заключительным этапом проектирования. Сметная стоимость строительства кабельной сети составляется для всей станции, рассчитывается по укрупненным измерителям и включает в себя затраты на производство строительных (земляных) работ, расходы на монтаж кабелей и стоимость приобретаемого оборудования и материалов (кабеля).

Таблица 10 - Сметно-финансовый расчёт

Наименование видов работ	Единица измерения	Кол-во	Стоимость, у. е.
			Единичная	Общая
А. Земляные работы (траншеи для прокладки кабелей)
Механизированный способ	км трассы	0	438	0
Вручную		1,14	1524	1737,36
Б. Монтажные работы	км трассы	14,3	512	7321,6
Итого				9058,56
В. Стоимость кабелей
СПБП 61х1	км	1,060	1660	1759,6
СПБП 48х1		1,082	1060	1146,92
СПБП 27х1		2,060	750	1545
СПБП 24х1		1,080	695	750,5
СПБП 16х1		0,729	490	277,02
СПБП 12х1		0,775	380	294,5
СПБП 7х1		0,930	322	299,46
СПБП 5х1		2, 209	311	686,99
СПБП 4х1		0,060	305	18,3
СПБП 3х1		2,975	300	892,5
Итого				7670,79
Плановые накопления по пункту В		6		460,25
Итого А, Б, В				17189,59
Накладные расходы	у. е.	10		1718,95
Всего по смете				18908,55

Поскольку кабельные сети по заданию разбиваются для горловины станции, то для определения стоимости кабелей на всю станцию результат необходимо удвоить. В результате получим 37817,1у. е.

Заключение

В курсовом проекте рассчитана магистральная кабельная линия связи на заданном перегоне: выбраны система кабельной линии связи, аппаратура уплотнения, магистральные, ответвлений и вторичной коммутации кабели с расчётом их ёмкости, оборудование и аппаратура ИКМ. При расчёте кабельной сети автоматики на станции произведены выбор трассы кабелей, тип используемого кабеля, построены кабельные сети стрелок, светофоров и рельсовых цепей.

Также были рассчитаны электромагнитные влияния тяговой контактной сети на перегонные кабельные сети, определена сметная стоимость строительства кабельной сети ЭЦ для заданной станции.

Литература

1. Виноградов В.В. и др. Линии автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте: Учебник для вузов ж. д. транспорта. М. Транспорт, 1990.

. Евсеев И.Г. Защита устройств связи и СЦБ.М. Траспорт, 1982

. Бунин Д.А. Магистральные кабельные линии связи на железных дорогах. Изд.2-е, М. Транспорт, 1978.

. Правила по прокладке и монтажу кабелей устройств СЦБ (РД РБ БЧ 19.036-98) / Бел. ж. д. Минск, 1999.

. Кострома Т.В. Сатырев Ф.Е. Проектирование кабельных сетей путевых устройств СЦБ (методические указания к курсовому проекту) - Гомель:

БелГУТ, 1996.

. Смоленчук B. C. Кострома Т.В. Проектирование кабельной и воздушной линии связи на участке железной дороги (методические указания к курсовому проекту) - Гомель: БелГУТ, 1988.

. Автоматика, телемеханика и связь на транспорте: Пособие по оформлению дипломных проектов. /Бочков К. А и др. - Гомель: БелГУТ, 1988.

. Бунин Д.А. Провода и кабели в СЦБ и связи. Москва "Транспорт" 1982.