Системы связи с подвижными объектами

РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТРАНСПОРТА (МИИТ)

Одобрено кафедрой
«Железнодорожная автоматика, телемеханика и связь»

Протокол № от 20 г.

Автор: Кнышев И. П.

Курсовой проект

СИСТЕМА ПОЕЗДНОЙ ДИСПЕТЧЕРСКОЙ СВЯЗИ НА УЧАСТКЕ
ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

по дисциплине

Системы связи с подвижными объектами

Уровень ВО: Специалитет

Форма обучения: Заочная

Курс: 6

Специальность/Направление: 23.05.05 Системы обеспечения движения
поездов (СДс)

Специализация/Профиль/Магистерская программа: Телекоммуникационные
системы и сети железнодорожного транспорта (СТ)

Москва

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень использованных сокращений 3

Перечень использованных обозначений 4

Введение 5

• 1 Общие положения 6

• 1.1 Цель курсового проекта 6

• 1.2 Задание на курсовой проект 6

• 1.3 Содержание и объем курсового проекта 6

• 2 Методические указания по выполнению курсового проекта 8

• 2.1 Общие указания 8

• 2.2 Краткие теоретические сведения 8

• 2.3 Исходные данные 16

• 2.3.1 Исходные данные для расчета кабельного участка сети ПРС 16

• 2.3.2 Исходные данные для расчета канала радиосвязи 17

• 2.4 Методические указания по расчету кабельной линии 20

• 2.4.1 Расчет требуемого числа ПЦК 20

• 2.4.2 Определение пропускной способности проектируемой ВОЛС 21

• 2.4.3 Определение потерь в оптическом тракте 23

• 2.4.4 Расчет проектной длины регенерационного участка 24

• 2.5 Методические указания по расчету радиоканала 27

• 2.5.1 Определение высоты установки стационарной антенны 32

• 2.5.2 Определение дальности связи в канале РВ – РВ 33

• 2.5.3 Определение дальности связи в канале РВ – РН 33

Литература 34

Приложение 1 35

Приложение 2 37

Приложение 3 39

Приложение 4 41

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Врас – расчетная скорость передачи в системе;

D(λ) – удельная хроматическая дисперсия ОВ, с/(нм·км);

Lпер= Rпер – длина перегона между станциями;

Lру – длина регенерационного участка;

Lуч – длина проектируемого участка;

ΔF_прг – требуемая полоса пропускания ОВ на перегоне;

ΔF_уд – удельная полоса пропускания ОВ, Гц·км;

ΔF_STM – ширина спектра сигнала потока STM;

n_тлг – число телеграфных каналов связи;

nтлф – число телефонных каналов связи;

NПЦК – требуемое число ПЦК в системе;

N0 – проектируемое число ПЦК в системе;

NОУ – число оптических усилителей на перегоне;

• α – коэффициент затухания ОВ, дБ/км
• τ – результирующая дисперсия ОВ;
• τхр – хроматическая дисперсия ОВ, с/км,

Δλ – ширина спектра оптического излучения источника, нм;
λ – рабочая длина волны оптического излучения.

ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина «Эксплуатация технических средств обеспечения движения
поездов» (ЭТСОДП) является одной из основополагающих в изучении
устройства связи и других систем передачи информации на железнодорожном
транспорте. Задача дисциплины ЭТСОДП - изложить в доступной форме и
научить использовать основные понятия, положения и характеристики
разделов: электрическая проводная связь, телефонная связь, многоканальная
связь, оперативно-технологическая связь, телеграфная связь и передача данных,
радиосвязь. Курсовой проект является завершающим этапом освоения и
систематизации материала по дисциплинеЭТСОДП.

В курсовом проекте рассматривается организация сети поездной
диспетчерской связи, включающей каналы кабельной линии связи и каналы
радиосвязи. Попутно рассматриваются также некоторые вопросы организации
других сетей связи различного уровня: телефонной связи, телеграфной связи и
передачи данных.

В данных методических указаниях изложены основные теоретические
сведения и соотношения, необходимые для выполнения расчетов, приведен
алгоритм выполнения курсового проекта, требования по оформлению отчета
(пояснительной записки - ПЗ) и чертежа структурной схемы (СхС). Изложена
последовательность выполнения расчетов и указана необходимая для работы
литература.

В приложениях даны образцы оформления титульного листа, листов
задания и содержания для пояснительной записки, а также примеры расчета
радиоканалов.

• 1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  • 1.1. Цели курсового проекта

Курсовой проект ставит цели систематизировать, закрепить и углубить
теоретические знания студентов, привить навыки применения этих знаний при
решении практических задач по проектированию, организации и эксплуатации
систем связи на железнодорожном транспорте. Это достигается в процессе
разработки структурных схем, обоснования, выбора и расчета параметров и
характеристик проектируемых систем связи.

При выполнении курсового проекта в соответствии с индивидуальным
заданием (исходными данными) студент должен продемонстрировать умение
пользоваться основными положениями и расчетными соотношениями по разделам
дисциплин: «Теория передачи сигналов», «Эксплуатация технических средств
обеспечения движения поездов», используя знания, полученные на аудиторных
занятиях, а также учебную, методическую и справочную литературу.

• 1.2. Задание на курсовой проект

Каждый студент должен выполнить курсовой проект на тему «Система
поездной диспетчерской связи на участке железной дороги» в соответствии
с индивидуальным заданием, форма которого приведена в Приложении 1, и
исходными данными из раздела 2.3.

В проекте необходимо разработать структурную схему и рассчитать
необходимые параметры сети диспетчерской поездной связи, включающей
определение структуры и параметров кабельной линии связи и канала
радиосвязи.

• 1.3. Содержание и объем курсового проекта

Курсовой проект состоит из описательной и расчетной составляющих.
Описательная часть включает в себя обоснование выбранной в соответствии с
индивидуальным заданием структурной схемы системы связи, сделанное с
использованием данных методических указаний, рекомендованной и иной
литературы. В расчетной части приводятся математические выражения и
результаты выполнения расчетов. В проекте должны быть приведены
используемые или рассчитанные графики, рисунки, структурные и
функциональные схемы сетей связи и отдельных устройств.

Пояснительная записка (ПЗ) курсового проекта, объемом не менее 25
страниц текста, должна содержать:

Титульный лист (Приложение 2);

Содержание (Приложение 3);

Индивидуальное задание (Приложение 1);

Введение;

Основную часть, включающую в себя:

• – описание проектируемой системы связи и её места в общей сети связи
  ОАО «РЖД»;
• – структуру и расчет кабельной цифровой сети связи;
• – структуру и расчет параметров канала поездной радиосвязи;

Заключение;

Список литературы.

К пояснительной записке прилагается чертеж структурной схемы (СхС)
спроектированной диспетчерской сети поездной радиосвязи.

• 2 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ
  КУРСОВОГО ПРОЕКТА И ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ
  СООТНОШЕНИЯ

• 2.1 Общие указания

Данные методические указания предлагают основные пути выполнения
курсового проекта. Студенты могут выбирать иные методы решения задач,
поставленных в курсовом проекте, приводящие к правильному результату.

В разделах курсового проекта должно бытьотражено следующее.

В Содержании перечисляются в соответствующем порядке пункты
выполненного проекта с указанием номеров страниц.

Во Введении необходимо обосновать возможность и целесообразность
применения проектируемых систем связи на железнодорожном транспорте,
используя материал дисциплин «Теория передачи сигналов», «Эксплуатация
технических средств обеспечения движения поездов»и другие источники, а
также указать задачи, которые необходимо решить в курсовом проекте.

В Основной части следует привести:

• 1) классификацию систем связи на железнодорожном транспорте по

иерархическому и функциональному принципам;

• 2) общие принципы построения систем связи и особенности

диспетчерских систем;

• 3) результаты проектирования кабельной линии связи;
• 4) результаты проектирования канала поездной радиосвязи.

В Заключении следует привести обобщающие выводы по результатам
проектирования, отметить, в чем преимущества спроектированной сети связи,
указать пути повышения эффективности отдельных каналов и всей системы связи в
целом.

В Списке литературы необходимо привести рекомендованную,
дополнительную и иную литературу, которая была использована в курсовом
проектировании.

К пояснительной записке необходимо приложить структурную схему
спроектированной системы связи, выполненную в виде чертежа с соблюдением
требований ЕСКД (ГОСТ 2.105-95; ГОСТ 2.701-2008, ГОСТ 2.702-75, ГОСТ
2.710-81; ГОСТ 2.721-74 и др.).

• 2.2 Краткие теоретические сведения

Сети (системы) связи предназначены для передачи речевых сообщений
(телефонные каналы), текстовых сообщений (телеграфные каналы), обмена
данными (каналы ПДИ), мультимедийных сигналов и др., и подразделяются на
аналоговые и цифровые.

На железнодорожном транспорте системы связи исторически строились на
основе кабельных (на ранних этапах – воздушных) линий связи с металлическими
жилами, объединенными в симметричные пары и четверки, и аналогового
оборудования многоканальной передачи с частотным уплотнением каналов.

Передача речевых сообщений в аналоговых сетях связи осуществляется
по каналам тональной частоты (ТЧ) с полосой пропускания 0,3 … 3,4 кГц. Этот
тип канала является основой построения многоканальных систем связи
(например, аппаратура К-60П).Его используют не только для передачи речевых,
но и телеграфных сигналов, предварительно осуществив их уплотнение
(например, аппаратурой ТТ-48 или ТТ-144) так, что по одному каналу ТЧ
можно передавать до 24независимых телеграфных сообщений со скоростью 50
Бод ¹ (ТТ-48) или со скоростью 200 Бод (ТТ-144). Каналы ПДИ также
организуются на базе каналов ТЧ, при этом для одного канала ПДИ со
скоростью передачи 1200 Бод необходим один канал ТЧ.

В цифровых системах связи аналоговые сигналы дискретизируются с
частотой 8 кГц и квантуются в амплитудном квантователе с 8-разрядным
представлением отсчетов, образуя цифровой поток со скоростью 64 кбит/с –
поток Е0. Этот поток включает также сигналы взаимодействия и управления
автоматических телефонных станций (АТС), обеспечивающих работу в режиме
2B+D. Канал, предназначенный для передачи таких сигналов, называется
основным цифровым каналом (ОЦК). Объединение 32 ОЦК (30
информационных каналов и 2 служебных канала) в единый цифровой канал со
скоростью передачи 2048 кбит/с называется первичным цифровым каналом
(ПЦК), а поток, который по нему передается – поток Е1. Такой канал является
основным элементом построения многоканальных цифровых сетей связи.

В цифровых системах связи передача телеграфных и SMS-сообщений
осуществляется по специальным низкоскоростным каналам, ОЦК или ПЦК.
При этом в кабельных сетях для согласования и уплотнения используется
специальная аппаратура (например, АТ-ТТ-144, ВЕКТОР-ВТ и др.).

В цифровых системах связи каналы ПДИ реализуются на основе ОЦК,
ПЦК и более скоростных каналов или потоков – Е2, Е3, Е4 и др.

Всю совокупность сетей связи ОАО «РЖД» (транспортный сегмент)
можно подразделить на технологическую (технологический сегмент) и
коммерческую (коммерческий сегмент) составляющие (см. рис. 2.1).

По уровням иерархии технологический сегмент сети связи ОАО «РЖД»
подразделяется на магистральную, региональную (дорожную) и станционную
(местную) сети связи (см. рис. 2.2).

Магистральная сеть связи (телефонная, телеграфная и передачи данных)
предназначена для обеспечения связью руководства ОАО «РЖД» со своими
филиалами (дорогами, службами, предприятиями и др.), а также железных
дорог и других филиалов и подразделений ОАО «РЖД» между собой.

Дорожная (региональная) сеть связи (телефонная, телеграфная и
передачи данных) предназначена для обеспечения связью руководства дороги с
участками, крупными станциями и другими подразделениями, а также
участков, станций, служб и подразделений дороги между собой.

¹ Бод – единица скорости передачи в системах телеграфирования; 1 Бод = 1 посылка/сек.

Местная связь (как правило, телефонная) предназначена для
обеспечения связью работников железнодорожного транспорта в пределах
станции и примыкающих перегонов. Реализуется на базе центра коммутации
(АТС), местных линий связи и абонентских терминалов (телефонных аппаратов).

Сети связи ОАО «РЖД»
(Транспортный сегмент)

Рисунок 2.1 – Структура сети связи ОАО «РЖД»

По функциональному назначению сети связи подразделяются на:

^ сети оперативно-технологической связи - ОТС;

^ общетехнологической связи - ОбТС;

^ сети передачи данных - СПД.

Дорожная сеть ОТС (ОТС Д) предназначена для обеспечения процесса
управления движением поездов, организации перевозочного процесса,
содержания железнодорожной инфраструктуры и информирования пассажиров
в пределах дороги.

Станционная сеть ОТС (ОТС С) предназначена для управления
эксплуатационной работой в пределах железнодорожных станций и
примыкающих перегонов.

В состав сети ОТС входят следующие виды связи:

^ диспетчерские связи;

^ постанционная связь;

^ перегонная связь;

^ межстанционная связь;

^ станционная распорядительная связь;

^ связь с охраняемым переездом;

^ стрелочная телефонная связь;

а) магистральная связь, – центральный магистра ый узел связи (ЦСС г. Москва);
о – магистральный узел св (в управлениях дорог);

N

А1

А2

Аi

в) местная связь

Рисунок 2.2. – Классификация сетей связи ОАО «РЖД»

б) дорожная (региональная) связь

^ связь с местом аварийно-восстановительных работ;

^ централизованная интегрированная система связи для информирования
пассажиров, оповещения работающих на железнодорожных путях и
парковой станционной связи.

К диспетчерским сетям связи относятся:

• ■ поездная диспетчерская связь (ПДС);
• ■ энергодиспетчерская связь (ЭДС);
• ■ линейно-путевая связь (ЛПС);
• ■ связь локомотивного диспетчера (ЛДС);
• ■ вагонно-распорядительная диспетчерская связь (ВДС);
• ■ маневровая диспетчерская связь маневрового диспетчера участка;
• ■ диспетчерская связь для управления маневровой и грузовой
  деятельностью Центра управления местной работой (ЦУМР);
• ■ служебная диспетчерская связь службы сигнализации,
  автоматизации и блокировки (ШЧ);
• ■ служебная диспетчерская связь службы железнодорожной
  электросвязи (РЦС).

Постанционная связь предназначена для служебных переговоров
работников станций, остановочных пунктов, разъездов между собой и с
работниками железной дороги через междугородный коммутатор.

Перегонная связь предназначена для ведения переговоров работников,
находящихся на перегоне, с дежурными по станциям и остановочным пунктам,
ограничивающими перегон, поездным и энергодиспетчером, диспетчерами ПЧ,
ШЧ, РЦС.

Межстанционная связь предназначена для ведения служебных
переговоров между дежурными смежных железнодорожных станций, разъездов
и обгонных пунктов.

Станционная распорядительная связь предназначена для ведения
служебных переговоров оперативного руководства технологическими
процессами работы станции.

Связь с охраняемым переездом предназначена для ведения служебных
переговоров дежурного по переезду с дежурным по станции.

Стрелочная телефонная связь предназначена для ведения служебных
переговоров дежурного по станции со стрелочными постами.

Связь с местом аварийно-восстановительных работ предназначена для
связи центра управления эксплуатационной деятельностью, ДНЦ и ДСП с
работниками железнодорожного транспорта при проведении аварийно-
восстановительных работ.

Централизованная интегрированная система связи для информирования
пассажиров, оповещения работающих на железнодорожных путях и парковой
станционной связи предназначена для:

• > информирования пассажиров на станциях и остановочных пунктах;
• > оповещения работающих на железнодорожных путях перегонов и
  станций;
• > передача команд, сообщений и ведение переговоров руководителей
  технологических процессов с работниками, находящимися на территории
  парков, и работников между собой (двухсторонняя парковая связь);
• > экстренной связи пассажиров со справочными и др. службами,

полицией, МЧС, медицинскими учреждениями.

Важнейшие сети связи, с помощью которых, в частности,

осуществляется процесс управления перевозочным процессом, строятся по
диспетчерскому принципу. Сеть диспетчерской связи должна отвечать
следующим требованиям:

• • наличие в сети командира (диспетчера или дежурного), руководящего
  всеми переговорами;
• • простая и быстрая процедура установления соединения (нажатием кнопки
  или голосом);
• • исключение потери вызова при установлении соединения;
• • симплексный режим работы «говорит один – слушают все»;
• • полный приоритет командира при установлении соединения и ведении
  переговоров;
• • передача сигналов контроля (подтверждения) посылки вызова и его приема;
• • громкоговорящий прием у командира;
• • документально утвержденный перечень абонентов данной сети и
  регламент переговоров;
• • отсутствие соединений с сетями связи общего пользования;
• • высокое качество и надежность связи.

Типичной и широко используемой на железнодорожном транспорте
является диспетчерская система поездной радиосвязи (ПРС), строящаяся по
радиопроводному принципу. Обязательное наличие и перечень абонентов ПРС
определяются Правилами технической эксплуатации железнодорожного
транспорта [1]. Возможная схема организации ПРС с использованием линейных
каналов в кабельных сетях цифровых систем связи приведена на рис. 2.3.

Особенностью ряда систем связи на железнодорожном транспорте (в частности,
системы ПРС) является наличие канала радиосвязи для обмена информацией между
машинистом локомотива и работниками инфраструктуры: поездным диспетчером,
дежурными по станции, паркам, депо, бригадирами ремонтников и др.

В структурной схеме ПРС (см. рис. 2.3) стационарные радиостанции РС
располагаются на железнодорожных станциях и иных разделительных пунктах и
имеют пульты управления, с помощью которых дежурные по станции (ДСП) могут
устанавливать связь с машинистами (ТЧМ) локомотивов через возимую
радиостанцию РВ (радиосвязь РС – РВ). Пульт поездного диспетчера (ДНЦ) через
цифровую распорядительную коммутационную станцию ОТС-Ц и мультиплексор
MUX подключен к цифровой кабельной линии связи, по которой передаются n
цифровых потоков Е1 со скоростью 2048 кбит/с. Один из этих ПЦК включает
основные цифровые каналы (ОЦК), предназначенные для ПРС, и на каждой станции
мультиплексоры MUX выделяют этот ПЦК из суммарного потока. Выделенный
поток Е1 подаётся на цифровую исполнительную коммутационную станцию ОТС-Ц,

которая выделяет нужный ОЦК и по четырехпроводной линии передает его на
радиостанцию РС.

При нецелесообразности выделения потока Е1 (малодеятельные
станции, остановочные пункты, переезды и т.п.), для подключения РС к каналу
используют аналоговое ответвление от ближайшей станции с выделением
потоков на устройстве сопряжения ПУ-ВЧ (например, ПУ-2000М). Схема
такого подключения показана на рис. 2.3.

Территориально ДНЦ и дежурный электромеханик связи находятся в
едином диспетчерском центре управления (ЕДЦУ), расположенном в
Управлении железной дороги.

В одном из узлов связи располагается сервер единой системы
мониторинга и администрирования (ЕСМА) и автоматизированное рабочее
место (АРМ) электромеханика, обеспечивающего контроль состояния и
конфигурирование всей цифровой кабельной сети связи.

Основные сведения по организации, проектированию и эксплуатации
сетей связи на железнодорожном транспорте можно найти в ряде учебников [2,
3 и др.], других изданиях и Интернет-источниках.

Ст. 2

Ст. 1

дежурный
электромеханик

дни

Распорядится ьнал
коммутационная
станция ОТС-Ц

El

ЕДЦУ

MUX

MEI

Исполнительная
коммутационная
станция ОТС-Ц

Исполнительная
коммутационная
станция ОТС-Ц

El

Ei

MUX

ЩЕ1

MUX

АРМ
электромеханика
ЛАЗа

Сервер
ЕСМА

Схема
сопряжения

ЛИС

Рисунок 2.3. – Схема организации ПРС с линейными каналами в цифровых кабельных сетях

15

• 2.3 Исходные данные

  • 2.3.1 Исходные данные для расчета кабельного участка сети ПРС

Условная схема части сети связи железной дороги с дорожным (ДУ) и
региональными (РУ) узлами связи, а также промежуточными станциями (С),
приведена на рис. 2.4.

С1 … СN3

Рисунок 2.4. – Условная схема части сети связи железной дороги

В соответствии со значениями двух последних цифр шифра по табл. 2.1,
табл. 2.2 и табл. 2.3 студент должен выбрать участок для расчета, его длину,
количество промежуточных станций, необходимое количество каналов связи на
участке и тип оптического кабеля, используемого на участке. Полученные
значения необходимо внести в Задание (см. Приложение 1).

Исходные данные по участку

Таблица 2.1

Исходные данные по каналам

Таблица 2.2

Типы оптического кабеля Таблица 2.3

• 2.3.2 Исходные данные для расчета канала радиосвязи

Исходные данные для расчета канала радиосвязи каждый студент
выбирает в соответствии с двумя последними цифрами шифра по таблицам
2.4 – 2.7 и приведенным ниже данным. Полученные значения исходных данных
заносятся в соответствующие таблицы Задания (см. Приложение 1).

Характеристика участка железной дороги Таблица 2.4

Надежность канала связи Таблица 2.5

Тип стационарной антенны выбирается из табл. 2.6, а высота её
установки h1 определяется при расчете.

Тип кабеля снижения (фидера) стационарной антенны выбирается из
табл. 2.7, а его длина l1 = h1 + (10…20)м; вначале расчета ориентировочно
принимается равной l1 = 20 м.

Типы антенн радиостанций Таблица 2.6

Типы трассы на участке и кабеля радиостанции Таблица 2.7

Высота установки антенны локомотивной радиостанции hРВ = 5 м.

Длина фидера локомотивной антенны lРВ = 4 м.

Тип стационарной радиостанции РС и возимой (локомотивной) РВ
определяется по последней цифре шифра²:

– четная цифра – РВС-1;

– нечетная цифра – РЛСМ-10.

Параметры радиостанций:

– максимальная мощность передатчика: РВС-1 – 10 Вт, РЛСМ-10 – 10 Вт
(режим повышенной мощности – 15 Вт);

– выходное сопротивление передатчика – 50 Ом;

– входное сопротивление приемника– 50 Ом.

У носимой радиостанции высота антенны h_РН = 1,5 м, а длина фидера – l₂ = 0 м.
Коэффициент усиления антенны носимой радиостанции G_РН = –2дБ. Мощность
передатчика носимой радиостанции – 2 Вт.

Характеристика трассы для носимых радиостанций выбирается по
предпоследней цифре шифра²:

– четная цифра – трасса открытая;

– нечетная цифра – трасса закрытая.

Скорость движения поездов на проектируемом участке определяется по
остатку от деления последней цифры шифра на 3:

– если остаток 0, то скорость до 120 км/час;

– если остаток 1, то скорость больше 120 км/час;

– если остаток 2, то скорость больше 160 км/час.

Количество путей на участке определяется по разности двух последних
цифр шифра:

– если разность цифр четная², то участок двухпутный;

– если разность цифр нечетная, то участок однопутный.

Направление распространения радиоволн и трасса железной дороги:
–совпадают при четной предпоследней цифре шифра²;

– не совпадают при нечетной предпоследней цифре шифра.

²Цифру 0 считать чётной.

• 2.4 Методические указания по расчету кабельной линии

  • 2.4.1 Расчет требуемого числа ПЦК

По оптоволоконной кабельной линии, содержащей от 4 до десятков и
сотен одномодовых (ООВ) или многомодовых (МОВ) оптических волокон,
одновременно могут передаваться различные типы первичных сигналов:
телефонные, телеграфные, ПДИ, телевизионные и др., и различных
иерархических уровней: магистральной, дорожной и межстанционной связи.

В курсовом проекте будем считать, что телефонные сигналы с помощью
аналого-цифрового преобразования в телефоне, на автоматической телефонной
станции (АТС) или ином коммутаторе преобразуются в поток Е0 (ОЦК). Для
передачи телеграфных сигналов используется аппаратура уплотнения каналов
типа АТ-ТТ-144, обеспечивающая передачу до 144 телеграфных каналов в
одном ПЦК. Для передачи сигналов ПДИ используются ОЦК, причем для
одного канала ПДИ требуется один канал ОЦК.

По исходным данным: числу телефонных каналов – n_тлф и числу
телеграфных каналов – n_тлг необходимо определить требуемое число ПЦК в
проектируемой системе связи.

Для организации n_тлф телефонных каналов скорость передачи
информации В_тр по волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) должна
удовлетворять условию:

Втр ≥ nтлф∙64, кбит/с,

что потребует N_тлф = ext[В_тр/2048] ПЦК, где функция ext[x] округляет х до
ближайшего целого числа, большего или равного х.

Для передачи n_тлг телеграфных каналов в системе связи потребуется
выделитьNтлг = ext[nтлг/144] ПЦК.

В проектируемой системе связи необходимо предусмотреть
возможность организации сети передачи данных для межстанционной и
перегонной связи. Они организуются по каналам Е0 и для обеспечения этого
вида связи достаточно иметь Nспд = 1…2 ПЦК. Кроме того, для обеспечения
телефонной связи работников на перегоне с ДСП и другими должностными
лицами на станции параллельно с кабелем ВОЛС прокладывается кабель с
металлическими жилами, к которому работник на перегоне имеет возможность
подключиться и установить связь.

В кабеле проектируемой ВОЛС должны быть также предусмотрены
каналы для магистральной и дорожной сетей связи. Для этого, при
проектировании необходимо заложить N_мс и N_дс ПЦК магистральной и
дорожной связи соответственно. На более напряженном участке ДУ – РУ2
необходимо выбрать значения N_мс = (5…10) и N_дс = (2…5) ПЦК, а для участков
РУ2 – РУ3 и РУ2 – РУ4 Nмс = (2…4) и Nдс = (1…2) ПЦК.

Таким образом, для реализации системы необходимо иметь N_ПЦ_К
первичных цифровых каналов, где

NПЦК =Nтлф + Nтлг + Nспд + Nдс + Nмс.

Проектируемая ВОЛС должна иметь запас по числу каналов для

дальнейшего развития системы и, возможно, коммерческой деятельности,
поэтому в системе необходимо предусмотреть N0 ПЦК на 50…100%
превышающее требуемое:

N0 = (1,5…2)NПЦК.

В этом случае расчетная скорость передачи в системе будет равна

Врас = N0∙2048, кбит/с.

Аппаратура волоконно-оптических систем связи имеет стандартные
скорости передачи, поэтому по полученной величине В_рас следует выбрать
уровень системы передачи данных STM и, в последующем, синхронный
мультиплексор (трансивер), рассчитанный на требуемую скорость:

– STM-1 – 155,520 Мбит/с;

– STM-4 – 622,08 Мбит/с;

– STM-16 – 2,488 Гбит/с.

• 2.4.2 Определение пропускной способности проектируемой ВОЛС

Пропускная способность ВОЛС определяется по перегонам для
заданного типа кабеля и оптоволокна.

Максимальный объем информации, который можно передать по
оптическому волокну единичной длины, определяется его удельной полосой
пропускания (на 1 км длины). Полоса пропускания волокна зависит от
дисперсии в световоде, и чем меньше значение дисперсии, тем шире полоса и
больший объем информации можно передать по данному волокну. В
многомодовых оптических волокнах определяющим фактором является
межмодовая дисперсия, в одномодовых– хроматическая дисперсия.

Удельная полоса пропускания 1 км многомодового оптического волокна
задаётся в исходных данных (табл. 2.8), а для одномодового оптического
волокна определяется соотношением:

ΔFуд = 0,44/τ, Гц·км, (1)

где τ – результирующая дисперсия оптического волокна, с/км.

У одномодового оптического волокна используют значение дисперсии,
нормированное на нанометр ширины спектра источника и километр длины
волокна, которое называют коэффициентом хроматической дисперсии D(λ),
измеряемой в пс/(нм·км). Её значение берётся из табл. 2.8 для заданного типа
ОВ из табл. 2.3.

Хроматическая дисперсия, связана с удельной хроматической

дисперсией соотношением:

τхр = D(λ)∙∆λ,с/км, (2)

где D(λ) – коэффициент хроматической дисперсии, с/(нм·км) (см. табл.2.8);

Δλ – ширина спектра излучения источника в трансивере, измеряемая в нм, при
расчете полагаем Δλ = 4 нм.

Для определения полосы пропускания многомодового ОВ на перегоне
заданного участка вначале выбирают рабочую длину волны оптического
излучения λ_раб и удельную полосу пропусканияΔF_уд для данного волокна (см.

табл. 2.8), а затем делят ΔF_уд на длину перегона³ с кабельной трассой L_пер =
Lуч/(N+1), заданных в табл. 2.1:

AF

прг

= ΔF

уд

/Lпер,

где ΔFуд для одномодового волокна определяется по формуле (1) с учетом
выражения (2), а для многомодового волокна берется из табл. 2.8.

Полученное значение сравнивают со значением минимальной ширины

полосы пропускания ΔF_STM, которое необходимо определить для выбранного

уровня аппаратурыSTM. Значение ΔFSTM определяют из предположения, что
для скорости 1 бит/с требуется полоса 1 Гц.

Невыполнение условия ΔF_прг ≥ ΔF_STM влечёт за собой увеличение
межсимвольной интерференции и резкий рост вероятности ошибки в процессе
передачи информации. Это необходимо будет учесть при определении длины
регенерационного участка в разделе 2.4.4.

Характеристики оптического волокна Таблица 2.8

Таблица 2.8 (продолжение)

³В курсовом проекте полагаем, что длины перегонов на участке одинаковы.

• 2.4.3 Определение потерь в оптическом тракте

Оптический кабель соединяет оптические мультиплексоры. В состав
оптической кабельной системы входят несколько элементов, обеспечивающих
оптическое соединение передатчика одного мультиплексора с приемником другого:

• ■ оптический кабель;
• ■ соединительные шнуры;
• ■ оптические переключатели;
• ■ разъемные соединители;
• ■ неразъемные соединения (муфты).

В каждом из этих элементов происходит потеря части энергии
(мощности) оптического сигнала. На потери в оптическом волокне расходуется
только часть энергетического потенциала оптических приемопередатчиков
мультиплексоров. Оставшаяся часть распределяется на неразъемные
соединения, разъемные соединители промежуточных и оконечных оптических
кроссов, энергетический запас и т.д.

Суммарные потери на всех элементах ВОЛС должны удовлетворять
следующему требованию:

Ад + З < Эп,

Ej = 1 ^pvi^ ⁺ ^нс^нс ⁺ ^рс^рс ⁺ ^п

где L_руi – длина i-го регенерационного участка на перегоне, км;

N_ОУ – число оптических усилителей;

α – коэффициент затухания оптического кабеля, дБ/км;

n_нс и α_нс – число неразъемных соединений ОВ и величина потерь сигнала, дБ;

nрс и αрс – число разъемных соединений ОВ с аппаратурой и величина
потерь сигнала, дБ;

А_Δ – потери на переходах волокна с одним диаметром сердцевины на волокно
с другим диаметром или при соединении волокон с одинаковым
диаметром сердцевины, но с различной числовой апертурой (дисперсией);

nn – количество точек перехода;

З – запас по энергетике, принимаемый обычно равным 2…3 дБ и
расходуемый в процессе эксплуатации волоконно-оптического канала связи на
старение элементов, введение сростков, новых неразъемных соединителей при
ремонтах, модернизациях и т.д.;

Э_П – энергетический потенциал аппаратуры (оптических приемо-
передатчиков), численно равный общему допустимому затуханию оптического
сигнала в тракте.

В процессе создания и эксплуатации оптического тракта возникает
необходимость соединения отдельных отрезков ОВ (строительных длин).
Обычно оно реализуется путем неразъемного соединения, выполняемого с
помощью сварочного аппарата или с использованием механических сплайсов.
Типовые значения потерь в сростках, изготовленных этими способами,
приводятся в табл. 2.9.

Потери в сростках неразъемных соединителей Таблица 2.9

Количество неразъемных соединителей определяется соотношением длины
перегона и строительной длины заданного типа кабеля (см. табл. 2.3)⁴, а также
необходимостью ремонтных вставок в процессе эксплуатации (3…5 вставок):

nнс = ext[Lпер/Lстр] + (6…10).

Разъемные соединители применяются в оконечных разделочных муфтах и
19-дюймовых полках, а также в промежуточных кроссах. Количество
разъемных соединителей определяется типом и количеством подключаемой
аппаратуры (включая контрольно-измерительную), наличием промежуточных
кроссов и др. факторами. В курсовом проекте можно считать, что на участке
между двумя мультиплексорами nрс = 6. Величины потерь, вносимых
разъемными соединителями, приведены в табл. 2.10.

Соединитель SC считается самым перспективным и применяется во всех
сетях ВОЛС. Соединитель ST применяется в сетях передачи данных. Резьбовой
соединитель FC преимущественно используется с одномодовым волокном, но
менее удобен, чем SC, кроме того, он не имеет дуплексного аналога.

Поэтому для проектируемой ВОЛС целесообразно применять
соединители типа SC или ST. В соответствии с типом кабеля и используемого в
нем волокна выбирается тип соединителя и определяется величина α_рс.

Потери в разъемных соединителях Таблица 2.10

При проектировании и строительстве новой ВОЛС используются
строительные длины кабеля с волокнами одного типа. Однако в процессе
эксплуатации возможно появление вставок кабеля с волокнами других марок. Это
приводит к появлению потерь на переходах волокна с одним диаметром
сердцевины на волокно с другим диаметром или при соединении волокон с

⁴ При отсутствии данных в табл. 2.3 считать Lстр = 2 км.

одинаковым диаметром сердцевины, но с различной числовой апертурой. В
курсовом проекте необходимо предусмотреть возможность появления двух вставок
(nп = 4) с потерями АΔ = 1 дБ.

• 2.4.4 Расчет проектной длины регенерационного участка

Длина регенерационного участка L_руэ по энергетике определяется
величиной суммарного затухания в оптическом волокне кабеля. Суммарное
затухание складывается из потерь мощности оптического излучения
непосредственно в волокне и из потерь в разъемных и неразъемных
соединениях.

Суммарные потери наперегоне рассчитываются по формуле:

α∑ = αрсnрс+αнсnнс+АΔnп+ αт+αв,

где α_рс– потери в разъемных соединениях, дБ (см. табл.2.10);

n_рс – количество разъемных соединителей;

α_нс– потери в неразъемных соединениях, дБ (см. табл.2.9);

n_нс– количество неразъемных соединений;

А_Δ – потери на переходах между волокнами разных типов;

nп – количество переходов между волокнами разных типов;

αт= 1 дБ – запас на изменение затухания в ОВ при изменении температуры;

αв= 5 дБ – запас на изменение параметров во времени (старение).

Длину регенерационного участка для перегона с учетом потерь
мощности можно определить по формуле:

L„₃ < Эп-Ч км, (3)

где Эп= (Рпер – Рпрмин) – энергетический потенциал волоконно-оптической линии
связи (трансивера);

Рпер – уровень мощности оптического излучателя, дБм;

Р_прмин – чувствительность приемника, дБм;

α – коэффициент затухания ОВ, дБ/км.

Для определения энергетического потенциала Э_п по значению рабочей длины

волны λ_раб, выбранному уровню STM и расстоянию передачи сигнала (длине
перегона Lпер) из табл. 2.11 выбирается тип трансивера, и определяются значения
Рпер и Рпрмин.

Кроме энергетических параметров на длину регенерационного участка

налагает ограничение дисперсионная характеристика волокна.

С учетом дисперсии одномодового оптического волокна длина
регенерационного участка не должна превышать

0,25

^LpydC° ТхрВрас,

где В_рас – требуемая скорость передачи информации, бит/с;

τ_хр – значение хроматической дисперсии одномодового оптического
волокна, с/км.

Для многомодового волокна

0,54ДРу_Д

^Lpygcn _в ^.

Таким образом, длина регенерационного участка Lру должна

удовлетворять требованиям двух условий: Lру≤ Lрудсп,

Lру ≤ {L

руэ; L

рудсп

}.

а также Lру ≤ Lруэ:

Параметры приемопередатчика трансивера Таблица 2.11

Если полученное значение Lру окажется больше Lпер, то энергетического
потенциала выбранного трансивера достаточно для работы системы без
оптических усилителей. При L_py<L_nep необходимо определить требуемое число
оптических усилителей на перегоне:

NОУ = ext[Lпер/Lру] – 1.

• 2.5 Методические указания по расчету радиоканала

Расчет радиоканалов поездной радиосвязи (ПРС) в диапазоне 160 МГц
(метровых волн) проводится по методике, утвержденной ОАО «РЖД» от
23.12.2013г. приказ № 2854р [4].

Расчёт дальности радиосвязи начинается с определения необходимой
высоты установки антенны стационарной радиостанции по заданным исходным
данным: максимальному удалению абонента (длине перегона), качеству
радиосвязи и её надежности. В ПРС устойчивая радиосвязь с заданной
надежностью (90-99%) должна обеспечиваться с ДНЦ в любой точке
диспетчерского участка, а с ДСП - в любой точке примыкающих перегонов [1].
Это означает, что при расчете необходимо обеспечивать дальность связи РС -
РВ не менее длины любого перегона. При выполнении курсового проекта
полагаем, что на заданном участке длиной куч, км, на котором располагаются N
промежуточных станций, длины перегонов одинаковы и равны

R ер = Ьпер = L_yч/(N+1), км.

Расчет высоты установки антенны стационарной радиостанции необходимо
провести из условия обеспечения требуемой дальности связи Нс_в>К_пер.

Дальность связи между радиостанциями рассчитывается на основе
базовых кривых распространения (рис. 2.5), представляющих собой
графические зависимости медианного значения напряженности электрического
поля Е₂ от расстояния r между точкой приема и источником излучения на
вероятностном уровне, превышаемомв 50% случаев по месту и времени.
Графики приведены для следующих условий:

• - h 1 h₂ = 100 м² (графики 1 - направление распространения радиоволн

совпадает с трассой железной дороги и 2 - направление распространения
радиоволн не совпадает с трассой железной дороги) - произведение высот
установки стационарной и возимой антенн над поверхностью земли;

• - h 1 h₂ = 25 м² (график 3) - произведение высот установки возимых антенн;
• - Р1= 1 Вт - мощность передатчика;
• - G 1= 0 дБ - коэффициент усиления передающей антенны по отношению к
  полуволновому вибратору;
• - затухание в фидере, соединяющем передатчик с антенной, равно нулю
  (ai11 = 0 дБ).

Расчет радиоканала проводится с учетом характера трассы
распространения радиоволн (рельефа местности) и поправочных
коэффициентов, учитывающих отличие параметров антенно-фидерных трактов,
мощности передатчика и других величин от условий, для которых приведены
графики на рис. 2.5. Расстояние r должно отсчитываться по прямой линии.

Трассы поездной радиосвязи по характеру рельефа местности, по
которой они проходят, подразделяют на пять типов. Каждому типу должно
соответствовать определенное значение коэффициента сложности трассы К_СТ,
которое может изменяться в пределах от 1 до 5. Для более точного определения
типа трассы по ее характеристикам введены условно понятия нулевого (К_СТ = 0)
и шестого (К_СТ = 6) типа трассы. В противном случае трассы типов 1 и 5 будут

получаться очень редко по результатам расчета, так как всегда часть
характеристик трассы будет сложнее типа 1 и проще 5 при фактически
преимущественном наличиитрасс типов 1 – 5.

Е₂, дБ

Рисунок 2.5. –Графики зависимости напряженности поля Е2 от дальности связи r
график 1 – направление распространения радиоволн совпадает с трассой железной дороги;
график2 – направление распространения радиоволн не совпадает с трассой железной
дороги.

Трасса типа 1 (равнинная, КСТ = 1) характеризуется невысокими

холмами с глубиной закрытия трассы до 10 м и изменениями уровня земной
поверхности Δh не выше 15 м (рис. 2.6).

Рис. 2.6. – Иллюстрация к определению изменений уровня земной поверхности

Трасса типа 2 (среднепересеченная, К_СТ = 2) имеет изменения уровня не
более 50 м. Она встречается в большинстве районов Европейской части РФ и
Сибири.

Трасса типа 3 (легкая горная, К_СТ = 3) промежуточная между холмистой
и сложной горной.

Трасса типа 4 (сложная горная, КСТ = 4) является типичной для горной
местности. Ее профиль характеризуется резкими колебаниями. Глубина
закрытия трассы может достигать 60 м.

Трасса типа 5 (горная повышенной сложности, КСТ = 5) имеет очень
сложный профиль. Глубина закрытия трассы достигает 100 м и более.

Трассы, занимающие промежуточное положение между приведенными
выше типами, характеризуются коэффициентами КСТ, равными 1,5; 2,5; 3,5; 4,5.

При расчете необходимо учитывать целый ряд коэффициентов:

– В_М = 10lg(P₁/8) – коэффициент, учитывающий отличие фактической

мощности передатчика P₁ от мощности 1 Вт, принятой за основу при
построении графиков на рис. 2.5. Зависимость В_М в виде графика приведена на

– M = 20lg(h1h2/100) – высотный коэффициент, учитывающий отличие
произведения высот установки антенн от 100 м² и должен использоваться при
расчетах по графикам 1 и 2 на рис. 2.5.

– аТ – коэффициент, учитывающий условия распространения радиоволн на
конкретной трассе радиосвязи. Его значения определяются из таблицы 2.12 по
значению К_СТ.

Таблица 2.12

– g₂ = 12 дБ – коэффициент, учитывающий преобразование напряженности
поля ВЧ сигнала в напряжение в точке соединения приемной антенны с
фидером, имеющем волновое сопротивление 50 Ом;

– α1l1 и α2l2 – затухания, вносимые фидерами стационарной и возимой
радиостанциями, где α – постоянная затухания фидера, дБ/м; l – длина
фидера, м; для стационарной радиостанции, ориентировочно, l1 = 25 … 30м;

– G1 и G2 – коэффициенты усиления передающей и приемной антенн в дБ;

– КЭ – коэффициент экранирования учитывает ослабление напряженности
поля, вызванное влиянием металлической крыши локомотива и наличием в
месте расположения возимой антенны различного оборудования. Значения КЭ
для возимых антенн приведены в таблице 2.13.

Таблица 2.13

– К_И – коэффициент, учитывающий наличие интерференционных волн в
пространстве;

– К_В – коэффициент, учитывающий колебания напряженности поля
(суточные и сезонные) из-за изменения рефракции в тропосфере;

– К_М – коэффициент, учитывающий медленные колебания напряженности
поля вследствие изменения рельефа местности.

Значения коэффициентов КИ, КВ, КМ зависят от требований к
надёжности связи, типа трассы и электрификации. Их значения представлены в
виде графиков на рис. 2.8 и 2.9 соответственно (на рис. 2.8 у КИ график 1
соответствует электрифицированным, а график 2 –неэлектрифицированным
участкам; на рис. 2.9 номера графиков КМ соответствуют типу трассы КСТ).

Рис. 2.8. – Зависимость коэффициентов КИ, КВ от надежности связи

КМ,дБ

8

6

4

2

0

50 60 70 80 85 90 95 97 %

Рис. 2.9. – Зависимости коэффициента КМ от надежности связи и типов
трасс

При расчете радиоканала ПРС дальность связи следует определять в
направлении от стационарной радиостанции РС к радиостанции подвижного
объекта РВ, поскольку условия приема сигналов на подвижном объекте
значительно хуже, чем на стационаре из-за более высокого уровня помех.

Значения и_2мин, которые следует использовать при расчетах, приведены в
таблице 2.14.

Таблица 2.14

Уровень сигнала (в дБ), на входе приемника возимой радиостанции
определяется соотношением:

u₂ = E₂ + α_T + B_M + G₁ – α₁l₁ + G₂ – α₂l₂ + M – K_Э – К_КС – g₂ – К_И – К_В – К_М, (4)

где Е2 – напряженность поля, отсчитываемая по соответствующей базовой
кривой распространения для заданного расстояния (см. рис. 2.5), мкВ/м;

ККС– коэффициент ослабления напряженности поля контактной сетью; для
однопутного участка ККС= 1 дБ, для двухпутного ККС = 2 дБ.

Значения других коэффициентов в (4) приведены выше (индексы 1 и 2
означают принадлежность к передающей и приемной радиостанциям
соответственно).

• 2.5.1 Определение высоты установки стационарной антенны

Исходными данными для расчета высоты установки h₁ являются данные
задания по радиоканалу и требуемая дальность связи R_св = R_пер.

Последовательность вычислений следующая:

• 1) определяется значение u_2мин на входе приемника возимой радиостанции
  (см. таблицу 2.14);
• 2) исходя из заданной дальности связи r = Rсв по рис. 2.5 определяется
  необходимая напряженность поля Е2;
• 3) из формулы (4) при u2 = u2мин вычисляется значение коэффициента М;
• 4) по формуле M = 20lg(h1h2/100) определяется произведение (h1h2) и при
  заданной высоте h2 установки локомотивной антенны рассчитывается высота
  установки стационарной антенны h1 = (h1h2)/h2.

• 2.5.2 Определение дальности связи в канале РВ – РВ

Для расчета дальности связи между локомотивами должен
использоваться базовый график 3 (см. рис. 8.5) для высот установки возимых
антенн 5 м. Особенность расчета заключается в том, что тип трассы радиосвязи
постоянно меняется при движении локомотива в пределах рассматриваемого
участка железной дороги. Поэтому следует ориентироваться на такой тип
трассы, который является наиболее сложным для данной местности.

Напряжение сигнала на входе приемника возимой радиостанции следует
определять по формуле (4) при условии, что параметры передающего и
приемного антенно-фидерных трактов одинаковы:

u₂ = E₂ + α_T + B_M + 2G_РВ – 2α₂l₂ – 2K_Э – g₂ – К_И – К_В – К_М. (5)

Коэффициент М = 0, так как высоты установки антенн в реальных
условиях не отличаются от высот, для которых построена базовая кривая 3 (см.
рис. 2.5). Коэффициент ККС исключен, поскольку антенны располагаются ниже
уровня контактной сети.

Методика расчета дальности связи между локомотивами аналогична
методике расчета канала РС –РВ.

• 1) определяется минимально допустимое напряжение полезного сигнала на
  входе приемника возимой радиостанции u2мин (см. таблицу 2.14);
• 2) из формулы (5) определяется значение напряженности поля Е₂, с учетом
  того, что u2= u2мин;
• 3) по найденному значению Е2 и базовой кривой 3 (см. рис. 8.5)
  определяется дальность радиосвязи RРВ-РВ.

• 2.5.3 Определение дальности связи в канале РВ – РН

Расчет дальности связи между носимой и возимой радиостанциями
производится с использованием кривой3 на рис. 8.5.

Уровень сигнала на входе приемника определяется по формуле:

u₂ = E₂ + B_M + G₁ + G₂ – α₂l_РВ + M –K_Э – К_КС – g₂ –К_И – К_В – К_М – В_РН.

Для случая связи между возимой и носимой радиостанциями высотный
коэффициент M = – 10,46 дБ.

В_РН – коэффициент ослабления поля (определяется по табл. 2.15),
учитывающий ухудшение условий передачи информации в каналах с
носимыми радиосредствами (закрытие на трассах, увеличение глубины
флуктуации и т. д.).

Порядок расчета дальности связи следующий:

• 1) из таблицы 2.14 определяется значение минимального уровня
  полезного сигнала u2мин.
• 2) из формулы 8.6 определяется значение напряженности поля Е2, считая
  что u2= u2мин.
• 3) по найденному значению Е2 и базовой кривой распространения 3 (рис.
  2.5) определяется искомая дальность связи RРВ-РН.

Таблица 2.15

При расчете дальности радиосвязи между возимой и носимой
радиостанциями следует помнить, что условия связи в радиоканале данного
типа являются наиболее сложными (множество экранирующих объектов,
закрытость трассы), особенно при связи составителя с машинистом состава
длиной более километра. Поэтому результаты расчета носят приблизительный
характер и могут существенно отличаться от дальности связи в реальной
ситуации.

Результаты вычислений следует свести в табл. 2.16.

Таблица 2.16

Примеры расчета радиоканалов приведены в Приложении 4.

ЛИТЕРАТУРА

• 1. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской
  Федерации. Приказ Минтранса России от 21 декабря 2010 г. № 286.
• 2. Системы железнодорожной автоматики, телемеханики и связи:
  учебник: в 2 ч. / А.В. Горелик, Д.В. Шалягин, Ю.Г. Боровков, В.Е. Митрохин и
  др.; под ред. А.В. Горелика. – М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по
  образованию на железнодорожном транспорте», 2012. Ч. 2. – 205 с.
• 3. Косенко С.С., Шалягин Д.В., Цыбуля Н.А. Устройства железнодорожной
  автоматики, телемеханики и связи. –М.: ИПК «Желдориздат», 2002.
• 4. Методические указания по организации и расчету сетей поездной
  радиосвязи ОАО «РЖД». Распоряжение ОАО «РЖД» от 23.12.2013г. № 2854р.

Кафедра «Железнодорожная автоматика, телемеханика и связь»

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект по дисциплине

«Эксплуатация технических средств обеспечения движения поездов»

Тема проекта:

«Система поездной диспетчерской связи на участке железной
дороги»

Студент: _________________________________

Группа и шифр: ________________ / __________________

Дата выдачи задания: «…»…………20….г.

Дата сдачи работы:

Исходные данные

Кабельный участок сети ПРС.

Канал радиосвязи.

РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА
(РУТ (МИИТ))
РОАТ

Кафедра
«Железнодорожная автоматика,
телемеханика и связь»

Специальность: Системы обеспечения движения поездов

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

«Система поездной диспетчерскойсвязи на участке железнойдороги»

(Эксплуатация технических средств обеспечения движения поездов)

Выполнил:

студент Иванов А. А. (Шифр)
группа

Руководитель проекта:

доцент Петров Б. Б.

подпись

подпись

20ХХ г.

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Задание3

Введение4

• 1 Обоснование выбранной структурной схемы системы связи…

• 1.1 Общие принципы построения сетей связи на железнодорожном
  транспорте

• 1.2 Диспетчерская связь на железнодорожном транспорте

• 2 Проектирование системы поездной диспетчерской связи…

• 2.1 Схема проектируемого участка

• 2.2 Проектирование и расчет характеристик участка кабельной связи…

• 2.3 Проектирование и расчет характеристик каналарадиосвязи…

Заключение…

Список литературы…

Приложение. Структурная схема системы связи

Примеры расчета радиоканалов

Пример 1. Определить высоту установки антенны стационарной
радиостанции при необходимой устойчивой радиосвязи с локомотивной
радиостанцией (РС – РВ) на максимальной дальности R = 6 км. Участок
электрифицирован на переменном токе (u2min = 14 дБ). Надежность радиосвязи
должна составлять не менее 95%. Задано, что участок двухпутный,
электрифицирован на переменном токе, направление распространения
радиоволн совпадает с трассой железной дороги, а тип трассы определяет
значение коэффициента Кст = 2.

В заданных условиях организации канала радиосвязи при максимальной
мощности передатчика P₀ = 10 Вт и входном сопротивлении приемника 50 Ом
определим значения поправочных коэффициентов. Они будут равны:

• – ВМ = 10lg(P0/1Вт) = 10дБ – мощность передатчика РВС-1 (или РЛСМ-10);
• – α_Т = 0 дБ для трассы К_СТ = 2 (табл. 2.12) учитывает условия

распространения радиоволн на конкретной трассе радиосвязи;

• – g2 = 12дБ – коэффициент, учитывающий преобразование антенной
  электромагнитного поля в напряжение на входе приемника;
• – К_Э = 5 дБ – коэффициент экранирования корпуса электровоза
  переменного тока для заданной антенны АЛ1/160 (табл. 2.13);

• – К_КС = 2 дБ – коэффициент экранирования контактной сетью для
  двухпутного участка.

Используем кабель типа РК50-4-13 с коэффициентом ослабления
α = 0,15 дБ/м, длины фидеров стационарной радиостанций РС – l₁= 20 м, и
возимой РВ – l₂ = 4 м, коэффициенты усиления антенн считаем равными: у РС –
АС-2/2 G1 = 3 дБ и у РВ – АЛ1/160 G2 = 0дБ.

Определяем по графикам для надежности связи 95% значения
вероятностных коэффициентов: интерференционного – КИ = 7 дБ, изменения
рельефа – КМ = 4,2 дБ, суточных и сезонных изменений – КВ = 2,8 дБ.

При электровозной тяге со скоростью движения свыше 120 км/час (но не
выше 160 км/час) минимальный уровень полезного сигнала должен составлять
u_2мин = 14 дБ. По базовым кривым распространения волн (рис. 2.5, график 1) для
дальности связи 6 км определяем требуемую напряженность поля Е₂ = 42 дБ.

По этим данным в соответствии с методикой [3] можно определить
значение высотного коэффициента М:

М =u_2мин – Е₂ – α_Т – В_М – G₁ – G₂ + α₁l₁ + α₂l₂ + К_Э + К_КС + g + К_И + К_В + К_М=

= 14 – 42 – 0 – 10 – 3 – 0 + 0,15·20 + 0,15·4 + 5 + 2 + 12 + 7 + 2,8 + 4,2 = – 2,4 дБ.

Полученное значение М = 20lg(h₁h₂/100) позволяет определить требуемое
произведение высот установки антенн h1h2 = 100∙(10^0.05М) ≅75,8 м², откуда, при
известной высоте локомотивной антенны h₂ = 5 м, необходимая высота

установки антенны стационарной радиостанции h₁ = (h₁h₂)/h₂ = 15,7 м ≈ 16 м.

Пример 2. Определить дальность связи между двумя локомотивными
радиостанциями (РВ – РВ) на участке примера 1.

Исходными данными для расчёта являются: произведение высот
установки антенн h1h2 = 25м², длины фидеров l1 = l2 = 4 м, коэффициент
затухания кабеля 0,15 дБ/м, коэффициенты усиления антенн G1 = G2 = 0 дБ,

Расчетный минимальный уровень напряжения полезного сигнала на
входе приемника:

U_2р =Е₂ + α_Т + В_М + 2G_РВ – 2α₂l₂ – 2К_Э – g₂ – К_И – К_В – К_М =

=Е2 + 0 +10+ 2∙0–2∙0,15∙4– 2∙5–12 – 7 –2,8– 4,2 = Е2 – 25,2 дБ.

Отсюда, при U2р = u2мин, Е2 = U2р +25,2 = 14 + 25,2 = 39,2 дБ.

По графику 3 h₁h₂= 25м² на рис. 2.5 при Е₂ = 39,2 дБ находим дальность
устойчивой связи R_РВ-РВ ≅ 3,5 км.

Пример 3. Определить дальность связи между возимой и носимой
радиостанциями (РВ – РН) на участке примера 1 при надежности радиосвязи не
менее 95%, открытой трассе и мощности передатчика РРВ = 10 Вт.

Исходными данными для расчетов дальности связи являются: высоты
антенн возимой радиостанции h₁ = 5 м, носимой радиостанцииh₂ = 1,5 м, длины
фидеров l₁ = 4 м, l₂ = 0 и коэффициенты усиления G₁ = 0 и G₂ = – 2 дБ. Значения
коэффициентов: М = – 10,46 дБ, из рис. 2.7 ВМ = 10 дБ, g2 = 12 дБ, αТ = 0 дБ,
КЭ = 5 дБ, КИ = 7 дБ, КВ = 2,8 дБ, КМ = 4,2 дБ, ВРН = 0 – коэффициент
ослабления поля (определяется по табл. 2.15 для открытой трассы и участка,
электрифицированного на переменном токе).

Расчетный уровень сигнала равен:

u_2р =Е₂ + В_М + G₁ + G₂ – α₁l_РВ + М – К_Э– g₂ – К_И– К_В– К_М– В_РН =

= Е2+ 10 + 0 + (–2) – 0,15∙4 – 10,46 – 5 – 12 – 7 – 2,8 – 4,2 = Е2 – 34,06 дБ.

Отсюда Е2 = U2р +34,06 = 14 + 29,86 = 48,06 дБ.

На рис. 2.5 по графику 3 при Е2 = 48,06 дБ находим дальность устойчивой
связи RРВ-РН ≅ 2,0 км.