Системы железнодорожной радиосвязи

      На  перегонах большой протяженности, когда не удается выполнить условие (2) при установке стационарных радиостанций на промежуточных пунктах, следует устанавливать дополнительную радиостанцию, подключив ее к линейному проводному каналу поездного диспетчера, либо обеспечив дистанционное управление его со стороны ДСП соседних станций.

      Для обеспечения работы проводного канала связи радиосети ПРС-С используются: распорядительная станция СР-34, устройство сопряжения УС-2/4; блоки управления постоянным током БУП, устройства обхода дуплексных усилителей ОУ-ДУ; стационарные радиостанции РС-6; вводно-защитные устройства ВЗУ. Избирательное подключение к каналам связи РС и вызов СР осуществляется с помощью двух частотных кодовых сигналов, обеспечивающих индивидуальный вызов до 28 абонентов.

      В целях резервирования проводного канала поездной диспетчерской связи следует обеспечивать уверенную радиосвязь между соседними cтационарными радиостанциями.

      Тот или иной способ передачи высокочастотной  энергии должен выбираться на основе технико-экономического сравнения  вариантов с учетом конкретных условий: вида тяги, длины перегонов, наличия скоростного движения поездов и т.д.

 

_{1.3 Расчет дальности связи в гектометровом диапазоне}

 

      При использовании антенн

      При использование гектометрового диапазона  волн передачу информации можно обеспечить излучением и приемом электромагнитных волн при помощи антенн. В этом случае рассчитать напряженность поля в точке приема по формулам Шулейкина - Ван-дер-Поля: 

       (мВ/м); (1.3)

       ; . (1.4) 

      Здесь Р_А - мощность, подводимая к антенне в Вт; - к. п. д. антенны; для стационарных Г-образных антенн =0,25 для высоты подвеса 15 м, 0,38 - для 20 м, 0,49 - для 30 м; D=1,5 - коэффициент направленного действия антенны; l - расстояние в км до точки приёма; W - множитель ослабления, зависящий от расстояния и параметров почвы; l - длина волны, м (l = 140,7 м для 2,13 МГц, l = 139,4 м для 2,15 МГц); s - проводимость почвы в См/м; e - относительная диэлектрическая проницаемость почвы.

      Для случая, когда токи проводимости много  больше токов смещения, т.е. 60l s >> e, то . (Последнее выражение для расстояния l в км). Для другого крайнего случая, когда токи смещения больше токов проводимости в почве 60l s << e, 

         

      (последнее выражение для расстояния l в км).

      Для значений > 25 выражение принимает простой вид .

      Подводимая  мощность зависит от длины фидера l_ф и затухания в устройстве согласования  

      a_су: ,  

      где Р - выходная мощность радиостанции, заданная в таблице; a_ф - погонное затухание в фидере на 1 м его длины, равно (0,7-0,8) ×10^-2 дБ/м, a_су= 1,5 дБ.

      При проектировании ПРС для расчёта  напряженности поля в середине участка в нашем случае достаточно взять дальность l в км, длину волны l в м, проводимость и диэлектрическую проницаемость и по формулам (3) и (4) с учётом соотношений между токами проводимости и смещения рассчитать напряженность поля волны.

      Для обеспечения уверенной связи необходимо, чтобы уровень напряженности поля для соответствующего участка железнодорожной линии был не меньше величин, приведенных на странице 10. 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].

_{1.4 Расчет дальности связи в гектометровом диапазоне при использовании направляющих линий}

 

      Дальность уверенной радиосвязи, км, между стационарными и локомотивными радиостанциями при применении направляющих линий

 

       , (1.5) 

      где А_доп - максимально допустимое затухание сигнала в радиотракте, дБ, (при одновременной работе на антенну и запитку волноводной линии затухание равно 145 дБ [6]);

       - суммарные затухания соответственно  в станционных, линейных и локомотивных  устройствах поездной радиосвязи, дБ;

      А_пер -переходное затухание между направляющими проводами и локомотивной антенной, дБ (см. [2] § 5.4, и данные в табл.1.4);

      α_нп - постоянная затухания направляющих проводов на перегоне, дБ/км (см. [2] § 5.2, и данные в табл.1.4). Затухание сигнала в локомотивных устройствах определяется в основном к. п. д. согласующего устройства и составляет = 2 дБ.

      Суммарное затухание, дБ, на станционных устройствах  радиосвязи в общем случае 

       , (1.6) 

      где a_ф - погонное затухание фидера; дБ/м; l_ф - длина фидера, соединяющего радиостанцию с согласующим устройством, м;

      а_{су -} затухание, вносимое согласующим устройством, равно 1,5 дБ;

      η - к. п. д. индуктивного способа возбуждения направляющих проводов (см. рис. 5.12 в [2]) - изменяется от 1 при непосредственном присоединении к направляющим проводам до 0,4 при несогласовании нагрузки: для расчёта использовать значение 0,6);

      a_{0 -} концевое затухание (a₀₌5 дБ).

      Концевое  затухание учитывается только при  возбуждении волноводного провода  и проводов воздушной линии связи, так как при этом только часть  мощности передатчика радиостанции передается межпроводной волной, распространяющейся с малым затухание и обеспечивающей радиосвязь на больших расстояниях. 

      Таблица 1.4

 

      Суммарное затухание линии зависит от типа и количества линейных устройств  на участке длиной l_ур: 

       , (1.7) 

      где затухания, вносимые соответственно схемами высокочастотного обхода тяговой подстанции и нормально разомкнутого разъединителя, дБ (равны по 1 дБ, учитываются только для тех перегонов, на которых расположены подстанции и разъединители);

      a_н - затухание, вызываемое нарушением однородности длины направляющих проводов, дБ; учитывается только при использовании линии ДПР, когда один из них переходит на противоположную сторону пути (a_н = 2,6 дБ);

      a_п - затухание, вносимое изменением сторонности подвески направляющих проводов, дБ; при воздушном переходе провод a_п = 0,5 - 0,8 дБ, а при кабельном переходе с использованием согласующих контуров a_п = 2,2 дБ;

      п - количество переходов направляющих проводов в пределах длины линии;

      a_тр - затухание, вносимое силовым трансформатором в тракт передачи, дБ (при использование высокочастотных заградителей в месте отпая не должно превышать 0,1 дБ; при включении у силового трансформатора величина затухания изменяется от 0,2 дБ при удалении на 5 м до 0,9 дБ при15 м, автотрансформаторные пункты, установленные на линии 2х25 кВ вносят затухание 4 дБ);

      т - число трансформаторов в пределах l_ур.

      Так как  зависит от l_ур, то сначала определяют для тех устройств, которые не зависят от l_ур, и по формуле (5) находим предварительное значение l_ур. Затем, определив п и m на длине l_ур, уточняют значение и длину l_ур.

 

_{II. Расчет  дальности ПРС  в радиосетях диапазона метровых волн (160 МГц)}

_{2.1 Базовые кривые распространения радиоволн}

 

      Расчет  дальности поездной радиосвязи, работающей в диапазоне метровых волн, усложняется  тем, что приходится учитывать рельеф местности, влияющий на условия распространения  радиоволн. Расчет выполняется по базовым  кривым распространения (рис.2.1), представляющим собой зависимости медианного значения напряженности поля Е^¢₂ от расстояния r между точкой приема и источником излучения по прямой линии.

      Кривые  приведены для следующих условий: h₁h₂=100м²-произведение высот установки стационарной и локомотивной антенн над поверхностью земли для кривых 1,2; для кривой 3 произведение высот для возимых антенн h₁h₂=25 м²; Р₁=1Вт-мощность излучателя; G= 0 дБ - коэффициент усиления антенны излучателя по отношению к полуволновому вибратору; a₁l₁=0дБ - затухание в фидере, соединяющем излучатель с антенной; индекс преломления воздуха соответствует стандартной атмосфере (DN=-40); К_кс=0 дБ коэффициент ослабления напряженности поля контактной сетью. Расстояние r отсчитывается по прямой линии.

 

      

      Рис.2.1 Базовые кривые распространения 

      Кривая 1 соответствует случаю, когда направление  распространения радиоволн совпадает  с направлением трассы железной дороги, а кривая 2 - когда не совпадает, кривая 3 используется для расчета связи  с локомотивами.

      Под высотой установки стационарной антенны h₁ понимается так называемая эффективная высота, которая представляет собой возвышение антенны над средним уровнем окружающей местности на расстоянии 0,5 км в направлении связи. Если антенна заслонена в направлении связи промышленными зданиями, жилой застройкой, находящимися на расстоянии 10 - 40 м от антенны, то эффективную высоту следует отсчитывать от верхнего уровня препятствия.

 

_{2.2 Типы трасс радиосвязи}

 

      Влияние рельефа местности учитывается  типом трасс радиосвязи. Трассы поездной радиосвязи по характеру рельефа местности, по которой они проходят, подразделяются на пять типов. Каждому типу соответствует определенное значение коэффициента сложности трассы К_ст, которое может колебаться 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.

      Трасса  типа 1 (равнинная, К_ст=1) характеризуется невысокими холмами с глубиной закрытия трассы до 10 м и колебаниями уровня земной DJ поверхности не более 15 м. Трасса типа 2- (среднепересеченная, К_ст=2) с колебаниями уровня не более 50 м. Она встречается в европейской части России, Сибири и в Казахстане.