Міністерство транспорту і зв’язку України

Українська державна академія залізничного транспорту

Кафедра « Транспортний зв’язок »

Розрахунково-пояснювальна записка до курсового проекту

на тему:

« Проектування кабельних ліній зв’язку на залізницях »

Розробив:

студент групи 2-ІІІ-А

_____М. Позднякова

Спеціальність 7.092507

Варіант 83

Перевірив асистент

_____О.В.Мороз

2011

Список літератури: 39

1.Методичні вказівки до курсового проекту. – Харків, 2000. 39

2.Правила технічної експлуатації залізниць України. Київ. Транспорт України, 1995. 39

3.Д.А. Бунин, А.И.Яцкевич. Магистральные кабельные линии связи на железных дорогах. М. Транспорт, 1978. 39

4.Железные дороги, общий курс. М. Транспорт, 1991. 39

5.Д.А. Бунин. Провода и кабели в СЦБ и святи. М. Транспорт, 1982. 39

6.Д.А. Бунин. Проектирование и монтаж узлов связи на кабельных линиях. М. Транспорт, 1969. 39

Вступ

Кабельні лінії мають високу експлуатаційну надійність і дають можливість організації всіх видів зв'язку і каналів передачі інформації, необхідних для управління процесом перевезення на залізницях.

Магістральна мережа зв'язку країни базується на використанні кабельних, радіорелейних супутникових ліній зв'язку. Кабельні лінії зв'язку, що володіють високою захищеністю каналів зв'язку від атмосферних впливів і різних перешкод, довговічністю є основою зв'язку країни. В даний час на мережах зв'язку країни впроваджуються оптичні кабелі.

Кабельні лінії являють собою досить складну конструкцію. Кабель складається з провідників, укладених у кілька шарів ізоляції: електричної, електромагнітної, механічної. Крім того, кабель може бути оснащений роз'ємами, що дозволяють швидко виконувати приєднання до нього різного устаткування.

Кабельні лінії зв'язку будують: при електрифікації залізниць за системою змінного струму як основну міру захисту ланцюгів зв'язку, автоматики і телемеханіки від впливів тягової мережі; замість повітряних ліній зв'язку; при будівництві автоматичного блокування і диспетчерської централізації; при електрифікації залізниць за системою постійного струму і будівництві додаткових головних шляхів, коли реконструкція повітряних ліній економічно недоцільна; та на залізницях магістрального значення, що знов будуються.

Завдання на курсовий проект

Варіант № 83

1. На заданій двоколійній ділянці залізниці А-К (рисунок 1) з електротягою змінного струму напругою 25кВ передбачити будівництво кабельної магістралі.

Рисунок 1 – Двоколійна ділянка залізниці А-К

2. Передбачити організацію дальнього (магістрального і дорожнього) зв'язку по волоконно-оптичному кабелю, а відділкового оперативно-технологічного – по електричному кабелю. Задане число каналів дальнього зв'язку наведене в таблиці1.

Таблиця 1 – Число каналів дальнього зв'язку

Вид зв’язку
Магістральний	240
Дорожній	75

Початок усіх кіл відділкового зв'язку на станції А, а закінчення - на станції К. Кожний з видів відділкового зв’язку організується по окремому ланцюгу.

Для роботи приладів СЦБ передбачити 6 двопровідних кіл.

3. Схеми організації зв'язку і відгалужень від кабельної лінії достатньо навести для одного перегону А-Б.

4. Розрахунок небезпечної напруги в жилах кабельної лінії зв'язку виконати тільки для примусового режиму роботи тягової мережі.

5. На перегоні Г-Д залізничну лінію перетинає судноплавна ріка глибиною 6м, через яку прокладений нерозвідний залізничний міст. Ширина ріки та інші відомості про ділянку А-К наведені в таблицях 2 і 3.

Таблиця 2 – Відомості про ділянку А-К

Відстань між осями станцій, км										Ширина ріки, м
А-Б	Б-В	В-Г	Г-Д	Д-Е	Е-Ж	Ж-З	З-І	І-К
9	8	13	16	8	10	7	11	7	150

Таблиця 3 – Розрахункові величини електромагнітних впливів на кабельну

лінію

Найменування величин	Значення
Визначальна частота гармоніки впливаючого струму, Гц	950
Еквівалентний впливаючий струм визначальної гармоніки, А	3,1
Провідність ґрунту, мСм/м	17
Число електровозів, які одночасно знаходяться в межах плеча живлення	6

6. Розміщення і найменування об'єктів зв'язку і сцб на перегоні а-б наведене в таблиці 4.

Таблиця 4 — Розміщення об'єктів зв'язку і СЦБ на перегоні А-Б

Ординати об'єктів			Найменування об'єктів
км	м
79	000	ПЗ(п)
79	450	ТП(п)
80	500	РШ-Вх(л)
82	000	РШ-С(л)
82	800	ПБ(п)
82	815	РШ-АПС(п)
83	000	РШ-С(П)
84	300	РШ-С(П)
85	400	РШ-С(л)
86	800	РШ-Вх(п)

Продовження таблиці 4

87	800	ШН(Л)
88	000	ЕЦ(Л)

Примітки: cкорочення в назвах об'єктів зв'язку і СЦБ: ЕЦ — пост ЕЦ; ЧПКМ — черговий пункт дистанції контактної мережі; П — житловий або службовий будинок служби шляху; ПБ — будка чергового по переїзду (переїзд, що охороняється); РШ-ВХ - релейна шафа вхідного світлофора станції; РШ-С — релейна шафа прохідного світлофора; РШ-АПС — релейна шафа автоматичної переїзної сигналізації; ШН квартира електромеханіка СЦБ або зв'язку; ТП — тягова підстанція; ПСКЦ — пост секціонування контактного ланцюга; ОП — пункт зупинки приміських поїздів; ПЗ — пасажирський будинок.

7. Віддалення об'єктів зв'язку і СЦБ від найближчої рейки залізничної колії:

1. пост ЕЦ, пасажирський будинок, пункт зупинки, черговий пост контактної мережі – 35м;

2. тягова підстанція – 50м;

3. будка чергового по переїзду, пост секціонування контактної мережі – 5м;

4. лінійно-колійний будинок, квартира електромеханіка – 100м;

5. релейна шафа сигнальної точки автоблокування або переїзної сигналізації – 3м.

8. Ґрунт на ділянці м'який (I група). Кліматичні умови помірні.

9. На ділянці А-К для регулювання руху поїздів передбачене автоблокування, станції обладнані електричною централізацією.

Для електроживлення приладів СЦБ вздовж залізниці з правої сторони в напрямку збільшення кілометражу на відстані 20м від рейки прокладена трифазна високовольтна лінія автоблокування напругою 10кВ.

1 Обґрунтування і перелік необхідних видів відділкового телефонного оперативно-технологічного зв'язку і ланцюгів автоматики

Зв'язок на залізничному транспорті побудована по ієрархічному принципу, що відображає структуру керування залізничним транспортом. Першим, верхнім рівнем є Державна адміністрація залізниць України, другим - керування залізниці, третім - відділення залізниці і четвертим станції. Відповідно до такої структури залізниці обладнанні магістральним, дорожнім, відділковим і станційним зв’язком.

Канали магістрального зв'язку з’єднують Адміністрацію залізниць і керування залізниць. Канали дорожнього зв'язку з’єднують керування й відділення однієї залізниці. Магістральний і дорожній зв'язок організують здебільшого за допомогою волоконно-оптичних ліній із застосуванням відповідної апаратури .

Відділковий зв'язок призначений для оперативної роботи дороги й забезпечує постійний телефонний зв'язок з усіма роздільними пунктами й житловими будинками лінійних працівників. Згідно ПТЕ [2] і [3], для організації відділкового оперативно-технологічного зв'язку на заданій ділянці необхідні наступні види зв'язку й автоматики: ПДЗ, ЕДЗ, ВГЗ, ЗЕМ, ПЗ, ЛПЗ, ДБК, МЖЗ, ПГЗ, ПРЗ, Пр-зд, ТУ – ТС і СЦБ.

Поїзний диспетчерський зв'язок (ПДЗ). Служить для переговорів поїзного диспетчера з усіма роздільними пунктами, що входять у ділянку, що обслуговує ними. У ланцюг ПДЗ включені розпорядницькі станції і проміжні пункти. Перші розміщаються при відділеннях дороги, другі - у приміщеннях чергових на станціях, операторів і чергових по електродепо.

Енергодиспетчерський зв'язок (ЕДЗ). За допомогою ЕДЗ здійснюється оперативне керівництво подачею електроенергії в контактну мережу. У ланцюг ЕДЗ включають: енергоділянку, тягові підстанції, чергові пункти, дистанції контактної мережі, електродепо, роздільні пункти, пости секціонування й пункти угруповання перемикачів.

Вагонно-розпорядчий зв'язок (ВГЗ). Служить для службових переговорів працівників відділення дороги зі станціями з питань стану вагонного парку, а також для зв'язку нарад. Організований за схемою ПДЗ. У ланцюг ВГЗ включають проміжні пункти, розташовані в приміщенні чергового по станції.

Службовий зв'язок електромеханіків (ЗЕМ). По ньому здійснюється оперативне керівництво лінійними працівниками в дистанції сигналізації й зв'язку. Організовується за принципом ПДЗ. Розпорядницьку станцію встановлюють у ЛАЗі при дистанції сигналізації й зв'язку, а проміжні пункти - у релейних приміщеннях і на квартирах лінійних працівників.

Постанційний зв'язок (ПЗ). Служить для переговорів працівників роздільних пунктів між собою. Забезпечує вихід каналів дорожнього зв'язку до цих пунктів. У ланцюг ПС включаються апарати чергових по станціях, тягових підстанцій і квиткових кас зупинних пунктів. Кількість апаратів не повинне перевищувати 15.

Лінійно-колійний зв'язок (ЛПЗ). Використовується для здійснення оперативного керівництва лінійними працівниками на дистанції колії й переговорів лінійних працівників між собою. Він організований в межах дистанції, за принципом ПЗ. У ланцюг ЛПЗ включаються апарати, установлювані в начальника дистанції шляхи, дорожніх і мостових майстрів, бригадирів колії, ділянки яких вимагають особливого спостереження. Також апарати ЛПЗ можуть бути встановлені в чергового по станції.

Диспетчерський зв'язок по розподілу місць на пасажирські поїзди (ДБК). По ДБК передають відомості про наявність місць у поїздах далекого прямування у квиткові каси транзитних станцій. Він організований за принципом ПДЗ.

Поїзний міжстанційний зв'язок (МЖЗ). По МЖЗ ведуть переговори чергові суміжних роздільних пунктів з питань руху поїздів. Ланцюг МЖЗ має паралельні відгалуження в усі релейні шафи на перегонах і в будки на переїздах без встановлення телефонного апарату.

Перегінний зв'язок (ПГЗ). Дає можливість лінійним працівникам, що перебувають на перегонах вести переговори із черговим по станції, з поєздним диспетчером, а також з дистанцією сигналізації й зв'язку. Ланцюг ПГЗ заводять у релейні шафи автоблокування, установлені на перегонах і у вхідних сигналів, у будки на переїздах, у зупинні пункти й лінійно-колійні споруди, які включають ланцюг ЛПЗ.

Черговий по станції може з'єднувати ланцюг ПГЗ із ланцюгами ПДЗ, ЕДЗ і ЗЕМ. На станціях з кодовим керуванням при диспетчерській централізації зазначене з'єднання виконує телефоністка дільничного зв'язку за допомогою ланцюга обхідного перегінного зв'язку ОПГЗ.

Поїзний радіозв'язок (ПРЗ). Всі ділянки повинні бути обладнані поїзним радіозв'язком в KB і УКВ діапазонах. Радіозв'язок КВ – діапазону повинен забезпечувати надійний двосторонній зв'язок машиністів поїзних локомотивів: з поїзним диспетчером у межах усієї диспетчерської дільниці, із черговими найближчих станцій, що обмежують перегін, з машиністами зустрічних локомотивів і тих, що йдуть в одному напрямку, що перебувають на одному перегоні.

Зв'язок переїзду, що охороняється (Пр-зд) - призначений для переговорів чергових по станції із черговими працівниками, які обслуговують переїзди.

Ланцюги телекерування (ТУ) і телесигналізації (ТС) використовуються безпосередньо для організації оперативного керування роботою ділянки дороги.

Сигналізація, централізація і блокування (СЦБ) — комплекс технічних засобів, за допомогою яких забезпечується необхідна пропускна спроможність ділянок залізниць та безпечний рух поїздів. За допомогою пристроїв СЦБ виконують автоматичний контроль стану ділянок залізниць з метою передачі усієї інформації локомотивним бригадам та іншим працівникам залізниць. За допомогою пристроїв СЦБ можливі автоматичне регулювання руху поїздів та дистанційне керування об’єктами залізничної автоматики на станціях та перегонах.

2 Проектування кабельної лінії зв'язку на основі електричного кабелю

2.1 Організація відділкового зв'язку й ланцюгів автоматики по кабельній

лінії

Ланцюги відділкового зв'язку, що використовуються безпосередньо для організації руху поїздів і оперативного управління роботою ділянки залізниці, вводяться в численні пункти, розташовані вздовж кабельної лінії на перегонах і станціях. Схема організації зв'язку і ланцюгів СЦБ для ділянки А-Б приведена на рисунку 2.1. Ланцюги різних видів зв'язку й автоматики можуть чи заводиться шлейфом (на рисунку 2.1 такі відводи відзначені || ), чи паралельно (відзначені | ). Введення ланцюгів шлейфом складніше і вимагає наявності більшого числа жил у кабелі відгалуження, однак має експлуатаційні переваги, оскільки дозволяє робити заміну пошкоджених ділянок одних видів зв'язку справними ланцюгами інших, відключати пошкоджені прилади зв'язку із збереженням нормальної роботи інших приладів, організовувати необхідні види зв'язку з місцями відновних робіт та ін.

Кола перегінного й міжстанційного зв'язку а також відгалуження ланцюгів СЦБ уводяться тільки шлейфом.

На станціях, де немає підсилювальних пунктів всі кола відділкового зв'язку уводяться в пасажирський будинок або пост ЕЦ тільки шлейфом. При наявності підсилювального пункту відгалуження від кабелю в межах станції не роблять, а необхідні кола зв'язку й автоматики передають від підсилювального пункту кабелем вторинної комутації. Окремі відгалуження не роблять також у тих випадках, коли лінійні об'єкти розташовані друг від друга на відстані менш 100 м.

Схема організації зв'язку й ланцюгів СЦБ на перегоні А-Б наведена на рисунку 2.1.

Рисунок 2.1 – Організація зв’язку і кіл СЦБ на перегоні

2.2 Вибір типу і ємності кабелю, розподіл ланцюгів по четвіркам

Для кабельних ліній, які прокладаються уздовж електрифікованих залізниць, призначених для організації телефонного зв'язку й ланцюгів СЦБ, використають низькочастотні кабелі дальнього зв'язку ТЗ (симетричні низькочастотні магістрального зв'язку).

При визначенні ємності кабелю необхідно враховувати те, що практично усі види зв'язку й автоматики вимагають 1 пару жил, за винятком СЦБ (6 пар), ПГЗ (2 пари) і ПРЗ (2 пари). У такий спосіб необхідно:

11x2 + 6x2 + 2x2 + 2x2 = 42 жил

Для задоволення перспективи розвитку на даній ділянці передбачаємо запас жил кабелю в розмірі 15% від 42, тобто:

42 + 42×0,15 = 48,3 жил

Тобто треба 49 жил або 14 четвірок.

Таким чином, для здійснення проекту вибираємо кабель ТЗПАПБПЖ 14x4x0,9 будівельною довжиною 850 м. Приведемо стислу характеристику його конструктивних елементів, виходячи з маркірування:

• призначення кабелю - ТЗ - низькочастотний кабель дальнього зв'язку;

• матеріал ізоляції жил - П - поліетилен;

• матеріал оболонки - А - алюміній;

• оболонка - П –захисна поліетиленова;

• броньований - Б - двома сталевими стрічками;

• покриття - П - поліетиленовий шланг;

• специфікація - Ж – залізничний;

• діаметр жил - 0,9мм;

• ємність - 14 четвірок;

• матеріал жил – мідь;

• тип скрутки – зірка.

Основні електричні параметри кабелю ТЗПАПБПЖ 14x4x0,9:

• електричний опір жили постійному струму – 28,5 Ом/км;

• електричний опір ізоляції – 1000 МОм/км;

• робоча ємність пари жил на частоті 0,8 кГц – 31 нФ/км;

• зовнішній діаметр – 39мм;

• маса – 2,0 т/км;

• коефіцієнт ємнісного зв'язку на будівельну довжину при частоті 0,8 кГц - 100 пФ;

• коефіцієнт загасання на частоті 0,8 кГц – 0,6 дБ/км;

• коефіцієнт загасання на частоті 150 кГц – 3,5 дБ /км;

• хвильовий опір на частоті 0,8 кГц – 620 Ом;

• хвильовий опір на частоті 150 кГц – 158 Ом;

• випробувальна напруга протягом 2 хвилин: між жилами - 1,5 кВ, між жилами й оболонкою – 2,0 кВ.

Розподіл ланцюгів по четвірках у кабелі ТЗПАПБПЖ 14х4х0,9 зведено в таблицю 2.1.

Таблиця 2.1 – Розподіл ланцюгів по четвірках у кабелі ТЗПАПБПЖ 14х4х0.9

Номер і колір четвірок	Використання пар у кабелі
1- червона	Резерв
2- синя	ДБК, ВГЗ
3- жовта	ПРЗ, ПРЗ
4- біло-синя	ЕДЗ, ПЗ
5- біло-червона	ПДЗ, ЛПЗ
6- чорна	ЗЕМ, МЖЗ
7- біло-жовта	Резерв
8- біла	Резерв
9- біло-жовта	ПГЗ, ПГЗ
10- біла	ТУ, ТС
11- біло-жовта	Пр-зд, резерв
12- біла	СЦБ, СЦБ
13- біло-жовта	СЦБ, СЦБ
14- біла	СЦБ, СЦБ

2.3 Розрахунок індуктивних впливів тягових мереж змінного струму

2.3.1 Розрахунок небезпечних впливів

Небезпечні напруги в жилах кабелю можуть виникати при аварійному і примусовому режимах роботи тягової мережі.

У курсовому проекті проводиться розрахунок небезпечних впливів тільки для примусового режиму, якщо тягова підстанція станції А живить все плече тягової мережі А-Д.

Небезпечну напругу U, яка індукується між ізольованою жилою і землею, за умови заземлення цієї жили на протилежному кінці (при паралельному зближенні) визначаємо за формулою:

,

де - кругова частота впливаючого струму, частотою 50 Гц:

рад/с;

-взаємна індуктивність між тяговою мережею і жилою кабелю на частоті 50 Гц, її значення визначаємо за наступною формулою:

,

де м – ширина зближення;

– провідність ґрунту.

I_екв – еквівалентний впливаючий струм, частотою 50 Гц, це такий струм, однаковий по всій довжині зближення і що індукує в ланцюзі зв’язку таку ж небезпечну напругу, яка виникає при дійсному розподілі струму в тяговій мережі, його значення визначаємо за наступною формулою:

,

де Iрез – результуючий струм навантаження розрахункового плеча живлення при примусовому режимі роботи тягової мережі, визначаємо за такою формулою:

,

де – число електровозів, які одночасно знаходяться в межах плеча живлення тягової мережі при примусовому режимі;

ΔU_Tcmax=8500В максимальна втрата напруги в тяговій мережі між підстанцією і найбільш віддаленим від неї електровозом, при ℓ_Т≥30км;

км – довжина плеча живлення тягової мережі при примусовому режимі роботи;

R_TC, Х_ТС – відповідно, активний і реактивний опори тягової мережі, що залежать від кількості колій на ділянці і типу підвіски контактного проводу. В роботі приймаємо значення:

R_TC=0,109 Ом/км, Х_ТС=0,276 Ом/км;

– коефіцієнт потужності електровозів;

;

K_m – коефіцієнт, що характеризує зменшення впливаючого струму, у порівнянні з навантажуючим:

,

де l_н = 0,45 км – відстань від тягової підстанції, до початку ланцюга зв'язку;

l_р = 23 км – розрахункова довжина зближення ланцюга зв'язку з тяговою мережею;

Знайдемо значення еквівалентного струму :

S – результуючий коефіцієнт екрануючої дії:

S=S_р·S_об

S_р =0,3 – коефіцієнт екрануючої дії колії при 10 м;

S_об =0,11 – коефіцієнт екрануючої дії оболонки кабелю, на частоті 50Гц;

Розрахуємо небезпечну напругу U, яка індукується між ізольованою жилою і землею:

Знайдене значення небезпечної напруги перевищує допустимого значення 200 В, тому ми повторюємо розрахунок при .

S_р =0,32 – коефіцієнт екрануючої дії колії при 20 м;

_{Висновок: розрахована напруга не перевищую 200 В,отже, продовжуємо розрахунок заважаючих впливів.}