1.1 Характеристика заданного участка магистрали и определение расстояния между станциями
По заданию из общей сети железной дороги задан участок магистрали В – 2 – 8 с оборудованием в ОУ линейного зала (ЛАЗа), приведенный на рисунке 1
Рисунок 1 – Схема сети железной дороги и заданного участка
На каждом выше приведенном участке, находятся станционные узлы (СУ).
На участке 2 находятся 5 СУ, расположенные друг от друга на расстоянии 60 км.
На участке 8 находятся 6 СУ, расстояния между всеми СУ – 60 км, кроме СУ13 – СУ14 – 70 км.
1.2 Определение количества каналов различных видов связи между узлами магистрали
Количество каналов, организуемых между различными узлами магистрали, определяется в соответствии с таблицей 1.
Таблица 1 – Количество каналов, организуемых между различными
узлами магистрали
| Участок магистрали | Число каналов | |||
| телефонных | телеграфных | передачи данных | факсими-льных | |
| Между РЖД и ДУ | ||||
| Смежными управлениями дорог (ДУ – ДУ) | ||||
| Управлением и отделением дорог (ДУ – ОУ) | ||||
| Смежными отделениями дорог (ОУ – ОУ) | ||||
| Отделениями дорог и оконечными станциями (ОУ – СУ) | ||||
| Смежными оконечными станциями (СУ – СУ) |
В соответствии с этой таблицей, для проектируемого участка железной дороги будет следующее распределение каналов:
ДУ – РЖД = 30 ТЛФ + 3 ТЛФ(6ТЛГ(200)) + 10ПД + 5 ФАКС = 48 каналов;
ДУ – ДУ = 15 ТЛФ + 2 ТЛФ(6ТЛГ(200)) + 10ПД + 3 ФАКС = 30 каналов;
ДУ – ОУ = 6 ТЛФ + 1 ТЛФ(6ТЛГ(200)) + 5ПД + 4 ФАКС = 16 каналов;
ОУ – ОУ = 6 ТЛФ + 1 ТЛФ(6ТЛГ(200)) + 4ПД + 1 ФАКС = 11 каналов;
ОУ – СУ = 4 ТЛФ + 1 ТЛФ(6ТЛГ(200)) + 2ПД + 1 ФАКС = 11 каналов;
СУ – СУ = 3 ТЛФ + 1 ТЛФ(6ТЛГ(200)) + 2ПД + 1 ФАКС = 7 каналов;
Телеграфные каналы принимаются в соответствии с тем, что один канал ТЧ – это 24 телеграфных канала, со скоростью передачи 50 Бод, 12 – со скоростью 100 Бот или 6 – со скоростью передачи 200 Бод.
1.3 Составление таблицы (или схемы) распределения каналов между
пунктами
При составлении таблицы мы учитывали принцип организации дальней связи железнодорожного транспорта – радиально-узловое построение сети с устройством узлов связи с линейно-аппаратными залами, которые являются пунктами сосредоточения оконечного и промежуточного оборудования каналов дальней и других видов связи.
На рисунке 2 изображена схема распределения каналов между пунктами.
2 Выбор оптимального варианта организации связи
2.1 Требования к вариантам (их отличительные особенности)
В проекте должно быть разработано несколько вариантов организации проектируемой первичной сети. Все варианты должны обеспечивать, возможно, более близкое количество к заданному числу каналов связи и позволять увеличение числа каналов в дальнейшем.
Не следует разрабатывать варианты явно не целесообразные.
Варианты организации связи могут отличаться:
- типами линий связи;
- типом и емкостью используемых кабелей и цепей воздушных линий связи;
- типами систем передачи.
Выбор основного варианта организации связи производится на основе сравнения технико-экономических показателей применяемых устройств.
Для успешного выполнения данного раздела необходимо научиться быстро, ориентироваться в следующих основных технических данных систем передачи:
- для каких цепей предназначена данная система передачи (воздушные – стальные, цветные; кабельные – симметричные, коаксиальные, волоконо-оптические);
- количество каналов, обеспечиваемых системой передачи;
- принцип построения системы (однополосная, двухполосная);
- линейный спектр системы;
- дальность связи, обеспечиваемая применяемой системой передачи;
- возможность совместной работы с другими системами на тех же цепях;
- возможность совместной работы с системами на параллельных цепях;
- возможность и принцип выделения каналов.
2.2 Характеристика линий связи. Выбор перспективной
Выбор типа линии связи является одним из основных вопросов при проектировании систем передачи.
На данный момент в предложении есть 2 типа кабелей:
- медный кабель;
- оптоволоконный кабель.
При выборе следует учитывать преимущества и недостатки каждого типа, а также требования к современным линиям связи.
Преимущества оптического кабеля по сравнению с медным заключены в следующем:
- при передаче по оптическому кабелю исключается воздействие электрических полей и шумов на сигнал, но проявляется дисперсия сигнала по времени;
- километрическое затухание значительно снижается;
- появляется возможность передачи сигналов на более высоких скоростях.
В результате возрастает длина регенерационного участка, повышается шумозащищенность сигнала и скорость передачи.
Но наряду с достоинствами оптических кабелей существуют также и недостатки: основным из которых является его дороговизна.
К современным линиям связи предъявляются высокие требования относительно скорости передачи, максимальной длины регенерационного участка и ее стоимости. Поэтому в данном проекте целесообразнее выбрать оптический кабель связи.
Параметры линии связаны с конструкцией самого оптического кабеля. Стоимость многомодовых волокон в 1,5 – 2 раза меньше стоимости одномодового волокна такой же емкости в тех же условиях эксплуатации. Необходимо учитывать потребности сети с учетом перспективы ее развития.
Одномодовое волокно обеспечивает передачу сигнала с минимальным влиянием дисперсии, которой можно пренебречь при расчете максимальной длины регенерационного участка. Поэтому максимальная длина регенерационного участка достигает порядка 100 км. Одномодовые волокна также имеют более высокую критическую частоту и обеспечивают передачу цифровых потоков до 1 Гц. При организации связи магистрального уровня для данного проекта будем использовать одномодовые кабели.
2.3 Аппаратура уплотнения, используемая на участках. Сравнительная
оценка, выбор.
Для магистральной, дорожной и отделенческой связи применяем аппаратуру К-60П с линейным спектром 12…252 кГц. Для отделенческой связи применяется аппаратура ИКМ-30 с максимальной длиной тракта 60…108 км, работающей в первичным цифровым потоком 2048 кбит/с.
Кабельная система К-60П.
Шестидесятиканальная аппаратура ВЧ уплотнения К-60П предназначена для организации 60 двухсторонних телефонных каналов по двум однотипным кабелям. Система сети однополосная, двухкабельная, четырехпроводная. В системе К-60П группа каналов прямого и обратного направления имеет одинаковый линейный спектр частот 12-252 кГц. Телефонные каналы аппаратуры К-60П можно использовать под вторичное уплотнение тональным телеграфом, для передачи вещания и передачи данных.
Одной из особенностей сети связи железнодорожного транспорта является необходимость выделения каналов на промежуточных станциях (ПС). Для этого из передаваемого по линейному тракту вторичного или более высокоскоростного потока на ПС должна выделяться первичная группа, это можно осуществить с помощью стойки выделения первичной группы (СВПГ), СВПГ-1 для выделения 12 каналов и СВПГ-2 – для 24 каналов.
Для организации связи по ВОЛС будем применять аппаратуру МЦП-155.
МЦП-155A
МЦП-155 является синхронным мультиплексором ввода-вывода (ADM).
МЦП-155А работает на оптических или электрических линиях на скорости передачи группового потока 155Мбит/с. К МЦП-155A могут подключаться компонентные потоки 2, 34, 45, 155 Мбит/с.
МЦП-155А передает 63 плезиохронных потока 2 Мбит/с потока по волоконно-оптическому или металлическому кабелю.
Технические характеристики:
Интерфейс компонентного потока 2 Mбит/с
Скорость цифрового потока 2.048 Mбит/с 50 ppm
Параметры импульсов по Рек. G.703 МСЭ-Т
Код HDB-3
Импеданс 120 Ом симметричный
или 75 Ом несимметричный
Соединитель 4 розетки НЕ5 по 37 контактов для вх/вых
Соединитель 75 Ом 1,6/5,6 или BNC
Электрический интерфейс агрегатного потока 155 Mбит/с
Скорость цифрового потока 155.520 Mбит/с 20 ppm
Параметры импульсов по Рек. G.703/G.707/G.708/G.709 МСЭТ
Код CMI
Импеданс 75 Ом коаксиальный
Соединитель 1.6/5.6 или BNC
Интерфейс внешней синхронизации
Частота синхронизирующего сигнала 2048 MГц
Параметры импульсов по Рек. G.703 МСЭ-Т
Импеданс симметричный 120/75 Ом
Соединитель НЕ5 на 9 контактов
Оптический интерфейс 155Мбит/с
Тип интерфейса IC 1.1 = L 1.1 + S 1.1 IC 1.2 = L 1.2 + S 1.2
Скорость цифрового
потока 155.520 Mбит/с 155.520 Mбит/с
Стандарт по Рек. G.957/G.958 МСЭ-Т
Тип оптического волокна одномодовый одномодовый
(1 300 мкм, (1 550 мкм.
по Рек.G.652) по Рек G.652)
Перекрываемое
затухание 0-28 дБ 0-28 дБ
Стандартная
длина участка 0-60 км 0-90 км
Соединители FC/PC FC/PC
Контроль лазера есть есть
Защита оптических
элементов есть есть
2.4 Составление схем организации связи
Схема связи также может быть построена как на аналоговой аппаратуре, так и на более современной - цифровой. Выбор производим с учетом достоинств и недостатков.
К достоинствам цифровых систем можно отнести:
- большую помехозащищенность передаваемой информации;
- повышение возможной скорости передачи с использованием ВОЛС;
- незначительное энергопотребление.
В то время как имеются следующие недостатки:
- высокая стоимость самих систем и их компонентов, в том числе и в обслуживании;
- для обслуживания этих систем требуется квалифицированный технический персонал.
С учетом последних требований к системам связи выбираем цифровую аппаратуру.
Упрощенная схема организации связи на участке представлена в двух вариантах исполнения: по медному кабелю с использованием кабельной системы передачи К-60П (рисунок 3) и по оптическому кабелю с системами МЦП-155 (рисунки 4). При сравнении двух вариантов выбираем реализацию сети по волоконно-оптическому кабелю с использованием цифровых систем, так как это позволяет применять современную аппаратуру с высокой скоростью передачи и качеством связи, а также низкими потерями при передачи.
Организация связи по симметричному кабелю осуществляется с помощью шести систем К-60П:
Система №1: 1-48 РЖД-ДУ1
Система №2: 1-48 РЖД-ДУ2
Система №3: 1-11 ОУ1-СУ2 на СУ7 1-16 ДУ2-ОУ2
13-23 ОУ1-СУ3
Система №4: 1-7 СУ-СУ
13-23 ОУ1-СУ4=ОУ2-СУ6
25-35 ОУ1-ОУ2
Система №5: 1-11 ОУ2-СУ9=ОУ3-СУ11
13-23 ОУ2-СУ10=ОУ3-СУ12
31-60 ДУ2-ДУ3
Система №6: 1-7 СУ-СУ
13-23 ОУ2-СУ8=ОУ3-СУ13
25-35 ОУ2-ОУ3
Организация связи по оптическому кабелю осуществляется с помощью участка кольцевой системы и систем МЦП-155:
Поток №1: 1-30 ДУ1-ДУ2
Поток №2: 1-11 ОУ1-ОУ2=ОУ3-ОУ2
Поток №3: 1-11 ОУ1-СУ4=ОУ2-СУ8=ОУ3-СУ11
12-22 ОУ1-СУ3=ОУ2-СУ9=ОУ3-СУ12
Поток №4: 1-11 ОУ1-СУ2=ОУ3-СУ13
12-18 СУ1-СУ2=СУ13-СУ14
19-30 ОУ2-СУ5
Поток №5: 1-30 РЖД-ДУ1=РЖД-ДУ2
Поток №6: 1-30 ДУ2-ДУ3
Поток №7: 1-16 ДУ2-ОУ2
Поток №8: 1-30 ДУ2-ДУ4
Поток №9: 1-18 РЖД-ДУ1=РЖД-ДУ2
Примечание: По системам К-60П и потокам ИКМ-30 обеспечиваем каналы связи на станциях.
3 Электрический расчет магистрали
3.1 Определение номинальной длины участка регенерации
Номинальная длина и номинальное затухание регенерационного участка (между НРП) приводятся в технических данных ЦСП при температуре t = + 20. Паспортные данные параметров кабеля обычно известны при этой же температуре.
Длина регенерационного участка (РУ) L 
цифровой волоконно-оптической системы передачи (ЦВОСП) зависит от многих факторов, важнейшим из которых является энергетический потенциал Э, в самом общем случае равный:
где 
- абсолютный уровень мощности оптического излучения на выходе линейного оптического кабеля (ОК), дБм;
- абсолютный уровень мощности оптического излучения на входе ПРОМ (приемника);
-максимально допустимое затухание оптического излучения в ОК, разъемных и неразъемных соединениях регенерационного участка. Для системы МЦП-155 
= Э = 29 дБ.
Для проекта выберем кабель ОКМС-А-6(2,4)СП-24(2) с километрическим затуханием 
=0,22 дБ/км при длине волны λ=1,55 мкм и строительной длиной 4км.
Необходимо обеспечить условие превышения мощности полезного сигнала минимальной допустимой мощности РПр.min, при которой обеспечивается необходимая достоверность передачи сигнала
где РПер – уровень мощности генератора излучения, дБ;
aн.с, aр.с – потери в разъемных и не разъемных соединениях, дБ;
a – коэффициент затухания оптического волокна, дБ/км;
Э - эксплуатационный запас, дБ;
LС.Д – строительная длина ВОК.
Расчет допустимой длины регенерационного участка:
Затухание на участке регенерации определяется по формуле:
Запас по затуханию на участке регенерации определяется выражением
Согласно формуле для допустимой длины регенерационного участка Lр определим максимальную длину регенерационного участка Lмах при l = 1,5 мкм:
Получили длину участка регенерации больше максимального расстояния между смежными станциями 
> 70 км, поэтому регенераторов в данной сети связи не будет. Количество неразъемных соединений на участке в 60 км nн.с. = (60/4-1) =14, а при 70 км – nн.с. = (70/4-1) =17.
Затухание на участке:
дБ
дБ
3.2 Построение диаграммы уровней
Диаграмма уровней затухания на участках, приведена на рисунке 6.
4 Проектирование ЛАЗа заданного узла связи
4.1 Определение количества и состава стоек в ЛАЗе
По заданию необходимо спроектировать линейно-аппаратный зал (ЛАЗ) для одного из пунктов магистрали. В нем необходимо предусмотреть установку аппаратуры управления. Кроме этого, в ЛАЗе нужно разместить вводно-коммутационную и испытательную аппаратуру, стойки электропитания.
В зависимости от объема оборудования следует рассчитать площадь помещения ЛАЗа. После этого необходимо составить план помещений ЛАЗа с размещением в них оборудования. На плане указать размеры проходов между аппаратурой, показать окна и двери, а также составить схему прохождения цепей и каналов.
В заключение в ЛАЗе предусмотреть мероприятия по охране труда, технике безопасности и противопожарной технике.
Линейно-аппаратный зал (ЛАЗ) оборудуют в домах связи, узлах связи для размещения в нем аппаратуры многоканальной и оперативно-технологической связи. Объединение всей аппаратуры в одном помещении позволяет оперативно производить переключение и обслуживание каналов, производить профилактические работы и измерения.
Аппаратура в ЛАЗе устанавливается рядами, соединение стоек между собой осуществляется по кабель-ростам сверху и по желобам в полу внизу. В первом ряду размещают вводно-кабельные стойки ВКС-Н, ВКС-В, предназначенные для включения вводимых в ЛАЗ цепей кабелей, уплотненных аналоговыми системами передачи в диапазоне до 252 кГц. На стойке размещаются кабельные боксы и платы вводно-кабельного оборудования с линейными трансформаторами, разрядниками и коммутационные гнезда.
Ввод в ЛАЗ цепей воздушных линий связи, подверженных поражению грозовыми разрядами, осуществляется через вводную стойку ВС. На стойке устанавливаются разрядники, предохранители, коммутационные гнезда.
Рядом с ВКС или ВС устанавливается испытательная стойка ИС или упрощенная вводно-испытательная ВИС. Они предназначены для переключения, отключения каналов или физических цепей по двух- или четырехпроводным схемам для проведения испытаний и периодического контроля каналов.
Для подключения каналов или двухпроводных телефонных цепей от АТС используется испытательно-транзитная стойка ИСТ-М. Через нее осуществляется передача каналов в другие службы ЛАЗа или дома связи.
Для переключения каналов ТЧ между отдельными стойками в ЛАЗе используется промежуточная стойка переключателей ПСП.
В других рядах устанавливаются стойки дифсистем и тонального вызова. В отдельном ряду размещают аппаратуру вторичного уплотнения.
Аппаратуру цифровых систем передачи МЦП-155 размещают в отдельном ряду вблизи вводно-кабельных стоек. Для уменьшения влияния импульсных помех АТС на ЦСП одночетверочные кабели заводят непосредственно на стойку СЛО.
Взаимоотношение стоек внутри систем должно соответствовать типовым схемам прохождения цепей и выбирается с учетом минимальных длин межстоечного монтажа.
Аппаратура электропитания САРН устанавливается непосредственно в рядах с питаемой аппаратурой. Ширина проходов должна обеспечивать удобство эксплуатации аппаратуры, возможность последующего демонтажа оборудования.
При использовании ВОЛС вводно-кабельная стойка заменяется на оптический кросс.
4.2 Составление схем прохождения цепей в помещении ЛАЗ
На рисунке 7 изображена схема прохождения 5-го канала на станции ОУ2.
Рисунок 7 – Схема прохождения канала в ЛАЗе на станции ОУ2
Схемы прохождения цепей в ЛАЗе отображают взаимное соединение отдельных стоек, необходимых для создания различных каналов связи с транзитными соединениями, обеспечивая при этом нормальную эксплуатацию цепей и каналов.
Проводка электропитания выполняется шинами вдоль главного прохода, размещаемыми на кабельростах, а в рядах стативов – кабелем.
Стойка оконечного оборудования (СОО) сочетает функции стойки оконечного линейного тракта (СОЛТ) и стойки аналого-цифрового оборудования (САЦО). Причем на стойке размещается до трех комплектов АЦО и комплект оконечного линейного тракта. Стойку СОЛТ не используем, так как поток Е1 в пределах ЛАЗа не нуждается в дистанционном управлении.
4.3 Размещение оборудования в ЛАЗе
На рисунке 8 изображено расположение оборудования в ЛАЗе, расположенном на станции ДУ2.
На данной станции устанавливаются дополнительная стойка для размещения оборудования МЦП-155 и стандартные стойки размещения оконечного оборудования СОО в каждую из которых размещается аппаратура ИКМ-30.
Рисунок 8 – План размещения оборудования в ЛАЗе ДУ2
5 Правила строительства и монтажа устройств МКС
5.1 Строительство ВОЛС
Особенности прокладки ОКС заключаются в меньших допустимых значениях механических нагрузок на кабель. При нарушении допустимых значений тяговых усилий в процессе прокладки ОКС, увеличении затухания или дисперсии оптических волокон (0В) на строительных длинах, а также некачественном соединении 0В в муфтах значения параметров передачи регенерационных участков ВОЛС не будут соответствовать нормам. Поэтому при организации строительства ВОЛС необходимо четкое метрологическое обеспечение процесса прокладки и монтажа ОКС и контроль параметров передачи 0В.
ОКС прокладывается с помощью обычной кабелеукладочной техники с использованием технологий, предназначенных для прокладки электрических кабелей. При ручных работах кабель прокладывается способом "петли". При прокладке ОКС строительной длины с обоих его концов необходимо предусмотреть запас кабеля длиной 8...10 м. Его сворачивают в бухту и укладывают в приямок.
Прокладку и монтаж кабелей допускается проводить при температуре не ниже -10°С. Кабель должен выдержать усилие на растяжение не менее 2000 Н/см и на сжатие не менее 1000 Н/см.
При получении кабеля на заводе-изготовителе выполняют входной контроль каждого 0В с помощью рефлектометров.
После получения кабеля с завода представители строительной организации в присутствии представителя заказчика выявляют состояние кабеля с помощью сварочного агрегата (КСС-111) и оптического тестера (ОМКЗ-76); места конкретных повреждений кабеля определяются рефлектометром (ОГК-12). Проверка производится с двух концов строительной длины ОКС.
Контроль осуществляется на всех этапах строительства.
Оптический кабель может прокладываться с помощью кабелеукладчика (бестраншейная прокладка). В этом случае ножом кабелеукладчика в грунте прорезается узкая щель и кабель укладывается на ее дно. При этом механические нагрузки достаточно высоки, так как кабель на пути от барабана до выхода из кабеля направляющей кассеты подвергается воздействиям продольного растяжения, поперечного сжатия и изгиба, а также вибрационному воздействию в случае применения вибрационных кабелеукладчиков. Глубина прокладки 0,9...1,2 м.
Траншейный способ прокладки оптических кабелей в грунт аналогичен прокладке электрических кабелей. Ширина траншей наверху 0,3м, на дне 0,1...0,2 м. Глубина прокладки кабеля 1,2 м.
Кабель прокладывают с барабанов, установленных на кабельные транспортеры или автомашины, оборудованные козлами-домкратами. Но мере движения транспорта (автомашины) и вращения барабана кабель сматывают и укладывают непосредственно в траншею или вдоль нее по бровке, а затем в траншею.
Засыпка траншеи осуществляется специальными траншее засыпщиками, бульдозерами или вручную.
Чисто диэлектрические ОКС без металлических оболочек могут прокладываться в пластмассовой трубе. Достоинством таких кабелей является стойкость против электромагнитных воздействий (грозы, высоковольтных линий и т.д.). Но они уязвимы для грызунов и менее механически прочны. Размещение оптического кабеля в пластмассовом трубопроводе позволяет повысить механическую прочность и влагостойкость кабеля и защитить его от грызунов.
Существуют два способа прокладки кабеля в пластмассовой трубе:
- Прокладка ОК в предварительно проложенный в земле пластмассовый трубопровод диаметром 25...40 мм;
- Прокладка ОК, встроенного в пластмассовую трубу в заводских условиях и образующего единое целое "кабель-труба".
Полиэтиленовый трубопровод можно прокладывать имеющимися в настоящее время в строительно-монтажном поезде кабелеукладчиками. При этом прокладку трубопровода для ОКС можно совместить при необходимости с одновременной прокладкой кабелей автоматики, телемеханики и связи.
5.2 Монтаж оптических кабелей
Монтаж подразделяется на постоянный (стационарный) и временный (разъемный). Постоянный монтаж выполняется на стационарных кабельных линиях, прокладываемых на длительное время, а временный на линиях, где приходится неоднократно соединять и разъединять строительные длины кабелей.
Соединители оптических волокон представляют собой арматуру, предназначенную для юстировки и (фиксации соединяемых волокон, а также для механической защиты сростка.
Основными требованиями к ним являются: простота конструкций, малые переходные потери, устойчивость к внешним механическим и климатическим воздействиям, надежность. Дополнительно к разъемным соединителям предъявляется требование неизменности параметров при повторной стыковке.
Для неразъемного соединения оптических волокон применяются соединительные трубки, квадратные трубки, роликовые соединения, металлические наконечники, пластины с канавками, электродуговая сварка.
Разъемные соединения волокон осуществляются с помощью, штекерного разъемного соединителя.
Для монтажа муфт, разделки кабеля и сварки оптических волокон применяется сварочный агрегат типа КСС-111 с комплектом инструмента для разделки концов.