книги из ГПНТБ / Марков М.В. Линейные сооружения железнодорожной автоматики, телемеханики и связи учебник

М. В. МАРКОВ

Линейные сооружения железнодорожной автоматики, телемеханики и связи

У т в е р ж д е н о Главным управлением учебными заведениями МПС

вкачестве учебника для техникумов» железнодорожного транспорта

М О С К В А « Т Р А Н С П О Р Т » 1973

УДК 656.25 : 621.315 : 621,316.9 (07)

Линейные сооружения железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. М а р ­ к о в М. В. М., «Транспорт», 1973 г., 336 с.

В книге рассмотрены вопросы строитель­ ства и эксплуатации 'линейных сооружений железнодорожной автоматики, телемеханики и связи; изложены основные сведения о влия­ нии тяговой сети электрических железных дорог, линий электропередачи и атмосферных перенапряжений на линии и устройства авто­ матики, телемеханики и связи и даны меро­ приятия по их защите.

Книга утверждена Главным управлением учебными заведениями МПС в качестве учеб­ ника для техникумов железнодорожного транспорта.

Рис. 273, табл. 34, библ. 16.

3182-161 м 049(01)-73 161-73

© Издательство «Транспорт», 1973.

ВВЕДЕНИЕ

Появление первых воздушных и кабельных линий относится к началу и середине прошлого столетия и связано с именами русских ученых. Первый подводный кабель, состоящий из одного изолирован­ ного проводника, создан русским ученым П. Л. Шиллингом в 1812 г. В 1832 г. для организации телеграфной связи между Зимним двор­ цом и зданием ' Министерства путей сообщения в Петербурге П. Л. Шиллинг применил изолированные провода, проложенные под землей в деревянных желобах. Он же предложил идею подве­ шивания проводов на столбах, что по существу явилось изобретением воздушной линии.

Несколько позже, в 1841 г., русский академик Б. С. Якоби по­ строил ряд подземных линий электрического телеграфа, для которых он создал конструкцию кабелей и организовал их производство.

Однако уровень техники того времени не позволил создать кабели с достаточно хорошими электрическими свойствами и большим сроком службы и кабельные линии на некоторое время были вытес­ нены воздушными линиями связи. Так, междугородный кабель, изолированный гуттаперчей, проложенный в 1851 г. для устройства подземной телеграфной линии между Москвой и Петербургом одно­ временно с постройкой железной дороги в 1854 г., был заменен воздушной линией. Телефонная связь Москва—Петербург была организована в 1898 г. после подвески на воздушной линии двух бронзовых двухпроводных цепей.

Дальнейшее развитие кабельной техники шло главным образом в направлении усовершенствования кабелей городских телефонных

В 1900 г. американским инженером М. Пупином было предложено уменьшение затухания телефонных цепей путем увеличения их индуктивности. Реализация этого предложения позволила увеличить дальность телефонной связи по воздушным линиям почти в 2 раза, а по кабельным в 3,5—4 раза, т. е. осуществлять устойчивую теле­ фонную связь по воздушным линиям на расстояния до 600 км, а также использовать кабели для междугородной связи.

Однако широкое развитие дальней телефонной связи началось посде изобретения телефонного лампового усилителя. В России работы по созданию таких усилителей проводились с 1915 г.

В. И. Коваленковым и первый телефонный ламповый усилитель был установлен в 1923 г. на линии Петербург—Москва.

Широкое развитие техники связи в нашей стране началось только после Великой Октябрьской социалистической революции. Бурный рост средств телефонно-телеграфной связи привел к необходимости проведения ряда теоретических и экспериментальных работ в области создания и совершенствования линейных сооружений связи.

Большая роль в создании и разработке конструкций многопро­ водных воздушных линий связи принадлежит советским ученым и инженерам И. А. Ёлкину, И. В. Коптеву, А. Н. Гумели и др.

Одновременно проводились теоретические и экспериментальные исследования по снижению взаимных влияний между телефонными цепями на воздушных линиях связи путем скрещивания проводов телефонных цепей. В этой области большую роль сыграли работы советских ученых П. К. Акулынина, А. Д. Апанасенко, В. 3. Малы­ шева, В. А. Новикова, П. А. Фролова и др.

Освоение нашей промышленностью производства кабелей для междугородной связи и начало строительства кабельных магистра­ лей привело к необходимости проведения исследований в области снижения влияния между кабельными цепями и разработки методов симметрирования кабельных цепей. Авторами этих исследований являются советские ученые И. И. Гроднев, В. Н. Кулешов, В. 3. Ма­ лышев, В. О. Шварцман и др.

Бурный рост электрификации нашей страны привел к необхо­ димости разработки мер защиты устройств связи от опасных и ме­ шающих влияний линий электропередачи. Исследованию вопросов влияния линий электропередачи, а также вопросам защиты устройств связи от атмосферных перенапряжений посвящены работы совет­ ских ученых П. А. Азбукина, М. И. Михайлова, Н. Н. Миролюбова и др.

Широкое внедрение электрификации железных дорог по системе постоянного тока привело к необходимости разработки мер защиты устройств связи от мешающего влияния тяговых токов. Задача сохранения на электрифицированных участках воздушных линий связи при помощи установки на тяговых подстанциях сглажива­ ющих устройств, подавляющих гармонические составляющие вы­

В. А. Соловьева, М. И. Михайлова, Н. М. Фетисова, М. А. Черны­ шева и др. Большая заслуга в совершенствовании сглаживающих устройств принадлежит А. А. Снарскому.

Защита металлических покровов подземных кабелей от коррозии блуждающими токами электрических железных дорог и трамвая осуществляется на основе теоретических и экспериментальных иссле­ дований П. А. Азбукина, И. М. Ершова, М. И. Михайлова, Л. Д. Ра-

4

На работу воздушных линий оказывают влияние метеорологиче­ ские и климатические условия района, по которому проходит линия, интенсивность грозовой деятельности, а также линии электропере­ дачи и тяговая сеть электрических железных дорог. Из метеорологи­ ческих факторов на работу воздушных линий наибольшее влияние

предметов и в том числе на проводах и опорах воздушных линий,

Образования гололеда наиболее часты в периоды зимне-весеннего' (февраль—март) и осенне-зимнего (ноябрь—январь) неустойчивого состояния атмосферы при отрицательцой, но близкой к нулю тем­ пературе. Продолжительность гололеда в большинстве случаев не превышает двух-трех суток, но может длиться и в течение нескольких недель. В зависимости от направления ветра образующийся на про­ водах гололед может иметь цилиндрическую, овальную или эллип­ тическую форму, а средняя толщина стенки льда на проводах может достигать нескольких сантиметров.

И з м oj) о з ь, образующаяся в морозные дни при туманной погоде на ветвях деревьев, кустарников и на проводах воздушных Л И Н И Й , имеет вид белого, рыхлого иглистого осадка нежного строения плотностью от 50 до' 700 кг/м3. Толщина изморози на проводах обычно

увеличивают механическую нагрузку проводов и опор. Эта нагрузка особенно возрастает в том случае, если гололедообразование сопро­

нию с гололедом плотность, не создает большой механической на­ грузки на провода и опоры. Однако отложения изморози на прово­ дах так же, как и отложения гололеда, значительно увеличивают затухание в телефонных цепях воздушных линий связи, уплотнен­ ных токами высокой частоты.

Необходимую надежность работы воздушных линий в условиях гололедных отложений обеспечивают правильным выбором элемен­ тов этих линий на основе расчета их механической прочности; в слу­ чае угрожающих размеров отложений гололед с проводов обивают. Для обеспечения удовлетворительной работы каналов высокой ча­ стоты в гололедных районах на уплотненных цепях линий связи устанавливают вспомогательные усилительные пункты, включа­ ющиеся при отложении на проводах гололеда или изморози.

7

Воздействие ветра на воздушные линии не ограничивается только увеличением нагрузки на провода и опоры. На равнинной открытой местности при скорости ветра до 5 м/сек иногда возникает вибрация проводов, т. е. колебание их в вертикальной плоскости с частотой 10—100 период/сек и амплитудой в несколько миллиметров.

Колебательная энергия провода при вибрации передается к месту его крепления на изоляторе. Быстро меняющееся напряжение в месте крепления способствует изнашиванию провода, что может вызвать его обрыв. Для борьбы с последствиями вибрации проводов приме­ няют специальное крепление проводов к изоляторам.

На работе телефонных, телеграфных и сигнальных цепей отра­ жаются такие метеорологические явления, как дождь, туман и мокрый снег, снижающие сопротивление изоляции проводов из-за появления на изоляторах влажной пленки. Влага на стальных проводах вызывает их коррозию. Чтобы сопротивление изоляции проводов соответствовало установленным нормам, производят перио­ дическую чистку загрязнившихся и замену битых изоляторов; для повышения коррозионной устойчивости стальных проводов в сталь, из которой они изготовляются, делают присадку меди, а поверхность проводов оцинковывают.

Воздушные линии подвержены воздействию грозовых разрядов. При прямом ударе молнии в воздушную линию могут быть повреж­ дены провода, изоляторы и опоры. Защиту воздушных лилий от

Электрические перенапряжения в проводах воздушных линий могут возникать и при ударе молнии вблизи от воздушной линии вследствие электромагнитной индукции. Вызванные грозовыми раз­ рядами атмосферные перенапряжения в проводах представляют также опасность для включенной в эти провода аппаратуры авто­ матики, телемеханики и связи. Защиту аппаратуры от атмосферных перенапряжений осуществляют при помощи разрядников.

В результате электромагнитного влияния в проводах воздушных линий связи и в сигнальных проводах, имеющих сближения с высоко­ вольтными линиями электропередачи и тяговой сетью электрифици­ рованных железных дорог, могут возникать опасные и мешающие напряжения. Опасные напряжения в проводах связи и сигнализации могут также возникнуть при непосредственном касании этих про­ водов с проводами линий электропередачи в местах взаимных пере­ сечений.

Для защиты цепей связи и сигнализации от опасных и меша­ ющих влияний высоковольтных линий электропередачи разработан ряд мероприятий, применение которых позволяет снизить эти влия­ ния до величин, установленных нормами.

При проектировании и строительстве воздушных линий связи, автоматики и телемеханики следует принимать меры по защите деревянных опор от гниения (пропитка опор антисептиками, устрой­ ство антисептических бандажей, применение железобетонных при-

8

ставок к опорам), а железобетонных опор — от коррозии блужда­ ющими токами и от воздействия находящихся в почве химических веществ (покрытие поверхности подземной части опоры битумной мастикой).

В процессе эксплуатации воздушные линии необходимо обере­ гать от падения на провода этих линий деревьев, от набросов на провода различных предметов, а также от возможных повреждений линии в- заливаемых местах во время половодья.

§ 3. Классы и типы воздушных линий

Воздушные линии связи в зависимости от назначения подве­ шенных на них цепей разделены на три класса.

Линии связи, на которых подвешены цепи, связывающие Мини­ стерство путей сообщения с управлениями дорог, а также последние

ления между собой; к этому же классу отнесены линии, на которых подвешены цепи отделенческой связи. Линии класса I I I — это линии местной (станционной) связи.

Линии связи классов I и I I являются более ответственными, чем линии класса I I I и поэтому к ним предъявляют более высокие тех­ нические требования.

В зав-исимости от интенсивности гололедных отложений на про­ водах воздушных линий связи эти линии строят четырех типов: О — облегченный, Н — нормальный, У — усиленный и ОУ —• особо усиленный.

Причем за эквивалентную толщину стенки льда принимают толщину стенки полого ледяного цилиндра на проводе, площадь сечения которого равна площади сечения гололедного отложения любой формы (овальной, эллиптической и т. п.).

Линии типа О строят в негололедных и слабогололедных районах, где эквивалентная толщина стенки льда на проводе не превышает 5 мм. В районах со средней интенсивностью гололеда, где эквивалент­ ная толщина стенки льда не превышает 10 мм, строят линии типа Н, а в сильно гололедных районах, где эквивалентная толщина стенки

связи получают от метеостанций этих районов, ведущих наблюдения за интенсивностью гололедных отложений.

Типы линий связи установлены с таким расчетом, чтобы болееинтенсивному гололедному отложению соответствовала большая механическая прочность линии. Так в районах с большей интенсив­ ностью гололеда принята меньшая длина пролета между опорами линии (табл. 1) и больший диаметр столбов, что увеличивает механи­ ческую прочность линии. На разных типах линии устанавливают