Курсовые работы / Курсова робота В89. Проектування кабельних ліній зв’язку на залізницях / Курсова робота В89. Проектування кабельних ліній зв’язку на залізницях / Курсовой_10

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”

Виконав :

студент групи 3-ІІІ АТЗ

В. В. Гонтаренко

Керівник роботи:

доц. Н. А. Корольова

2011

Зміст:

Вихідні дані:

Варіант № 89

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

Рисунок 1.1 – 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 таблиці 1.

Таблиця 1.1 — Число каналів дальнього зв'язку

Види зв'язку	9
Магістральний	160
Дорожній	60

Таблиця 1.2 — Відомості про ділянку А-К

Відстань між осями станцій, км									Шири-на ріки, м
А-Б	Б-В	В-Г	Г-Д	Д-Е	Е-Ж	Ж-З	З-І	І-К
9	10	11	20	10	8	12	8	12	180

Таблиця 1.3 – Розрахункові величини електромагнітних впливів на кабельну лінію

Найменування величин	8
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

Таблиця 1.4 — Розміщення об'єктів зв'язку і СЦБ на перегоні А-Б

Ординати об'єктів		Найменування об'єктів
км	м
79	000	ЕЦ(п)
79	350	ТП(л)
80	500	РШ-Вх(л)
82	010	РШ-С(л)
82	020	П(л)
83	000	РШ-С(п)
84	300	ПБ(п)
84	310	РШ-АПС(п)
84	320	РШ-С(п)
85	250	ЧПКМ(л)
85	400	РШ-С(л)
86	800	РШ-Вх(п)
87	800	ШН(п)
88	000	ПЗ(п)

Примітки:

1 Скорочення 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.

Літера л або п, означена в дужках поруч з назвою об'єкта, означає розташування об'єкта з лівої або правої сторони залізничної колії по лічбі кілометрів.

2 Ординати об'єктів вказують відстань від кінцевого пункту кабельної магістралі.

Вступ

Перед залізничним транспортом ставляться великі задачі, зокрема: розширити впровадження на транспорті засобів автоматики, телемеханіки й автоматизованих систем керування перевезеннями і технологічними процесами; забезпечити подальше збільшення пропускної спроможності залізниць, підвищення перероблювальної спроможності сортувальних і вантажних станцій.

Магістральна мережа зв'язку країни базується на використанні кабельних, радіорелейних супутникових ліній зв'язку. Ці лінії доповнюють один одного, забезпечуючи передачу великих потоків інформації будь-якого призначення на базі використання цифрових і аналогових систем передачі. Кабельні лінії зв'язку, що володіють високою захищеністю каналів зв'язку від атмосферних впливів і різних перешкод, експлуатаційним надійністю і довговічністю є основою зв'язку країни. В даний час на мережах зв'язку країни впроваджуються оптичні кабелі, що володіють широкою смугою передачі, малим загасанням, високою перешкодозахищеністю і не потребуючі для свого виготовлення кольорових металів.

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.

У даному курсовому проекті розглядається послідовність проектування кабельної лінії зв'язку на основі електричного й оптичного кабелів.

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

Згідно ПТЕ [1] і [2], для організації відділкового оперативно-технологічного зв'язку на заданій ділянці необхідні наступні види зв'язку й автоматики:

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

2. 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, посади секціонування і пункти угруповання перемикачів.

3. Вагонно-розпорядний 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.

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

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

6. Лінійно-шляховий зв'язок (ЛПЗ). Використовується для здійснення оперативного керівництва лінійними працівниками на дистанції шляху і переговорів лінійних працівників між собою. Організований у межах дистанції, за принципом ПЗ. У ланцюг ЛПЗ включаються апарати, встановлені у начальника дистанції шляху, дорожніх майстрів, бригадирів колії, ділянки яких вимагають особливого спостереження. Також апарати ЛПЗ можуть бути встановлені у чергового по станції.

7. Диспетчерський зв'язок по розподілі місць на пасажирські потяги (ДБК). По ДБК передають зведення про наявність місць у потягах далекого прямування в квиткові каси транзитних станцій. Організований за принципом ПДЗ.

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

9. Перегінний зв'язок (ПГЗ). Він дає можливість лінійним працівникам, що знаходяться на перегонах вести переговори з черговим по станції, з энерго- і поїзним диспетчером, а також з дистанцією сигналізації і зв'язку. Ланцюг ПГЗ заводять у релейні шафи автоблокування, установлені на перегонах і у вхідних сигналів, у будки на переїздах, у пункти зупинки і лінійно-шляхові будинки, що включають ланцюг ЛПС.

10. Поїзний радіозв'язок (ПРЗ). Призначений для службових переговорів поїзного та локомотивного диспетчерів, чергових по станціях і інших працівників, пов’язаних з рухом поїздів, з машиністами локомотивів, а також машиністів зустрічних локомотивів між собою. Користуючись радіозв’язком диспетчер може більш оперативно керувати рухом поїздів, передавати локомотивним бригадам вказівки про зміну швидкості, уточнювати місце розташування поїзда на перегоні, з’ясовувати причини його затримки і проводити інші заходи щодо введення в графік поїздів, що спізнюються.

11. Зв'язок охоронюваного переїзду (Пр-зд). Призначений для переговорів чергових по станції з черговими працівниками, що обслуговують найближчі до станції переїзди.

12. Ланцюга телекерування (ТУ). Для управління машинами та механізмами на відстані за допомогою засобів електро або радіозв’язку.

13. Ланцюга телесигналізації (ТС). Для одержання інформації про стан контрольованих об’єктів та об’єктів керування, що мають ряд можливих дискретних станів, методами та засобами телемеханіки.

14. Ланцюга СЦБ. Сигналізація, Централізація, Блокування. Регулюють та забезпечують слідування поїздів по перегонам та проміжним станціям.

2 Проектування кабельної лінії зв'язку на основі електричного кабелю

2.1 Організація зв'язку та 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, 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.

Ланцюги перегінного і міжстанційного зв'язку вводяться тільки шлейфом.

На станціях, де немає підсилювальних пунктів, всі ланцюги відділового зв'язку вводяться в пасажирський будинок або пост ЕЦ тільки шлейфом.

За наявності підсилювального пункту відгалуження від кабелю в межах станції не роблять, а необхідні ланцюги зв'язку і автоматики передають від підсилювального пункту кабелем вторинної комутації.

Окремі відгалуження від основного кабелю не робляться в тих випадках, коли лінійні об'єкти знаходяться один від іншого на відстані менше 100 м. В цих випадках встановлюється один загальний відпай від кабелю і відгалуження закінчується на найближчому з об'єктів. Для передачі необхідних ланцюгів до другого об'єкту прокладається кабель вторинної комутації.

Відгалуження ланцюгів СЦБ здійснюється завжди шлейфом.

2.2 Вибір типу ємності кабелю, розподіл ланцюгів по четвіркам

Для кабельних ліній, що прокладаються вздовж електрифікованих залізниць, призначених для організації відділового ОТЗ і кіл СЦБ, використовують низькочастотні кабелі дальнього зв'язку у ТЗ з пористою поліетиленовою ізоляцією в алюмінієвій і поліетиленовій оболонках: ТЗПАП, ТЗПАПБП. ТЗПАПБПЖ (для прокладання вздовж залізниць, що електрифіковані змінним струмом), ТЗПАКП.

Практично усі види зв'язку й автоматики вимагають 1 пару проводів, за винятком СЦБ(6 пар), ПГС(2 пари) і ПРС(2 пари), та необхідна сумарна кількість жил повинна дорівнювати:

11x2 + 6x2 + 2x2 + 2x2 = 42.

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

42 + 42×0,15 = 48,3 жил чи 13 четвірок.

Таким чином для здійснення проекту можна вибрати кабель ТЗПАПБПЖ 14x4x0,9. Приведемо стислу характеристику його конструктивних елементів, виходячи з маркірування:

• область застосування – ТЗ – телефонний, низькочастотний кабель міського зв'язку;

• матеріал ізоляції жил – П – поліетилен;

• матеріал оболонки – А – алюмінієва вологозахисна;

• покриття – П – поліетиленовий шланг;

• вид броні – Б – броня із двох стальних стрічок;

• покриття – П – поліетиленовий шланг;

• специфікація – Ж – залізничний;

• кількість модулів в кабелі – 14;

• кількість жил в одному модулі – 4;

• діаметр кожної жили – 0.9 мм.

Таблиця 2.1 – Розподіл ланцюгів зв’язку і СЦБ по четвірках

Номер і колір четвірок	Використання пар у кабелі
– червона	Резерв
– синя	ДБК, ВГЗ
– жовта	ПРЗ, ПРЗ
– біло-синя	ЕДЗ, ПЗ
– біло-червона	ПДЗ, ЛПЗ
– чорна	ЗЕМ, МЖЗ
– біло-жовта	Резерв
– біла	Резерв
– біло-жовта	ПГЗ, ПГЗ
– біла	ТУ, ТС
– біло-жовта	Пр-зд, резерв
– біла	СЦБ, СЦБ
– біло-жовта	СЦБ, СЦБ
– біла	СЦБ, СЦБ

Перелік основних електричних характеристик кабелю ТЗПАПБПЖ 14x4x0.9 [2]:

• електричний опір жили постійному струму – 28.5 Ом/км;

• електричний опір ізоляції – 10000 МОм∙км;

• робоча електрична ємність пари жил на частоті 0.8 кГц, не більше

• 36 нФ/км (однорідних кабелів з неекранованими четвірками); 38 нФ/км (інші кабелі);

• зовнішній діаметр – 40 мм; маса – 2.03 т/км;

• коефіцієнт ємнісного зв’язку четвірок на частоті 0.8 кГц кабелю довжиною 425 м – 260 пФ;

• коефіцієнт ємнісної асиметрії між жилами основних кіл і заземленням на частоті 0.8 кГц кабелю довжиною 425 м – 1000 пФ;

• коефіцієнт загасання на частоті 0.8 кГц – 0.6 дБ/км;

• коефіцієнт загасання на частоті 150 кГц – 3.7 дБ/км;

• хвильовий опір на частоті 0.8 кГц – 588 Ом;

• хвильовий опір на частоті 150 кГц - 144 Ом;

• дослідна змінна напруга частотою 50 Гц протягом 2 хвилин – 0,7 кВ;

Рисунок 2.2.1 – Розцвічення та нумерація четвірок у кабелі ТЗПАБП

2.3 Розрахунок індукованих впливів тягових мереж змінного струму

Кабельні лінії зв'язку, побудовані з використанням електричних кабелів, наражаються на небезпечні заважаючі магнітні впливи тягової мережі змінного струму.

Найбільш ефективною мірою захисту від небезпечних і заважаючих впливів є віднесення кабельної лінії від тягової мережі. Розрахунок впливу виконується на гальванічно не роздільному ланцюзі, в якому немає фізичного розриву провідників, за допомогою трансформаторів або інших приладів.

2.4 Розрахунок небезпечних та заважаючих впливів тягової мережі змінного струму на електрокабельну лінію

Небезпечні напруги в жилах кабелю можуть з’явитися в аварійному (коли контактний провід замкнеться на землю або рейки) і примусовому (при недовгому відключенні однієї з тягових підстанцій) режимах тягові мережі.

В курсовому проекті проводимо розрахунок небезпечних впливів тільки для примусового режиму, коли тягова підстанція, а живить все плече тягової мережі АД.

Тягова мережа змінного струму наводить напругу у всіх жилах кабелю, однак, найбільша напруга буде виникати в самої довгої гальванічно нерозділеного ланцюга. Такий ланцюг й є підсилювальною ділянкою.

Небезпечна напруга U, що індукує між ізольованою жилою й землею, за умови заземлення цієї жили на протилежному кінці (у цьому випадку величина напруги максимальна).

Провідність ґрунту =40 мСм/м;

Ширина зближення 10 км; двоколійна ділянка.

Ширина наближення а у м рівняється 10:

м

Провідність землі в См/мм визначається по таблиці 3 відповідно до варіанта й рівняється 25·10^-3 См/м. Частота тягового струму f дорівнює 50 Гц.

Гц, См/м м.

Взаємна індуктивність між тяговою мережею й жилою кабелю на частоті 50 Гц.

Її значення може бути обчислене приблизно за допомогою формули наведеної нижче:

, Гн/км,

М=10^-4· Гн/км

Активний і реактивний опори тягової мережі , залежать від кількості шляхів на ділянці й типу підвіски контактного проведення. У даній курсовій роботі прийняті наступні значення: ,

.

Коефіцієнт потужності електровозів, дорівнює 0.8, a дорівнює 0.6

Максимальна втрата напруги в тяговій мережі між підстанцією й найбільш віддаленим від її електровозом:

при 1т>30 км то дорівнює 8500 В;

при 15 км <1т<30 км дорівнює 5500 В;

при 1т<15 км то рекомендується прийняти m=1 ,Ірез=300 А;

В

Число електровозів, які одночасно перебувають у межах плеча , m вибирається відповідно до номера варіанта по таблиці на сторінці 6 [1]:

Результуючий струм навантаження розрахункового плеча живлення тягової мережі при примусовому режимі роботи тягової мережі, Ірез (А):

, А,

А

Відстань від тягової підстанції, до початку ланцюга зв'язку (км), відстань на станції А між ТП і ПЗ або ЭЦ,.Так як ордината ТП на ст. А для варіанта вибирається по таблиці 4 сторінці 7 [1],і ордината ЭЦ для тих же умов дорівнює 79 км 000 м, то одержуємо .(км):

км

Розрахункова довжина наближення ланцюга зв'язку з тяговою мережею, відповідає відстані від початку ланцюга ст. А до найближчого проміжного підсилювача,.(км)

км

Довжина плеча живлення тягової мережі при примусовому режимі роботи, ,(км) Обчислюється за таблицею 2 сторінка 6 відповідно до варіанта. Відстань між станціями А-Б=9, Б-В=11, В-Г=11, Г-Д=18.

км

Коефіцієнт, що характеризує зменшення струму, що впливає, у порівнянні із навантажуючим,

;

.

Значення еквівалентного струму, що впливає, частотою 50 Гц, однаковий по всій довжині наближення, що індукує ланцюга зв'язку така ж небезпечна напруга, що виникає реальному розподілу струму в тяговій мережі. (А)

А

Значення коефіцієнта екрануючої дії, Sp беремо з таблиці Б.2 сторінка 33. [1]:

.

Так як:

Вибрана марка кабелю ТЗПАПБЖ 14x4,

Діаметр жил 0.9 мм,

Отже значення коефіцієнта екрануючої дії оболонки кабелю на частоті 50 Гц :

.

Результуючий коефіцієнта екрануючої дії, S:

.