Общие замечания. Задание к курсовому проекту

Введение

В пособии представлены необходимые материалы по выполнению студентами курсового проекта по дисциплине "Системы железнодорожной радиосвязи". Определены главные направления и основные задачи проекта по выбору и обоснование конкретных систем радиосвязи. В таблицах приведены реальные данные для расчета дальности действия радиосвязи на станциях и на перегонах. С целью сокращения времени поиска материала по запланированным в проекте системам радиосвязи указаны главы в соответствующих первоисточниках и приведены необходимые данные для расчёта.

Данный курсовой проект выполняется в соответствии с учебной программой по дисциплинам "Системы железнодорожной связи", "системы связи с подвижными объектами", в которых имеется раздел по системам железнодорожной радиосвязи.

Технологическая железнодорожная радиосвязь является составной частью комплекса технических средств, обеспечивающих оперативное руководство перевозочным процессом и безопасностью движения поездов.

Цель курсового проекта - ознакомление студента с реальной организацией технологической радиосвязи на железнодорожном транспорте, техническими устройствами радиосвязи, использование их для управления технологическими процессами на участках и станциях железных дорог и обеспечение соответствующего качества радиосвязи между машинистами поездных и маневровых локомотивов и оперативными руководителями организации движения поездов (поездными и маневровыми диспетчерами, дежурными постанции, по парку отправления, приема, сортировочной горке, горловине формирования и т.д.).

Курсовой проект охватывает одну из основных систем железнодорожной радиосвязи: поездную радиосвязь.

Курсовой проект должен содержать:

исходные данные с указанием номера зачетнойкнижки;

введение, которое должно характеризовать основныезадачи и оценку поставленныхв задании целей;

характеристику и описание поездной и станционной железнодорожной радиосвязи;

выбор и описание аппаратуры;

расчет дальности действия радиосвязи на перегонеи на станции;

описание влияния помех и шумов на качество связи, характеристику и количественную оценку их параметров;

схемы гектометровой радиосвязи по эфиру и с использованием направляющих линий, схемы УКВ радиосвязи;

заключение, должно иметь основные выводы по результатам выполнения курсового проекта, охарактеризованы его достоинства;

список использованной литературы.

В пояснительной записке курсового проекта должны быть представленысхемы, расчетные и графические данные, таблицы, материалы по оценке выбора каналов организации радиосвязи и по обоснованию выбора той или иной радиоаппаратуры для оперативных руководителей в системах поездной и станционной радиосвязи и выводы.

Выполнение данного курсового проекта позволит студенту определить объем средств радиосвязи, выбрать радиоаппаратуру и количество каналов, реально представить принципы действия поездной и станционной радиосвязи и особенности построения сетей радиосвязи на участках и на станции, рассчитать дальность радиосвязи с учетом уровня полезного сигнала на перегоне и на станции при условии обеспечения необходимой надежности радиосвязи. Ниже указаны главные направления радиосвязи и основные задачи по выполнению курсового проекта, основная техническая и справочная литература, представлены исходные данные.

I. Поездная радиосвязь

Общие замечания. Задание к курсовому проекту

Поездная радиосвязь (ПРС) непосредственновлияет на использование пропускной способности участков железных дорог. Анализ поездной работы показывает, что примерно половина переговоров в грузовом движении и более 70% в пассажирском приходятся на информацию аналитического характера, способствующую улучшению режима ведения поезда. Система ПРС предназначена для оперативного управления перевозочным процессом и повышения безопасности движения поездов.

В настоящее время для организации поездной радиосвязи (ПРС) используется гектометровые (2,13 и 2,15 МГц), метровые (151,775; 151,825; 151, 875 МГц) и дециметровые волны (330 МГц). При этом гектометровые и метровые волны при организации ПРС являются основным диапазоном. В гектометровом диапазоне используются радиостанции типов ЖР-К-СП, ЖР-К-ЛП, РК-1, РС-6 и РВ-1, РС-46М "Транспорт" - РС с приемопередатчиками УПП1, 43РТС-А2-ЧМ, ЖР-ЗМ (ЖР-3); в метровом диапазоне-ЖР-У-СП, ЖР-У-ЛП, РС-23, РС-4, РС-6 и РВ-1 с приемопередатчиками УПП2, РВ-2, РВ-4, РВ-5, носимые радиостанции РН и носимая станция GP-340 "Моторолла" в УКВ диапазоне; в дециметровом диапазоне (330 МГц) - РС-1 и РВ-1 с приемопередатчиками УПП3. Сейчас на ВСЖД для дуплексной радиосвязи используются РВ-1М - возимая диапазонов КВ, УКВ, ДМВ; РС-1М - стационарная ДСП; СР-1М - станция распорядительная ДНЦ.

(Две первые буквы ведомственного шифра обозначают железнодорожную радиостанцию; одна или две последующие - диапазоны, в которых работают радиостанции: У - метровый (ультракоротковолновый); К - гектометровый диапазон; предпоследняя буква - назначение радиостанции: С - стационарная; Л - локомотивная; последняя буква - назначение радиостанции - П - для поездной и С - для станционной радиосвязи).

Радиосети ПРС, организованные в гектометровом и метровом диапазонах, работают в симплексном режиме, в дециметровом - в дуплексном режиме. При оснащении диспетчерских участков радиостанциями трёх диапазонов дециметровый и гектометровый диапазоны волн используются для организации линейных радиосетей, причём дециметровый диапазон волн используется как основной канал связи, агектометровый - как резервный. Гектометровый диапазон применяется в линейных и зонных радиосетях для радиосвязи с локомотивами, которые не оборудованы радиостанциями дециметрового диапазона волн, метровый - в зонных.

При оснащении диспетчерских участков двухдиапазонными радиостанциями, которые работают в гектометровом и метровом диапазонах или в дециметровом и метровом диапазонах волн, дециметровый диапазон используется для организации линейных радиосетей, гектометровый - линейных и линейно-зонных, метровый - зонных.

Использование нескольких диапазонов волн увеличивает надежность связи. Вероятность обеспечения связи в случае использования нескольких диапазонов определится по формуле (см.: [2], гл.2)

, (1.1)

где Р _{S -} суммарная вероятность обеспечения связи в случае параллельной работы m систем связи с вероятностью Р_i обеспечения связью при работе одной системы. Например: при работе в гектометровом и метровом диапазонах длин волн, работая на одном из диапазонов, мы можем обеспечить вероятность связи 0,9. При параллельной работе вероятность возрастёт до 0,99 = 1- (1-0,9) (1-0,9), в случае трёх диапазонов до 0,999 =1- (1-0,9) (1-0,9) (1-0,9), что будет характеризовать систему как высоконадёжную.

Симплексные линейные радиосети ПРС-С обеспечивают: взаимный групповой вызов и ведение переговоров между поездным (ДНЦ), локомотивным (ТНЦ) и энерго- (ЭЧЦ) диспетчерами и машинистами поездных локомотивов (ТЧМ), находящихся в любой точке диспетчерского участка;

возможность регистрации разговоров на магнитной ленте с указанием времени; автоматический и ручной диагностический контроль станционной и возимой аппаратуры; возможность пользования сетью дежурными по станции (ДСП).

Дуплексные линейные радиосети ПРС-Д в пределах диспетчерского участка обеспечивают:

взаимный вызов с применением индивидуального, группового и циркулярного вызовов и ведение переговоров между ТЧМ и ДНЦ, ТНЦ, ЭЧЦ;

передачу команд машинисту и сообщений машиниста;

автоматическую передачу данных между управляющими ЭВМ диспетчерского пункта управления и локомотива;

автоматическую или ручную передачу номера локомотива;

возможность регистрации разговоров на магнитной ленте дискретной информации с указанием времени и даты;

автоматический и ручной диагностический контроль станционной и возимой аппаратуры.

Система ПРС организуется по диспетчерским участкам, протяженность которых может быть в пределах 80... 200 км.

В системе ПРС используется различная локомотивная и стационарная радиоаппаратура (см. [2, главы 1,4,5,8], [3, глава 24]). В таблице 1.1 представлены данные по протяженности перегонов и общей длине диспетчерского участка, условное обозначение станций.

Соответствующий диспетчерский участок студент выбирает по последней цифре номера своей зачетной книжки. Организация ПРС должна быть осуществлена в двух указанных выше диапазонах частот. Материалы по расчету дальности радиосвязи имеются в литературе [1-7], а соответствующие главы указаны выше. Дальность радиосвязи в гектометровом диапазоне (2,13 и 2,15 МГц) должна быть осуществлена на всей протяженности перегона, например Д - Е. Это соответствует требованиям ПТЭ железных дорог. При этом необходимо руководствоваться инструкцией ЦШ-4818 [6]. В настоящее время нормированный уровень полезного сигнала на перегоне участка не должен быть ниже 70 дБ (3160 мкВ) для возимой радиостанции, 64 дБ (1600мкВ) - для стационарной при электротяге постоянного тока, 72 дБ (4000 мкВ) для возимой и 70 дБ (3160 мкВ) - для стационарной - при электротяге переменного тока и 47 дБ (230 мкВ) для возимой 39 дБ (90мкВ) - для стационарной - при автономной (тепловозной) тяге. При скоростях более 140 км/час необходимо на входе возимой радиостанции увеличивать напряжение на 3,5 дБ. (Уровень 0 дБ соответствует 1 мкВ).

При этом обеспечивается нормальное функционирование систем ПPC и отношение сигнал/помеха не менее 2. Из этих соображений и необходимо рассчитывать дальность радиосвязи на перегоне в гектометровом диапазоне. Более подробно помехи описаны в [2, гл.2].

Энергия высокой частоты в диапазоне гектометровых волн может передаваться от передатчика к приемнику в системе ПРС как за счет полей излучения, так и за счет полей индукции.

Второй способ нашел большее распространение, так как высокочастотная энергия передатчика концентрируется и направляется вдоль трассы движения локомотива с помощью направляющих линий, благодаря чему в условиях интенсивных индустриальных помех удается обеспечить требуемые дальность и качество связи.

В качестве направляющих используются линии, провода которых выполнены из цветного металла: специально подвешиваемые волноводные провода (одно - и двухпроводные волноводы), цветные цепи воздушных линий связи; могут также использоваться сталеалюминиевые провода линий продольного электроснабжения (два провода и рельсы) ДПР, ВЛ, питающий провод ПП.

Для линейных радиосетей ПРС-С для обеспечения связи со стационарными радиостанциями на удаленных участках дороги используются проводные каналы. Они могут быть организованы как групповые каналы оперативно-технологической связи. Для радиосетей ПРС-Д выделяются отдельные четырехпроводные каналы для соединения стационарных радиостанций между собой и распорядительной станцией [6].

Линия ДПР - это трехфазная несимметричная высоковольтная линия напряжением 27 кВ, подвешиваемая на кронштейнах с напольной стороны опор контактной сети переменного тока для электроснабжения не тяговых потребителей.

Таблица 1.1

Линия ВЛ - это трехфазная симметричная высоковольтная линия напряжением 10 или 35 кВ, подвешиваемая на опорах контактной сети или на отдельно стоящих опорах.

Питающий провод подвешивается с напольной стороны опор контактной сети вдоль каждого пути участка электрификации переменного тока системы 2х25 кВ.

Волноводные сталемедные или сталеалюминиевые провода могут подвешиваться на опорах контактной сети или на отдельно стоящих опорах специально для ПРС.

Подвеску однопроводного волновода следует предусматривать при электрической тяге постоянного тока - на всех участках со скоростью движения поездов свыше 120 км/ч (независимо от наличия ВЛ продольного электроснабжения), а также на участках со скоростью движения до 120 км/ч, если отсутствует линия ВЛ; при электрической тяге переменного тока 25 кВ и подвеске проводов ДПР с разных сторон путей - на всех перегонах при скорости движения поездов свыше 120 км/ч и на перегонах протяженностью свыше 12 км при скорости движения до 120 км/ч; при автономной тяге - в случае, когда необходимая дальность связи не может быть обеспечена с помощью cтационарных антенн.

Подвеску двухпроводного волновода следует предусматривать:

в тоннелях длиной свыше 300 м и на перегонах, содержащих несколько тоннелей; в местах высокочастотных обходов тяговых подстанций постоянного и переменного тока; при наличии кабельных вставок на ВЛ; в качестве фидеров на станциях, где запитываемые высоковольтные провода находятся на расстоянии более 300 м от стационарной радиостанции; на участках со сложным рельефом местности, где предусматривается вождение соединенных поездов, а также на перегонах, где требуемая дальность связи может быть обеспечена при использовании других типов направляющих линий.

Провода ДПР, ПП (питающий провод) и ВЛ могут использоваться: в качестве направляющих линии поездной радиосвязи на однопутных участках постоянного и переменного тока; на двухпутных участках переменного тока, электрифицированных по системе 2х25 кВ, и участках, электрифицированных по системе однофазного переменного тока напряжением 25 кВ в случае подвески обоих проводов ДПР на перегоне с одной стороны путей; на двухпутных участках постоянного тока при скорости движения до 120 км/ч; на двухпутных участках переменного тока напряжением 25 кВ при длине перегонов не более 12 км, скорости движения до 120 км/ч и подвеске проводов ДПР с разных сторон путей.

На малонапряжённых участках, на равнинной и слабопересеченной местности, на тех участках, где нет направляющих линийили имеются каблированные участки воздушнойлинии связи (ВЛС), используются стационарные Г-образные антенны (см. [2, гл.5 и 6; 4,6]). В таблицах 1.2 и 1.3 представлены данные для расчета дальности действия радиосвязи в гектометровом диапазоне.

Расчет дальности действия радиосвязи в УКВ диапазоне нужно проводить по методике, изложенной в литературе (2, гл.2 и 8; [4 - 6]) и по данным табл.1.2 и табл.1.4

Студент должен самостоятельно выбрать тип направляющей линии, соответствующую аппаратуру, устанавливаемую у поездного диспетчера (ДНЦ), и тип радиостанции, которая размещается в помещении дежурного по станции (ДСП). Функциональные схемы этих устройств должны быть представлены на соответствующих рисунках. На рисунке должна быть представлена и общая схема организации ПPC на диспетчерском участке. Результаты расчета дальности радиосвязи при использовании стационарных Г-образных антенн должны быть также представлены на соответствующем рисунке. При этом по оси абсцисс откладывается расстояние (км), а по оси ординат - уровень напряженности полезного сигнала (мкВ/м). На этом рисунке должны быть изображены две кривые - одна из них для локомотивной радиостанции, а другая - для стационарной.

Имеется документ ЦШ МПС РФ по расчету дальности действия радиосетей и организации системы поездной радиосвязи [6] в гектометровом, метровом и дециметровом диапазонах волн, где представлены все необходимые материалы по проектированию ПРС.

Таблица 1.2. Данные для расчета дальности гектометровой и УКВ

поездной радиосвязи

В табл.1.2 обозначено:

ЭПТ - электротяга постоянного тока; ЭПРТ - электротяга переменного тока; AT - автономная (тепловозная) тяга; Р - равнинная местность; Х - холмистая местность; П - пересеченная местность; СП - сильнопересеченная местность; Г - горная местность; ДП - двух путный участок железной дороги; ОП - однопутный участок железной дороги;

ОС - очень сухая и слабо проводящая песчаная почва; относительная диэлектрическая проницаемость e = 2,5; проводимость s = 0,00001 См/м;

СБП - слабо проводящая почва - e =4; s = 0,001 См/м; СР - почва, средней проводимости e =10; s= 0,01 См/м; СПР - сильно проводящая почва - e = 20; s = 0,1 См/м;

ПП - почва с очень высокой проводимостью - e = 4; s = 1 См/м.

Таблица 1.3. Данные для расчета дальности гектометровой поездной радиосвязи