Проектирование кабельной линии АТ и С на участке железной дороги Армавир-Шедок

Проектирование кабельной линии АТ и С на участке железной дороги Армавир-Шедок

РЕФЕРАТ

Целью выполнения курсового проекта является углубление знаний по курсу “Линии автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте”, в частности, изучение вопросов, связанных с конструкцией кабельных линий, расчетами и мероприятиями по уменьшению влияний высоковольтных линий на цепи связи и т.д.

ВВЕДЕНИЕ

Главная задача, поставленная перед железнодорожным транспортом, обеспечение всевозрастающей потребности народного хозяйства в перевозках, повышение скоростей и безопасности движения поездов.

Железнодорожная сеть нашей страны представляет собой единую, работающую по общему плану систему, все части которой взаимодействуют друг с другом. Работа всех звеньев железнодорожной сети не может осуществляться без широкого использования разнообразных видов связей, организуемых по воздушным, кабельным и радиорелейным линиям.

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 управлениями железных дорог, отделениями и станциями, дает возможность автоматизации телефонной и телеграфной связи.

Кабельные линии связи строят: при электрификации железных дорог по системе тока в качестве основной меры защиты цепей связи, автоматики и телемеханики от влияния тяговой сети; взамен воздушной линии связи при строительстве автоматической блокировки и диспетчерской централизации; при электрификации железных дорог по системе постоянного тока и строительстве дополнительных главных путей, когда конструкция воздушной линии экономически нецелесообразна; на вновь строящихся железных дорогах магистрального значения; в районах, подверженных сильным гололёдам; также в районах, намеченных к электрификации по системе переменного тока на ближайшие годы.

1. ОПИСАНИЕ ПРОЕКТИРУЕМЫХ УЧАСТКОВ СВЯЗИ

В данной курсовой работе проектируются линии связи на двух участках железной дороги, географическое расположение которых - Северный Кавказ. Рассматриваемые участки расположены на территории Краснодарского края и республики Адыгея, и относятся к Северо-Кавказской железной дороги.

Приведем физико-географическую справку о данном регионе, которая получена из Большой Советской энциклопедии.

.1 Северо-Кавказская железная дорога

Северо-Кавказская железная дорога, объединяет участки дорог в пределах Краснодарского и Ставропольского краев, Дагестанской республики, Чечено-Ингушской республики, Кабардино-Балкарской республики, Северо-Осетинской республики, Ростовской области и небольшие участки в пределах Калмыцкой, Астраханской и Волгоградской областей. Северо-Кавказская железная дорога (С.-К. ж.д.) связывает Северный Кавказ и республики Закавказья со всей сетью железных дорог СНГ. Эксплуатационная длина (1974) 5438 км, или 4% протяжённости всей сети ж.д. СНГ. Управление дороги - в Ростове-на-Дону. Граничит: с Приволжской ж.д. - станции Трусово (в районе Астрахани) и Котельниково: с Азербайджанской ж.д. - станция Самур; с Закавказской ж.д. - станция Весёлое; с Донецкой ж.д. - станции Марцево, Несветай и Зверево; с Юго-Восточной ж.д. - станции Зверево и Цимлянская.

В составе дороги 9 отделений: Ростовское, Кавказское, Минераловодское, Ставропольское, Грозненское, Махачкалинское, Краснодарское, Сальское и Туапсинское. Обслуживает сельскохозяйственные районы (Краснодарский, Ставропольский края и др.), районы нефтяной, газовой, каменноугольной (в восточном Донбассе), машиностроительной, цементной (заводы Новороссийска) промышленности, а также курорты союзного значения (Кавказские Минеральные Воды, Сочи и др.). Дорога взаимодействует с водным транспортом: по Чёрному морю (станции Новороссийск, Туапсе, Сочи); с Волгодонским речным пароходством (станции Ростов, Азов, Ейск, Усть-Донецкая, Волгодонская); с Азовским пароходством (станция Таганрог); с Каспийским пароходством (станция Махачкала 2-й порт), Керченская паромная переправа связывает С.-К. ж.д. (станция Кавказ) с Крымом.

Наиболее крупные ж.-д. узлы: Ростов (Батайск), Тихорецкая, Кавказская, Армавир, Краснодар, Минеральные Воды, Гудермес. В 1974 общий грузооборот дороги составил 117,5 млрд. т км, или 3,8% общесетевого. Около 3/4 всего отправления грузов составляют нефтяные, каменный уголь, минерально-строительные материалы, хлебные грузы, кроме того, машины и оборудование, пищевые продукты. Средняя грузонапряженность свыше 21 млн. т км. Удельный вес транзитных перевозок невелик. Пассажирооборот дороги составил (1974) 14,3 млрд. пасс.-км. В отправлении преобладают пригородные пассажиры; в дальнем сообщении ежегодно перевозится большое число пассажиров в направлении Минеральные Воды - Сочи.

До Октябрьской революции 1917 С.-К. ж.д. была слабо технически оснащена, линии почти все однопутные с паровозной тягой и малой пропускной способностью. В современных условиях на всех главных направлениях дороги имеются вторые пути, широко применяется автоблокировка, диспетчерская централизация стрелок и сигналов, диспетчерское управление движением поездов. С 1936 началась электрификация С.-К. ж.д. К 1975 были переведены на электротягу все основные направления дороги: Марцево - Ростов - Армавир - Туапсе - Сочи - Весёлое и Лихая - Ростов - Прохладная - Дербент, а также ряд боковых линий (Минеральные Воды - Кисловодск и др.). В 1974 удельный вес тепловозной тяги в грузообороте дороги составил 51,2%, электрической - 48,4%. Награждена орденом Ленина (1971).

.2 Краснодарский край

Краснодарский край, входит в состав России. Образован 13 сентября 1937. Площадь 83,6 тыс. км2. Население 4608 тыс. человек (1972). Делится на 39 районов, имеет 27 городов, 26 посёлков городского типа.

Центр - г. Краснодар. Край награжден двумя орденами Ленина (31 октября 1957 и 20 ноября 1970).

.3 Природа

Краснодарский край (К. к.) расположен в западной части Кавказа, с юго-запада омывается Чёрным морем, с северо-запада - Азовским морем. Береговая линия Чёрного моря сравнительно ровная, лишь на севере. выделяются Геленджикская и Цемесская бухты и полуостров Абрау. Более изрезана береговая линия в Керченском проливе, где в Таманский полуостров вдаётся одноимённый залив, и у Азовского моря с лиманами Ейским, Бейсугским и др.

Рельеф. Территория К. к. состоит из горной (1/3) и равнинной частей. Горная часть относится к западной части Большого Кавказа. Её образуют сравнительно небольшой отрезок высокогорного Западного Кавказа с южными и северными склонами и предгорьями и средневысотные горы Черноморского Кавказа (северо-западная оконечность Большого Кавказа). Высокогорье тянется от верховья р. Мзымта до г. Фишт (2867 м). Здесь Главный хребет (г. Акарагварта, 3360 м, г. Псеашхо, 3256 м) имеет альпийский характер рельефа; севернее располагаются более низкие 988 массивы Бокового (Передового) хребта и передовые гряды типа куэст (Скалистый хребет и др.). От г. Фишт тянется на северо-запад система средневысотных складчатых хребтов Черноморского Кавказа. На известняковом массиве Фишт-Оштен и плато Лагонаки, в известняках и гипсах Скалистого хребта и на Ю.-В. в известняках бассейне р. Хоста и Мзымта развит карст; в верховьях р. Хоста - одна из глубочайших в СНГ (около 500 м) карстовая шахта Назаровская. Равнинная часть К. к. относится к Западному Предкавказью и образована Кубано-Приазовской низменности (высота до 120 м), Прикубанской наклонной равниной, дельтой Кубани и Таманским полуостровом с невысокими (до 164 м) складчатыми грядами и грязевыми вулканами. На востоке - край Ставропольской возвышенности.

На равнине климат умеренно континентальный, степной, в горах - более влажный и прохладный; в северной части Черноморского побережья носит средиземноморский характер (с засушливым летом и влажным холодным полугодием; характерен ветер бора), переходящий к юго-востоку. во влажный субтропический. Средняя температура января от -5 °С в Западном Предкавказье до 4 °С на севере Черноморского побережья и 5 °С на юге, температура июля 22-24 °С. В горах на высоте 2000 м средняя температура января -7, -8°С, августа 12-13°С. Годовое количество осадков от 400-600 мм в равнинной части до 3242 мм (хребет Ачишхо у Красной Поляны) и более в горной. Вегетационный период на равнинах Западного Предкавказья 220-240 суток. В высокогорье Западного Кавказа имеются ледники.

Реки. Главная река - Кубань, принимающая слева много притоков (Уруп, Лаба, Белая и др.), из рек Черноморского побережья наибольшая - Мзымта. Реки используются для гидроэнергетики, орошения рисовых полей (в низовье Кубани). Для регулирования стока Кубани сооружены водохранилища - Тщикское, Шапсугское и Краснодарское. В высокогорье Западного Кавказа озёра Кардывач и Абрау, много мелких каровых озёр. На Таманском полуострове и побережье Азовского моря - озёра-лиманы.

Почвы и растительность. На равнинах Западного Предкавказья преобладают чернозёмы, особенно карбонатные предкавказские, в горах - горно-лесные бурые и дерново-карбонатные почвы, в высокогорье - горно-луговые. На месте господствовавших прежде равнинных степей - культурная растительность. В горах - широколиственные (дубовые, буковые, в районе Туапсе - Сочи - смешанные колхидские) и темнохвойные (из кавказских пихты и ели) леса, выше - субальпийские и альпийские луга. Древесно-кустарниковая растительность северной части Черноморского побережья сходна с крымской и восточно-средиземноморской.

Природные районы: Западное Предкавказье - со степными земледельчески освоенными равнинами; Северо-Кавказский - с преобладанием горных лесов на хребтах Черноморского Кавказа и передовых куэстовых грядах; Западно-Кавказский высокогорный - с альпийским рельефом, горными лугами; Северо-Черноморский - с ландшафтами восточно-средиземноморского типа и виноградниками; Колхидский горный - с лесными ландшафтами влажных субтропиков и курортной зоной побережья.

1.4 Население

Около 90% населения составляют русские, живут также украинцы, армяне, адыгейцы и др. Средняя плотность 55,1 человек на 1км2 (1972). Наиболее плотно заселена равнинная часть бассейна среднего течения Кубани. В горных районах плотность падает до 9 - 10 человек на 1 км2. Городское население - 48% (1972). За годы Советской власти образовано 17 новых городов (Кропоткин, Лабинск, Славянск-на-Кубани, Тихорецк и др.). Наиболее крупные города: Краснодар, Сочи, Армавир, Новороссийск, Майкоп. Для равнинных районов характерны крупные сельские населенные пункты - станицы.

1.5 Хозяйство

К. к. - район развитой промышленности, многоотраслевого сельского хозяйства и курортов международного значения.

Промышленность. За 1940-72 объём валовой продукции промышленности увеличился в 7,4 раза, за 1960-72 - более чем в 2 раза. Особенно быстрыми темпами развиваются машиностроение и металлообработка. Выросла доля лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, электроэнергетики, химической и нефтехимической промышленности и промышленности стройматериалов. Почти 50% промышленной продукции даёт пищевая промышленность, 16% - лёгкая и 12% - машиностроение и металлообработка.

Электроэнергию К. к. получает главным образом от тепловых станций, работающих на природном газе (Краснодарская, Новороссийская, Армавирская и др.), и ГЭС (Белореченская на р. Белая, Краснополянская на р. Мзымта и др.).

Значительно развито машиностроение. Наиболее крупные центры: Краснодар, Новороссийск, Армавир, Тихорецк, Туапсе, Майкоп, Ейск, Хадыженск. Топливная промышленность представлена добычей и переработкой нефти и газа (используются месторождения Прикубанской равнины). Основная часть добываемого газа направляется по газопроводу в др. районы страны. Газоконденсатное сырьё перерабатывается на Афипском газоперерабатывающем заводе. Нефтепереработка в Туапсе и Краснодаре. Крупное производство цемента сосредоточено в районе Новороссийска. В районе Шедока открыты богатые запасы каменной соли; в районе Туапсе - ртуть.

Лесной фонд 2085,2 тыс. га (1968). На долю дуба приходится 53,4% лесопокрытой площади, 20,5% занимает бук, 9% граб, 4% пихта, 2,4% каштан, около 8% ясень, тополь и белая акация. В 1971 вывезено 3,1 млн. плотных м3 древесины, в т. ч. 2,2 млн. м3 деловой; произведено 1,8 млн. м3 пиломатериалов, 47,2 тыс. м3 клеёной фанеры и 96.2 тыс. т картона. Производятся мебель, строительные детали, деревянная, бумажная и картонная тара. Важнейшие центры деревообработки: Майкоп, Краснодар, Новороссийск, Армавир и др.

Сельское хозяйство. К. к. - один из важнейших с.-х. районов СНГ. Ведущее место принадлежит производству пшеницы, риса, кукурузы на зерно, подсолнечника, сахарной свёклы, табака, клещевины, южной конопли на семена, винограда, мяса и молока. Большое значение имеет возделывание плодовых, чая, эфирномасличных культур.

В животноводстве преобладают молочно-мясное скотоводство и свиноводство. Поголовье на начало 1973 (тыс.): крупного рогатого скота 2016 (в т. ч. коров 690), свиней 3116, овец и коз 1205; на начало 1941 поголовье составляло (тыс.): крупного рогатого скота 996 (в т. ч. коров 438), свиней 794, овец и коз 973. Птицеводство: 20178 тыс. голов (на начало 1973).

Транспорт. Все виды транспорта развиты в равнинной части К. к. Длина железных дорог превышает 2 тыс. км (1971). Основные линии Ростов-на-Дону - Баку и Волгоград - Новороссийск пересекают К. к. в узловой станции Тихорецкая. Важную роль играют перевальная дорога Армавир - Туапсе - Адлер (в состав которой входят рассматриваемые участки) и линии, связывающие Краснодар с гг. Приморско-Ахтарском и Ейском на берегу Азовского моря и станцию Кавказ на берегу Керченского пролива. Строится (1973) новая перевальная дорога Краснодар - Горячий Ключ - Туапсе. 738 км железных дорог электрифицировано, остальные переведены на тепловозную тягу. Протяжённость автомобильных дорог с твёрдым покрытием 10,9 тыс. км (1971). Развит морской и воздушный транспорт. Судоходны Кубань от Краснодара до устья и её рукав Протока от Славянска-на-Кубани до Ачуева.

Крупнейшие промышленные центры: Краснодар, Армавир, Кропоткин, Тихорецк, Ейск, Майкоп.

1.6 Крупные города на станциях рассматриваемых участков железной дороги

Курганинск город, центр Курганинского района Краснодарского края Россия. Расположен на правом берегу р.Лаба (приток Кубани), в 167 км к востоку от г. Краснодара. Ж.-д. станция Курганная на линии Армавир - Туапсе; от Курганинска ветка (84 км) на Шедок. 35 тыс. жителей (1970). Пищевая промышленность (сахарный, консервный, молочный заводы, птицекомбинат, пищекомбинат), пенькозавод, асфальтобетонный завод.

Лабинск (до 1947 - станица Лабинская), город в Краснодарском крае. Расположен на р.Лаба, при выходе её из предгорий на равнину. Ж.-д. станция Лабинская на ветке Курганная - Шедок. 53 тыс. жителей (1972). Один из центров пищевой промышленности края: консервный (преимущественно овощные и фруктовые консервы), маслоэкстракционный, пивоваренный, сахарный заводы, молочный, пищевой комбинаты. Машиностроительный (оборудование для животноводческих ферм), химический заводы, обувная и швейная фабрики, лесной комбинат, производство тары. Техникум механизации сельского хозяйства, медицинское училище. Основан в середине 19 в. как крепость.

Мостовской, посёлок городского типа в Лабинском районе Краснодарского края, на левом берегу р.Лаба. Ж.-д. станция на ветке Курганная - Шедок. 13 тыс. жителей (1973). Мебельно-деревообрабатывающая фирма «Юг», лесокомбинат. Плодосовхоз.

.7 Реки, протекающие рядом с участками железных дорог

Кубань, река в Ставропольском и Краснодарском краях. Образуется слиянием рр. Уллукам и Учкулан, берущих начало на склонах Эльбруса, у края ледника Уллукам. Впадает в Темрюкский залив Азовского моря. Длина 870 км (от истока р. Уллукам 906 км), площадь бассейна 57900 км2.

Лаба, река в Краснодарском крае, левый приток р.Кубань. Образуется слиянием Большой Лабы и Малой Лабы, берущих начало из ледников на северном склоне Главного, или Водораздельного, хребта Б. Кавказа. Длина (вместе с Большой Лабой) 347 км, собственно Лаба - 214 км, площадь бассейна 12,5 тыс. км2. В верхнем течении - бурная река, текущая в глубоком ущелье, в нижнем - берега пологие, течение спокойное, в устье - плавни. Питание смешанное (снеговое, ледниковое и дождевое). Средний расход близ устья 95,7 м3/сек. Замерзает (не каждый год) в конце декабря, вскрывается в конце февраля - начале марта. Главные притоки: справа - Чамлык, слева - Фарс. Используется для орошения. Сплавная.

Пшиш, река в Краснодарском крае, левый приток р.Кубани. Длина 270 км (от истока р.Большой Пшиш), площадь бассейна 1850 км2. Образуется слиянием рр. Большой и Малый Пшиш, берущих начало на северных склонах Большого Кавказа. В верховьях течёт в глубокой и узкой долине, по выходе из гор долина расширяется. Питание смешанное, с преобладанием дождевого. Паводки. Средний расход воды около 25 м3/сек, наибольший - около 1000 м3/сек. Ледовый режим неустойчив, в отдельные годы река не замерзает. Сплавная.

Белая, река в Краснодарском крае, левый приток Кубани (за устье принято место сброса в Тщикское водохранилище). Длина 273 км, площадь бассейна 5990 км2. Берёт начало на Главном, или Водораздельном хребте Большого Кавказа, у вершин Фишт и Оштен. В нижнем течении имеет равнинный характер. Питание смешанное. Главные притоки: Пшеха, Курджипс.

1.8 Станции и расстояния между ними на рассматриваемых участках

Таблица 1.1 - Участок номер один «Армавир Рост. - Кривинковская»

Таблица 1.2 - Участок номер два «Курганная - Шедок»

2. Выбор типов кабеля, связевой аппаратуры, размещение цепей по четверкам

.1 Выбор связевой аппаратуры

Согласно заданию на курсовое проектирование, нам необходимо обеспечить 180 каналов магистральной связи, 95 каналов дорожной связи и все виды оперативно технологической связи (ОТС). При определении требуемого числа систем передачи необходимо руководствоваться следующими принципами:

кабель должен использоваться наиболее эффективно, резерв по физическим цепям должен составлять примерно 10% - 15 % (практически, это означает, что одна из четвёрок кабеля должна быть резервной);

резерв по каналам связи должен составлять не более 15% - 20%.

Определим необходимое число систем передачи данных для обеспечения работы магистральной связи. Используем аппаратуру типа ИКМ-120. Данная система способна обеспечить работу 120 каналов связи. Используем следующую зависимость:

где N - требуемое число систем передачи,число каналов, которое необходимо обеспечить,- число каналов, на которое рассчитана используемая система связи.

В данном случае:

для организации магистральной связи достаточно двух систем ИКМ-120. Определим число резервных каналов связи:

где R - резерв.

Принятое техническое решение по количеству резервных каналов превышает нормы на 5%. Превышение норм незначительно, а следствие лишь дополнительный резерв. Использование систем ИКМ-120 в данном случае наиболее рационально чем комбинирование систем ИКМ-30 и К-60.

Определим необходимое число систем передачи данных для обеспечения работы дорожной связи. Используем выше приведённый метод расчёта.

Необходимо использовать одну систему ИКМ-120.

Определим резерв по каналам:

Резерв укладывается в нормы.

При организации ОТС необходимо учесть, что некоторые виды связи, такие как перегонная и межстанционная не подлежат частотному или временному уплотнению и могут быть реализованы только по физическим цепям (обусловлено устройством оконечных абонентских аппаратов, назначением, соображениями безопасности и надёжности).

Организуем оперативно-технологическую связь по физическим цепям.

Данное техническое решение незначительно превышает нормы по числу резервных четверок, а следствием является дополнительный резерв, который может быть использован для дальнейшей модернизации связи.

Определим необходимое число физических цепей:

магистральная связь - по две пары на одно направление передачи;

дорожная связь - по одной паре на одно направление передачи;

ОТС - 16 пар.

Всего: не менее 22-х пар для двухсторонней связи. Число используемых пар будет уточнено в дальнейшем, после проведения распределения по физическим цепям.

.2 Выбор типа и количества кабелей

линия связь усилительный оптический

Кабельная магистраль может быть организована по одно-, двух-, или трех кабельной системе. При однокабельной системе все виды связи и цепи СЦБ организуются по одному кабелю. Однокабельная система наиболее дешёвая, однако, обладает ограниченной дальностью передачи (до 1500 км) и допускает относительно небольшое развитие числа телефонных каналов. Поэтому эта система рекомендуется для организации дорожной и отделенческой связи лишь на второстепенных участках железных дорог, не имеющих перспектив развития.

При двух кабельной системе для организации всех видов связи и СЦБ прокладывается два кабеля, при этом для цепей дальней связи (магистральной и дорожной) используется цифровая система передачи, например ИКМ-120, со скоростью передачи информации 8448 Кбит/с. Данная система требует две кабельные пары. Пары располагаются в разных кабелях в целях обеспечения защищённости от переходных токов.

Двух кабельная система по требуемому количеству каналов и двухпроводных цепей в большинстве случаев удовлетворяет требованиям, предъявляемым к магистральным линиям связи, и является в настоящее время основной системой кабельной магистрали. Однако объединение в одних кабелях всех видов связи, а также цепей СЦБ, требующих частых отпаев от магистрального кабеля к перегонным и станционным объектам, вызывает определённые трудности при монтаже и эксплуатации кабельной магистрали, снижает устойчивость и качество дальней связи, что является недостатком двух кабельной магистрали. В ответственных случаях применяют трех кабельную систему. В этом случае прокладывается три кабеля, из которых первый используется для организации ОТС и цепей СЦБ, а второй и третий для цепей дальней связи. Такая система соответствует требованиям для всех участков железных дорог, включая скоростные, однако, требует больших капитальных вложений и эксплуатационных расходов.

Исходя из вышеперечисленных достоинств и недостатков приведённых систем кабельной магистрали, а также с учётом требуемого числа физических цепей, выберем для реализации проектируемой линии двух кабельную систему. В связи с тем, что почвы на данном участке не относятся к агрессивным, выберем следующие типы кабелей:

МКПАБП - 7´4´1.05+5´2´0.7+1´0.7. - для прокладки в почве.

МКПАКП - 7´4´1.05+5´2´0.7+1´0.7. - для пересечения водных преград.

Чертеж кабеля показан в альбоме чертежей, где: 1 - полиэтиленовая оболочка; 2 - кругло проволочные стальные броне покровы; 3 - ленточные стальные броне покровы; 4 - вязкий подклеивающий битумный слой; 5 - алюминиевая оболочка; 6 - поясная бумажная изоляция; 7 - сердечник кабеля; 8 - кабельная четверка; 9 - жила четверки (медь); 10 - центрирующий полиэтиленовый кордель; 11 - сигнальная пара; 12 - контрольная жила; 13 - изоляция жил (полиэтилен); 14 - сигнальная жила (медь).

Емкость кабеля вторичной коммутации должна быть 3-4 четверки. Выбираем кабель: ТЗПАБП 4´4´0.9

Чертеж кабеля показан в альбоме чертежей, где: 1 - полиэтиленовый шланг; 2 - ленточная стальная броня в битумном слое; 3 - алюминиевая оболочка; 4 - поясная бумажная изоляция; 5 - сердечник кабеля; 6 - кабельная четверка; 7 - медная жила кабеля; 8 - полиэтиленовая изоляция жил.

.3 Распределение цепей по четверкам симметричного кабеля

Прокладка кабельной линии связи невозможна без точных данных о использовании различных физических цепей кабеля. При распределении учтем проведенные ранее расчеты. Приведём таблицу распределения (таблица 2.1). Для уменьшения числа отпаек от второго кабеля, все сигнальные пары располагаем в первом кабеле. Сигнальные пары второго кабеля оставим в резерве.

Таблица 2.1 - Распределение цепей по четверкам кабеля

3.