2.3.2 Розрахунок заважаючих впливів

Розрахунок заважаючих впливів на кабельні ланцюги зв'язку проводиться при нормальному режимі роботи тягової мережі змінного струму.

Заважаючу напругу для к-тої визначальної гармоніки обчислюють за наступною формулою:

,

де рад/с, — кругова частота, к-тої гармоніки, на частоті fк=950 Гц;

Μ_к — взаємна індуктивність між контактним проводом і жилою кабелю на частоті к-тої гармоніки, обчислюється за наступною формулою:

P_к =1,035 — коефіцієнт акустичного впливу к-тої гармоніки;

η_к = — коефіцієнт чутливості телефонного кола до завад;

S_к — коефіцієнт екрануючої дії для к-тої гармоніки:

S=S_р·S_об

I_к=3,1 А – еквівалентний струм к-тої гармоніки;

Визначимо заважаючу напругу для к-тої визначальної гармоніки :

Напруга шуму, що розраховується по наведених формулах, розраховується для однієї підсилювальної ділянки. На досліджувальному плечі А-Д тягової мережі розташовується 2 підсилювальних пункти. Вважаючи, що довжини підсилювальних ділянок приблизно однакові, результуючу напругу шуму для всього ланцюга А-Д можна визначити за такою формулою:

,

де n=2 – число підсилювальних ділянок ланцюга зв'язку;

Що менше допустимого значення 1 мВ.

Так як, отриманні значення небезпечних напруг, що заважають, не перевищують норму, і обраний кабель задовольняє всім вимогам, то кабельна лінія буде організована по кабелю марки ТЗПАПБПЖ 14×4×0,9. Кабель буде прокладатися на відстані 20 м від ВВЛАБ, а від залізничної колії на відстані 40 м.

2.4 Схема відгалужень кабельної лінії

Відгалуження від магістрального кабелю виконують для введення кабелів відгалужень в службові об'єкти (пасажирські будівлі, пости ЕЦ, релейні шафи та ін.)

Основним документом для монтажу кабелю є схема відгалужень (рисунок 2.2). На ній показується розташування всіх об'єктів зв'язку, а також зроблені до них відгалуження і сполучення кабелів між собою.

Креслення схеми відгалужень доповнюється специфікацією арматур і кабелів відгалуження, де вказується їхня кількість (таблиці 2.2 і 2.3).

Відгалуження від кабельної лінії виконуються низькочастотними кабелями ТЗАПБ різної ємності (залежно від числа ланцюгів, які відгалужуються до об'єкта). Розрахунок довжин кабелів наведений в таблиці 2.2, відповідно до зближення кабельної магістралі із залізничною лінією (40 м), а також відстанню між об'єктами СЦБ і зв'язку й найближчою рейкою, також ураховуються й додаткові витрати кабелю на вигини й спайку.

Вибір необхідних кабельних арматур виробляється в таблиці 2.3. Приклад відгалуження від магістрального кабелю до релейної шафи вхідного світлофора станції через розгалудженну муфту наведений на рисунку 2.3.

Таблиця 2.2 — Розрахункова таблиця кабелів відгалуження та вторинної

комутації

Ординати об'єктів зв'язку	Тип відгалуження (об'єкт зв'язку)	Кола відгалуження, які вводяться			Число необхідних пар кабелю		Ємність і маркування вибраного кабелю		Відстань по трасі до об’єкта, м		Додаткові витрати кабелю, м		Загальна довжина кабелю, м
		Шлейфом	Паралельно
1	2	3	4	5		6		7		8		9
79000	ПЗ	ПДЗ, ЕДЗ, ЛПЗ, ЗЕМ, ДБК, ВГЗ, ПЗ, ПРЗ, ПГЗ, МЖЗ, Пр-зд, ТУ, ТС, СЦБ	–	42		2×ТЗАПБ 12×4×0,9		5		20,1		25,1
79450	ТП	ТУ, ТС	ЕДЗ, ПЗ	6		ТЗАПБ 3×4×0,9		10		20,4		30,4
80500	РШ-Вх	ПГЗ, СЦБ	ПДЗ	17		ТЗАПБ 12×4×0,9		57		4,14		61,14
82000	РШ-С	ПГЗ, МЖЗ, СЦБ	–	18		ТЗАПБ 12×4×0,9		57		4,14		61,14
82800	ПБ	Пр-зд, СЦБ, ПГЗ, МЖЗ	ЛПЗ, ПДЗ	23		ТЗАПБ 12×4×0,9		35		5,7		40,7
82815	РШ-АПС	ПГЗ, МЖЗ, СЦБ	–	18		ТЗАПБ 12×4×0,9		17		3,34		20,34
83000	РШ-С	ПГЗ, МЖЗ, СЦБ	–	18		ТЗАПБ 12×4×0,9		37		3,74		40,74
84300	РШ-С	ПГЗ, МЖЗ, СЦБ	–	18		ТЗАПБ 12×4×0,9		37		3,74		40,74
85400	РШ-С	ПГЗ, МЖЗ, СЦБ	–	18		ТЗАПБ 12×4×0,9		57		4,14		61,14
86800	РШ-Вх	ПГЗ, СЦБ	ПДЗ	17		ТЗАПБ 12×4×0,9		37		3,74		40,74
87800	ШН	ПГЗ	ЗЕМ	5		ТЗАПБ 3×4×0,9		154		8,08		162,08
88000	ЕЦ	ПГЗ, ЕДЗ, ЛПЗ, ЗЕМ, ДБК, ВГЗ, ПЗ, ПРЗ, ПГЗ, МЖЗ, Пр-зд, ТУ, ТС, СЦБ	–	42		2×ТЗАПБ 12×4×0,9		89		21,78		110,78

Таблиця 2.3 – Специфікація кабельної арматури

Ордината встановлення арматури	Тип кабельної арматури по позиціях схеми кабельної лінії
	31 (51)	32 (52)	33 (53)	34 (54)	З’єднувальна муфта		81		82
1	2	3	4	5	6		7		8
ПЗ 79000	БМ2-3(×2)	МС-30 (×2)	ГМСМ-60 (×2)	МСТ 14×12
		С-50 (×2)	С-55(×2)	Т-65
ТП 79450	БМ1-1	МС-20	ГМС-4	МСТ 14×7
		С-35	С-50	Т-65
80300					МСП-14
					С-50
РШ-Вх 80500	БМШ-2	МС-30	ГМС-7М	МСТ 14×12
		С-50	С-50	Т-65
81350					МСП-14
					С-50
РШ-С 82000	БМШ-2	МС-30	ГМС-7М	МСТ 14×12
		С-50	С-50	Т-65
ПБ 82020	БМ2-3	МС-30	ГМСМ-60	МСТ 14×12			БМШ-1
		С-50	С-55	Т-65
РШ-АПС 82815									БМ1-1
РШ-С 83000	БМШ-2	МС-30	ГМС-7М	МСТ 14×12
		С-50	С-50	Т-65
83850					МСП-14
					С-50
РШ-С 84300	БМШ-2	МС-30	ГМС-7М	МСТ 14×12
		С-50	С-50	Т-65
85150					МСП-14
					С-50
РШ-С 85400	БМШ-2	МС-30	ГМС-7М	МСТ 14×12
		С-50	С-50	Т-65
86250					МСП-14
					С-50
РШ-Вх 86800	БМШ-2	МС-30	ГМС-7М	МСТ 14×12
		С-50	С-50	Т-65
87650						МСП-14
						С-50
ШН 87800	БМ1-1	МС-20	ГМС-4	МСТ 14×7
		С-35	С-50	Т-65
ЕЦ 88000	БМ2-3(×2)	МС-30 (×2)	ГМСМ-60(×2)	МСТ 14×14
		С-50 (×2)	С-55(×2)	Т-65

2.5 Утримання кабелю під надлишковим тиском

Утримання кабелю під постійним надлишковим газовим (повітряним) тиском дозволяє:

1. контролювати герметичність оболонки кабелю і запобігати проникненню вологи в кабель при незначних пошкодженнях;

2. підвищити електричні властивості кабелю;

3. зменшити впливи кліматичних умов;

4. знаходити фізичні розриви ланцюга.

Для надлишкового тиску в кабель безперервно подається осушене повітря.

Обов’язковою умовою утримання кабелю під тиском є попередня герметизація оболонки по всій довжині кабелю, а також на вводах в підсилювальні і кінцеві пункти.

Герметизована ділянка кабелю утворює газову секцію. Практично довжину газової секції приймають рівною довжині підсилювальної ділянки, тому нагнітальні установки монтують в усіх підсилювальних і кінцевих пунктах, а всі відгалуження ізолюють газопроникними муфтами.

Таким чином, нагнітальні установки необхідно встановити в таких місцях:

1) на станції А;

2) на станції В + 6 км;

3) на станції Д;

4) на станції Ж + 3,5 км;

5) на станції К.

3 Проектування магістральної кабельної лінії зв'язку на основі

оптичного кабелю

3.1 Вибір типу і ємності оптичного кабелю

Вибір типу оптичного кабелю і його ємності здійснюється в залежності від умов прокладання на місцевості і від необхідної кількості проектованих каналів магістрального і дорожнього зв'язку, та систем передачі, що застосовуються.

Канали дорожнього і магістрального зв'язку не об'єднуються, так як вони організуються по окремих ланцюгах з використанням окремих комплектів апаратури. За таких умовах використаємо два комплекти апаратури "Сопка-3", здатна організувати по 480 каналів зв'язку кожна.

Необхідна ємність кабелю, число оптичних волокон (n_ов), визначається числом магістральних та дорожніх каналів (n_тр), застосовуваною апаратурою передачі, (числом каналів n_к, що організуються з її допомогою) і потребою у резервних оптичних волокнах — n_рез може дорівнювати 1 або 2

Число оптичних волокон для магістрального зв’язку:

Число оптичних волокон для дорожнього зв’язку:

Отже, загальна кількість оптичних волокон дорівнює 6.

Таким чином, для нормальної роботи магістральній й дорожній лінії зв'язку, можна використати кабель ОМЗКГ-10-2-0,4-8.

Характеристика конструкції кабелю: кабель магістрального зв’язку з одномодовими ОВ з профільованим осердям з центральним силовим елементом із склопластикового стержня з бронею з круглого стального дроту з ПЕ подушкою, та ПЕ захисним покриттям. Має чотири мідних жили. Застосовується для прокладання через суднохідні ріки і озера глибиною більшою 2 м, та в мерзлотних грунтах.

Технічні характеристики оптичного кабелю ОМЗКГ -10 - 2 - 0,4 - 8 :

• кількість ОВ – 8;

• коефіцієнт згасання - 0,4;

• максимальний зовнішній діаметр – 20 мм;

• розрахункова вага кабелю: 304 кг/км;

• допустиме розтягуюче зусилля – 2500 Н;

• дисперсія – 6,0 пс/нмкм;

• довжина хвилі – 1,3 мкм;

• будівельна довжина – 2000 м.

Основні характеристики системи передачі по волоконно-оптичній лінії зв'язку типу "Сопка-3":

1. ділянка зв'язку – зоновий;

2. число каналів ТЧ – 480;

3. швидкість предачі – 34,368 МБіт/с;

4. швидкість передачі по ОВ – 41 ,242 МБит/с;

5. довжина хвилі – 1,3 мкм;

6. енергетичний потенціал – 41 дБм;

7. коефіцієнт помилок – 2∙10^-8;

8. лінійний код – 5В6В (NRZ - без повернення в нуль).

3.2 Вибір джерела випромінювання, приймача випромінювання

Джерело і приймач випромінювання повинні працювати на довжині хвилі, що визначається вибраним типом ОК, тобто 1,3 мкм. Оберемо джерело і приймач випромінювання, що задовольняють даній умові. Параметри джерела випромінювання наведенні в таблиці 3.1,а приймача в таблиці 3.2.

Таблиця 3.1 – Параметри джерела випромінювання

Тип випромі-нювача (фірма виготівник)	Довжина хвилі, мкм	Вихідна потужність, мВт	Ширина спектру, нм	Час наростання імпульсу, нс	Модовий склад	Матеріал і структура	Років служби	Пороговий струм , мА
HLP 5400 (Hitachi)	1,3	6	1,0	0,5	одномодовий	InGaAsP-ДГ	105	30

Таблиця 3.2 – Параметри приймача випромінювання

Тип приймача		Спектра-льний діапазон, мкм	Час наростання імпульсу, нс	Матеріал і структура	Термін роботи, роки
	C30986EQC-02	0,9–1,7	1,5	InGaAs, p-i-n, ФД	4·105

Необхідна потужність джерела випромінювання, Рвп, визначається:

1. втратами в оптичному волокні, Ров;

2. оптичною чутливістю приймача випромінювання, Рпр;

3. втратою потужності, що визначається вибраним способом кодування лінійного сигналу, Ркод;

4. запасом потужності на компенсацію додаткових втрат, Рзап

Втрати в оптичному волокні складаються з:

1) втрат за рахунок згасання: — Р1=αl,

де l — довжина ділянки (км);

α=0,4 — коефіцієнт згасання, дБ/км;

2) втрат в нероз’єднуваних сполученнях: — Р2=(n-1)а_нс,

де n - число будівельних довжин на ділянці l;

анс =0,3 дБ - згасання в одному нероз’єднуваному сполученні;

3) втрат в роз’єднуваних сполученнях: — Р3=2арс,

де арс = 1 дБ- згасання в одному роз’єднуваному сполученні;

4) втрат при введенні та виведенні випромінювання з ОВ — Р4+Р5 дБ.

По графіку на рисунку Д.1 [1] знаходимо мінімально допустимий рівень потужності Р_пр = -38 дБм. В реальних системах оптичний приймач не може працювати тривалий час на максимально допустимому рівні потужності. Потужність сигналу, що приймається, постійно змінюється через порушення режиму роботи передавача, зміни втрат в ОВ і сполученнях і з інших причин. В результаті максимальна чутливість приймача практично не може бути реалізована. Тому приймаємо значення Р_пр= 0,6 встановленого за графіком. Тобто

Для збільшення строку служби випромінювача зменшують його пікову потужність, так як робота випромінювача при підвищених струмах накачки прискорює його деградацію. Це обчислюється відніманням 3дБ від табличного значення. Крім того, необхідно передбачити запас потужності на зміну параметрів при зміні температури довкілля, збільшення згасання лінії протягом строку служби, внаслідок старіння кабелю, збільшення числа нероз’єднуваних сполучень на лінії при ремонті та ін.

Ці можливі втрати обчислюються експлуатаційним запасом потужності, який приймають рівним Р_зап = 6дБм.

Результуючий запас Р_зап = 6дБм + 3дБм = 9дБм.

Введення енергії від випромінювача здійснюється через торець оптичного волокна з допомогою спеціальних узгоджуючих приладів. Втрати потужності, що виникають при цьому дорівнюють Р4 = 4 дБ.

Втрати потужності при виведенні випромінювання з оптичного волокна на фотоприймач складають Р5 = 0,5 дБ.

Нам відома потужність передатчика в мВт, а в формулу потрібно підставити його потужність в дБ.

Тому:

де Р0 =1 мВт

На основі викладеного вище можна записати таку нерівність:

Із цього слідує, що:

Із вище викладеного слідує, що розрахована система з обраними елементами дієздатна. При цьому довжину підсилювальної ділянки приймаємо l= 26км, на котрій буде розташовуватися 13 будівельних довжин оптичного кабелю.