Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

1. Планирование участка железной дороги 1 Исходные данные - файл


скачать (365.3 kb.)


СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. Планирование участка железной дороги

1.1 Исходные данные

1.2 Выбор волоконно – оптических систем передачи

1.3 Выбор оптического кабеля ОЗКГ 1-0,7-4/4

1.4 Расчёт числовой апертуры

1.5 Расчёт затухания световодов

1.6 Расчёт дисперсии световодов

1.7.Определение длины регенерационного участка на основе расчёта затухания и дисперсии.

1.8 Организация цепей отделенческой связи

2. Расчёт механической прочности полностью диэлектрического самонесущего волоконно-оптического кабеля

2.1 Подвеска ВОЛС на металлических опорах контактной сети

2.2 Расчёт удельной нагрузки от собственной силы тяжести кабеля

2.3 Расчёт удельной нагрузки от воздействия льда при гололеде

2.4 Расчёт удельной нагрузки от собственной силы тяжести кабеля и силы тяжести льда

2.5 Расчёт удельной нагрузки от давления ветра на кабель (при отсутствии гололёда)

2.6 Расчёт удельной нагрузки от воздействия ветра на кабель, покрытый гололедом

2.7 Расчёт удельной нагрузки от собственной силы тяжести кабеля и от воздействия ветра

2.8 Расчёт удельной нагрузки от силы тяжести кабеля, покрывающего его льда и воздействия ветра

2.9 Определение критической длины пролёта

Заключение

Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ

В данной курсовой работе будет рассматриваться прокладка волоконно-оптического кабеля по участку Туркестан – Шымкент, протяженностью 153 км.

Оптоволоконный кабель (еще называют оптоволокно или волоконно-оптический кабель) – это кабель, состоящий из стеклянных волокон (световодов), по которым происходит передача оптического сигнала в линиях связи, практически со скоростью света. На сегодняшний день – это один из самых надежных и качественных способов передачи информации.

Так же будут рассчитаны числовая аппретура, затухание и дисперсия световодов, а также будет рассчитана длина регенерационного участка на основе расчёта затухания и дисперсии для дальнейшей прокладки оптического кабеля.

После будет проведена организация цепей отделенческой связи. Для организации всех видов отделенческой телефонной и поездной радиосвязи необходимо параллельно с волоконно-оптической магистралью связи проложить симметричный кабель соответствующей ёмкости.

Будет проведён расчёт механической прочности полностью диэлектрического самонесущего волоконно-оптического кабеля. Прокладка ВОЛС по опорам имеет достаточно много преимуществ, если сравнивать с другими способами монтажа: сокращение сроков выполнения проектов, снижение капитальных затрат, упрощение самого процесса монтажа, а также последующего обслуживания и ремонта сети, снижение рисков возможных повреждений при проведении земляных работ. Следует отметить, что рост цен на землю неминуемо влечёт за собой удорожание проекта во многих аспектах.

После будут проведены расчёты параметров влияющих на подвешенный кабель: расчёт механической прочности ВОК, определение критической длины пролёта.


  1. ПЛАНИРОВАНИЕ УЧАСТКА ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

1.1 Исходные данные

Исходные данные для планирования волоконно-оптической линии связи принимаются по результатам изыскания объекта и выбираются из таблиц 1.1 – 1.4.

Данные изыскания по объекту планирования:

1. Схема двухпутного участка железной дороги выбирается по месту жительства студента.

Размещение объектов связи и СЦБ от ближайшего рельса железнодорожного пути находится на следующем расстоянии:

пост ЭЦ, пассажирское здание, остановочный пункт, дежурный пост контактной сети – 35м;

тяговая подстанция – 50м;

будка дежурного по переезду, пост секционирования контактной сети – 5м;

линейно-путевое здание, квартира электромеханика – 100м;

релейный шкаф сигнальной точки автоблокировки или переездной сигнализации – 3м;

здание обслуживаемого усилительного пункта кабельной магистрали – 125м;

2. Грунт на участке мягкий. Климатические условия умеренные.

3. Средства регулирования движения поездов на выбранном участке – автоблокировка, станции оборудованы электрической централизацией. Для электропитания устройств СЦБ вдоль железной дороги с правой стороны по направлению километража на расстоянии 20 м от рельса проложена трехфазная высоковольтная линия автоблокировки напряжением 10 кВ.

5. Предусмотреть организацию обслуживаемых регенерационных пунктов (ОРП) на оконечных станциях. Пункты НРП необходимо разместить по трассе кабеля в соответствии с расчетом длины регенерационного участка волоконно-оптической линии связи.

На заданном двухпутном участке железной дороги (участок Мангышлак – Бейнеу) с электротягой постоянного тока напряжением 3.3 кВ спланировать волоконно – оптическую линию связи. Предусмотреть организацию магистральной связи с использованием цифровых систем передачи различных производителей.

Заданное число каналов магистральной и дорожной связи приведено в таблице 1.1.



Таблица 1.1 – Число каналов дальней связи

Вариант

Виды связи

Магистральная

Дорожная

3

170

100

Согласно варианту выданному преподавателем, по таблице 1.1 число каналов на магистральном участке 170, а на дорожном 100.

Таблица 1.2 - Размещение объектов связи и СЦБ на перегоне А-Б







Ординаты объектов

Наименование объектов для вариантов работы, сумма двух последних цифр шифра

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

79 км 000

ОРП(л)

ОРП(л)

ОРП (п)

ОРП (п)

ОРП (п)

ОРП (п)

ОРП (п)

ОРП (л)

ОРП (п)

ОРП (л)

ОРП (л)

ОРП (п)

ОРП (л)

ОРП (п)

ОРП (л)

70 км 350

-

-

-

ТП(л)

-

-

-

ТП(п)

ТП(л)

ТП(п)

-

-

-

ТП(л)

-

79 км 450

-

ТП(п)

ТП(п)

ШН (п)

-

ТП(л)

-

-

-

-

ТП(п)

-

ТП(л)

-

ТП(л)-

79 км 900

ТП (п)

-

-

-

ТП(п)

-

ТП(п)

-

-

-

ШП (п)

ТП(л)

-

-

-

80 км 500

РШ – вх для всех вариантов

82 км 000

РШ-С (л)

РШ-С (л)

РШ-С (л)

РШ-С (л)

-

-

-

РШ-С (л)

-

-

-

РШ-С (л)

-

РШ-С (п)




82 км 010

-

-

-

РШ-С (п)

РШ-С (л)

РШ-С (л)

-

-

РШ-С (л)

РШ-С (л)

-

РШ-С (л)

РШ-С (п)

-

-

82 км 020

-

-

-

ПБ(п)

-

-

-

-

П(л)

ШН (п)

-

Пб(п)

-

-

-

82 км 800

ОП (л)

П(л)

ПБ(п)

-

-

-

-

ПСКЦ(п)

-

-

РШ-С(п)

-

-

ПСКЦ(л)

ШН (п)

83 км 815

-

-

РШ-С(п)

-

ШН (п)

П(л)

П(п)

-

-

П(п)

ПБ(п)

-

П(л)

-

-

84 км 000

РШ – С для всех вариантов

84 км 300

ШН (л)

ПСКЦ (п)

-

-

ОП (п)

ШН (л)

ОП(л)

Оп(л)

ДПКС(л)

ОП(п)

-

ШН (п)

ОП(п)

-

ОП(л)

84 км 800

РШ – вых для всех вариантов

85 км 800

-

-

ШН (л)

-

-

ДПКС (л)

-

-

ШН (л)

-

-

-

ДПКС (п)

ШН (п)

-

86 км 000

ПЗ (л)

ЭЦ (п)

ЭЦ (л)

ПЗ (п)

ПЗ (л)

ПЗ (п)

ЭЦ (л)

ПЗ (п)

ПЗ (п)

ПЗ (п)

ПЗ (л)

ЭЦ (л)

ЭЦ (л)

ПЗ (п)

ПЗ (п)

Примечание для таблицы 1.2:

1. Сокращения в названиях объектов связи и СЦБ: ЭЦ – пост ЭЦ; ДПКС – дежурный пункт дистанции контактной сети; ОРП – обслуживаемый регенерационный пункт; П – жилое или служебное здание службы пути; ПБ – будка дежурного по переезду (охраняемый переезд); РШ – вх – релейный шкаф входного светофора станции; РШ – С – релейный шкаф проходного светофора; ШН – квартира электромеханика; ТП – тяговая подстанция; ПСКЦ – пост секционирования контактной цепи; ОП – остановочный пункт пригородных поездов; ПЗ – пассажирское здание.

2. Буква л или п, указанная в скобках рядом с наименованием объекта, означает расположение объекта с левой или правой стороны от железнодорожного пути по счету километров.

3. ОРП совмещен с постом ЭЦ.

Согласно варианту выданному преподавателем по таблице 1.2 номер варианта 8.

1.2 Выбор волоконно – оптических систем передачи

При проектировании трактов оптической связи необходимо, в первую очередь, принять оптимальное решение по выбору волоконно – оптической системы передачи. В настоящее время в волоконно – оптических системах передачи общего пользования применяется унифицированная каналообразующая аппаратура цифровых систем передачи различных ступеней иерархии.

Структура первичной сети предопределяет объединение и разделение потоков передаваемой информации, поэтому используемые на ней системы передачи строятся по иерархическому принципу. Применительно к цифровым системам этот принцип заключается в том, что число каналов ЦСП, соответствующее данной ступени иерархии, больше числа каналов ЦСП предыдущей ступени в целое число раз.

В рекомендациях ITU – T (МСЭ – Т) представлено два типа иерархий ЦСП: плезиохронная цифровая иерархия (ПЦИ) и синхронная цифровая иерархия (СЦИ). Первичным сигналом для всех типов ЦСП является цифровой поток со скоростью передачи 64 кбит/с, называемый основным цифровым каналом (ОЦК). Для объединения сигналов в ОЦК в групповые высокоскоростные цифровые сигналы используется принцип

PDH (Plesiochronous digital hierarchy – Плезиохронная цифровая иерархия) – иерархия скоростей при объединении цифровых потоков.

Цифровые потоки – это последовательности 0 и 1, передаваемые по линиям связи. Нули и единицы могут нести в себе информацию любого рода (речь, данные, сообщения и т.д.). При этом скорости потоков будут отличаться в зависимости от характера передаваемых данных: для текста в большинстве случаев достаточно 50 – 100 кбит/с, для компьютерных данных – как минимум 200 бит/с, для речи – 64 кбит/сек, а для видео хорошего качества может понадобиться более 100 Мбит/с

PDH чем – то похожа на «иерархию» календаря, где сутки объединяются в недели, недели – в месяцы, месяцы – в годы, годы – в столетия и т.д. В этой «календарной иерархии» за меньшую (самую короткую) единицу выбран день. А как же в PDH? Сразу встаёт вопрос выбора «элементарной» скорости передачи, на которой будет строиться вся иерархия. Такой единицей была выбрана скорость передачи в 64 кбит/сек.

Канал со скоростью 64К получил название основного цифрового канала. Возможности любой цифровой системы передачи оцениваются числом именно таких стандартных каналов.

Чем выше ступень иерархии, тем мощнее цифровой поток, т.е. тем выше его скорость. К системам передачи, стоящим в самом низу иерархической лестницы, относится цифровой поток Е1 (30 стандартных каналов). У подобных системы передачи скорость цифрового потока относительно невысока (около 2 Мбит/с для Е1), что ограничивает сферу их применения, таблица 1.3.

Таблица 1.3 – Скорости цифрового потока PDH

Стандарт

Число каналов

Число E1

Скорость передачи данных, кбит/с

E1

30

1

2048

E2

120

4

8448

E3

480

16

34368

E4

1920

64

SDH (Synchronous Digital Hierarchy) является более современной, чем PDH.

Синхронные транспортные модули. Новая цифровая иерархия была задумана как «скоростная информационная автострада» для передачи цифровых потоков с разными скоростями. В рамках концепции SDH объединяются и разделяются потоки со скоростями 155.520 Мбит/с и выше.

Для передачи цифрового потока в SDH генерируются синхронные транспортные модули, таблица 1.4.

Таблица 1.4 – Цифровой поток и SDH



Уровень иерархии

Тип синхронного транспортного модуля

Скорость передачи данных, Мбит/сек

1

STM-1

155.520

2

STM-4

622.080

3

STM-16

2488.320

4

STM-64

9953.280

Важной особенностью SDH является то, что в заголовках, помимо маршрутной информации, наличествуют данные, позволяющие обеспечить управление всей сетью в целом, обеспечивать дистанционные переключения в мультиплексорах, реализовывать эффективность эксплуатации сети и сохранять качество на должном уровне.

    1. Выбор оптического кабеля ОК-50-2-5-4

ОК-50-2-5-4 - кабель линейный с четырьмя градиентными волокнами с диаметром сердцевины 50 мкм, помещенными вместе с упрочняющими нитями в пластмассовую (фторопласт, полиэтилен) трубку, скрученными вокруг сердечника, выполненного из стеклопластика или скрученных стальных проволок, помещенных в поливинилхлоридную или полиэтиленовую оболочку, со сплошным гидрофобным заполнением межмодульного пространства по всей длине, в общей оболочке из полиэтилена, разработки 2, с коэффициентом затухания до 5 дБ/км, число ОВ-4

Условия эксплуатации:


Для линейных кабелей от - 40 до 55°СДля станционный кабелей от -10до55°С
Относительная влажность воздуха до 98% при температуре до 35°С.
Кабели устойчивы к воздействию атмосферных конденсированных осадков (инея) с последующим оттаиванием и плесневых грибов.
Кабели соответствуют требованиям ТУ 16-705.296-86.

Технические характеристики:


Рабочая длина волны кабеля, мкм - 0,85

Коэффициент затухания, 5 дБ/км,

Переходное затухание на ближнем и дальнем концах кабеля на строительной длине, дБ, не менее – 90

Коэффициент широкополосности на рабочей длине волны, МГц·км

для кабелей с затуханием до 3 дБ/км – 500

для кабелей с затуханием до 5 дБ/км – 250

Эффективная числовая аппертура - 0,20+0,02

Минимально допустимый радиус изгиба, мм, не менее: для линейных кабелей – 250

для станционных кабелей – 90

Кабель выдерживает: воздействие растягивающих усилий, Н: линейный – 1200

линейный с металлическим силовым упрочняющим элементом – 2200

станционный – 50

воздействие раздавливающих усилий на длине 1 см, Н: линейный –1000

станционный - 50

изгибов на угол + 90° по радиусу: линейные (250+10) мм – 20

станционные (90+5) мм – 20

перемоток с барабана на барабан с диаметром шейки (500+20) мм

(линейные) – 10

перемоток с барабана на барабан с диаметром шейки (500+20) мм с тремя поворотами на угол + 90° с приложением усилия растягивающих

нагрузок (линейные) – 3

осевых закручиваний на угол + 360° на длине 2 м, циклов – 10

Минимальная наработка, ч - 200 000

Минимальный срок службы, лет - 25

Строительная длина кабелей, м, не менее - 2 000



1.4 Расчёт числовой апертуры

Важной характеристикой световода является числовая апертура NA, представляющая собой синус максимального угла падения φпад лучей на торец световода, при котором в световоде луч на границу “сердцевина – оболочка” падает под критическим углом φкр. Если значение угла падения φпад, φкр, то в световоде происходит полное внутреннее отражение луча.

Следовательно,



(1.1)

где n1 и n2 показатель преломления соответственно сердцевины и оболочки (для многомодового световода – 1.53 и 1.5 соответственно).

Число мод определяет способность световода “принимать” свет. Чем больше мод, тем больше световой энергии можно ввести в световод от источника. С увеличением числа мод полоса передаваемых частот снижается. Чем меньше мод, тем лучше качество связи, и можно организовать большее число каналов.

Для расчета числа мод необходимо рассчитать нормированную частоту



(1.2)

где а – радиус сердечника световода, мкм (определяется по маркировке кабеля); λ – длина волны, мкм; NA – числовая апертура.

Общее число передаваемых мод в световодах может быть определено по формулам:

(1.3)

Для уменьшения числа мод следует уменьшить диаметр световода и разницу между показателями преломления сердцевины и оболочки. Геометрические размеры сердечника и оболочки являются важными параметрами световодов.

1.5 Расчёт затухания световодов

Важнейшим параметром световода является затухание передаваемой энергии. Для заданных значений скорости передачи информации и вероятности ошибки мощность на входе фотодетектора должна быть больше некоторой определенной величины. Потери наряду с дисперсией определяют длину ретрансляционного участка волоконно – оптической линии связи (ВОЛС), т.е. расстояние, на которое можно передавать сигнал без усиления. Данное расстояние соответствует расстоянию между НРП волоконно – оптической линии связи, размещенными на схеме трассы линии связи. В тех участках спектра, где существуют надежные источники излучения, световоды должны иметь минимально возможное затухание. Существуют две главные причины собственных потерь в световодах: поглощение и рассеяние энергии.

Затухание поглощения, связанное с потерями на диэлектрическую поляризацию, линейно растёт с частотой и существенно зависит от свойств материала световода tgδ. Расчёт затухания поглощения производят по формуле, дБ/км:

(1.4)

где λ – длина волны, м; – тангенс угла диэлектрических потерь в световоде.

В этой формуле приближенное вычисление объясняется тем, что показатели преломления и тангенс диэлектрических потерь зависят от частоты, а, следовательно, и от длины волны, в связи с чем не могут быть заданы постоянными величинами при расчете.

Потери на рассеяние определяют нижний предел потерь, присущих волоконным световодам. Потери с увеличением длины волны уменьшаются. Рассеяние обусловлено неоднородностями материала волоконного световода, размеры которых меньше длины волны, а также тепловой флуктуацией преломления. Различают линейное и нелинейное рассеяние. При линейном рассеянии его мощность пропорциональна мощности падающей волны. В этом случае происходит частичное изменение потока энергии.

Потери на рассеяние, возникающие в результате флуктуации показателя преломления, называются рэлеевскими и определяются по формуле, дБ/км

(1.5)

где λ – длина волны, мкм; Rp – коэффициент рассеяния, равный для кварца 1.5 дБ/км•мкм4 для многомодового световода.

Суммарное значение собственного затухания оптического волокна в общем случае

(1.6)




Скачать файл (365.3 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации