Проектирование сети связи

Вступ

 

Важлива роль в забезпеченні тісної взаємодії всіх підрозділів і служб, які займаються організацією руху поїздів, а також експлуатацією рухомого складу, колій, пристроїв електропостачання та всіх інших технічних засобів – належить транспортному оперативно-технологічному зв’язку.

Опетративно-технологічний зв'язок пройшов довгий шлях розвитку на основі розробки і послідовної модернізації своєї технічної бази, а також пошуку нових технічних рішень. Існуючи зараз на залізничному транспорті пристрої оперативно-технологічного зв’язку були створені в результаті багаторічної праці великого колективу транспортних спеціалістів.

Першим видом транспортного оперативно-технологічного зв’язку в нашій країні був поїзний диспетчерський зв'язок, який з’явився в 1921 році. В ньому використовувались групові фізичні ланцюги повітряних ліній зв’язку. Виклик проміжних станцій здійснювався посилкою з розпорядчої станції імпульсів постійного струму, а сигнал виклику приймав електромагнітний вибірковий пристрій – селектор. Завдяки цьому терміну і весь зв'язок в цілому отримав назву «селекторний». Тоді ж аналогічна система селекторного зв’язку була використана для створення постанційного і лінійно-колійного зв’язку, а надалі – апаратура дорожнього розпорядчого зв’язку і на його основі – апаратури зв’язку нарад. До 1941 року вся мережа залізниць була обладнана поїзним диспетчерським і по станційним зв’язком, значна його частина мала лінійно-колійний, магістральний зв'язок нарад.

В післявоєнні роки послідовно проводилась модернізація апаратури вибіркового зв’язку з селекторним викликом спочатку на базі електронних ламп, а потім напівпровідникових приладів.

На початку 60-х років на залізничному транспорті створюються кабельні лінії зв’язку. Значно більша ємність їх в порівнянні з повітряними лініями зв’язку обумовила широке використання каналів систем передачі для організації не тільки магістрального й дорожнього, але й віддленського оперативно-технологічного зв’язку. Це має важливе значення при концентрації диспетчерського управління рухом поїздів в відділеннях залізниць, коли більшість диспетчерських ділянок опинились віддаленими від відділень і могли бути зв’язані з ними тільки по обхідним каналам. Тому була розроблена принципово нова система вибіркового виклику імпульсами змінного струму тональної частоти. На базі цієї системи була створена апаратура поїзного диспетчерського і постанційного зв’язку з тональним вибірковим викликом, яка забезпечила організацію вибіркового зв’язку і по каналам систем передачі, і по різним ланцюгам повітряних і кабельних ліній зв’язку. В кінці 60-х років апаратура вибіркового зв’язку з селекторним викликом була знята з виробництва і на всій мережі залізниць почала втілюватись апаратура з тональним викликом. В 1966 році ця апаратура була модернізована, а принцип тонального виклику був використаний в ново створеній апаратури дорожнього розпорядчого зв’язку. В цей час був розроблений комплект апаратури постанційного зв’язку (КАСЗ), в якому з концентрована вся апаратура зв’язку, яка встановлюється на станції. Декілька варіантів цього комплекту дозволяють задовольнити потреби в зв’язку станції різних типів.

З 1967 року на ділянках залізниць, які будуються і електрифікуються, використовують неіонізовані кабелі зв’язку, маючи відносно високе згасання пар жил в діапазоні частот. Це обумовило необхідність широкого використання на ланцюгах вибіркового зв’язку двохсторонніх телефонних підсилювачів і перехідних пристроїв, які вмикаються в пунктах переходу з двохпровідних ланцюгів на чотирьохпровідні. В зв’язку з цим були розробленні підсилювачі ПТДУ-67, ПТДУ-М і перехідний пристрій ПУ-4Д.

Традиційний спосіб побудови оперативно-технологічного зв’язку на базі використання групових фізичних ланцюгів має недолік, тому число фізичних ланцюгів повинно бути рівним числу зв’язків, які організовуються.

З урахуванням ланцюгів для обхідних каналів на апаратурі систем передачі це привело до необхідності використання на транспортних лініях зв’язку кабелів великої ємності (до 14 четвірок). Для скорочення такої ємності розроблена система передачі К-24Т, створена для ущільнення двокабельних ліній передачі. Вона дозволяє вмикати проміжні пункти вибіркового зв’язку безпосередньо в канали ТЧ. Створення цієї апаратури викликало необхідність розробки комплекту додаткових пристроїв для спряження чотирьохпровідного тракту та групових каналів ТЧ з апаратурою проміжних пунктів. Разом з цими розробками ведуться пошуки нових принципів побудови апаратури групового зв’язку і способів організації групових каналів на базі цифрових систем передачі з імпульсно-кодовою модуляцією. Зокрема пропонується використовувати для організації оперативно-технологічного зв’язку апаратуру ущільнення вітчизняного виробництва – плезіохронну систему передачі ІКМ-30С. Останнім часом в Україні почали вироблятися для задоволення транспортних потреб оперативно-технологічного зв’язку, якісно нові проміжні пункти зв’язку типу АП-42 і АП-42М. Вони побудовані на сучасній елементній базі, тобто з використанням мікросхем і мікропроцесорів, і суттєво переважають над продпунктами більш старих типів ППЗ-П і ППЗ-Д по економічним і технічним показникам. Використання таких способів разом з самою досконалою елементною базою забезпечить значне підвищення якості і надійності зв’язку.

 

1 Система вибіркового виклику

 

В вибірковому зв’язку використовують систему тонального виклику, в якій сигнали виклику передаються імпульсами змінного струму в смузі частот від 316 до 2000 Гц. Вибір цього частотного діапазону визначений універсальністю апаратури телефонного зв’язку і вибірковим викликом, тобто ця апаратура повинна працювати на всіх лініях зв’язку: на ланцюгах повітряних і кабельних ліній зв’язку і по каналам систем передачі. Робоча смуга частот сталевих ланцюгів повітряних ліній зв’язку обмежується діапазоном 300-2000 Гц. На кабельних лініях і в апаратурі систем передачі використовується смуга частот 300-3400 Гц.

В системі вибіркового зв’язку сигнали виклику побудовані на багато частотному коді. Число кодових комбінацій розраховується за формулою 1:

 

                                          N = n (n-1)m-1  ,                                                                                      (1)         

 

де n – число різних частот, з яких утворюється кодові комбінації;

m  –  число частот в кодовій комбінації.

 

 За статистикою число проміжних пунктів в більшості випадків вибіркового зв’язку лежить в межах 15-20 і тільки в випадках лінійно-колійного зв’язку досягає 30. Якщо взяти N=4050 при m=2, забезпечують мінімальний час передачі кодованого сигналу, потрібно вибрати n=7, що дає N=42. Відповідно, який використовує семи частотний код і складаючи кодову комбінацію з двох частотних імпульсів, які передаються послідовно один за одним, можна отримати 42 кодові комбінації.

Довжина тонального сигналу виклику рівна 2,4с. Вибір тривалості першого імпульсу знаходиться за умов впевненого його прийому в присутності завад, тобто лінійних шумів і передаючих по ланцюгу розмовних сигналів, а також за умов не спрацювання приймача від дії завад в паузах між передачею кодованих сигналів. Так, як амплітуда розмовних сигналів співпадає по значенням з амплітудою сигналів виклику, то необхідно використовувати часовий захист, забезпечуючи чітку роботу пристроїв прийому при передачі сигналу і не спрацювання їх при впливі завад. Це досягається при тривалості першого імпульсу τ1 рівного 0,8с. Тривалість другого імпульсу τ2 знаходиться часом роботи дзвінка, який вибраний рівним 1,6с.

Частоти коду вибрані так, щоб ні одна з них не була кратною іншим. Значення кожної наступної частоти вибране вище  попередньої в 1,36 рази, що дає можливість скласти прості і дешеві одноконтурні в приймачах проміжних пунктів. Такий вибір частот виклику забезпечує достатню захищеність кожного прийомного пристрою від групових частот виклику і їх гармонік. В цих умовах в заданому діапазоні частот можна розмістити сім наступних частот виклику,наведено в таблиці 1:

 

Таблиця 1 – Визивні частоти

Номер частоти	1	2	3	4	5	6	7
Частота виклику, Гц	316	430	585	795	1080	1470	2000

 

Кожна комбінація виклику відрізняється від всіх інших частотами одного або обох імпульсів, або порядком їх прямування. Всі комбінації виклику розділені на сім груп, по п’ять комбінацій в кожній групі. Розподілення комбінацій по групам, наведено в таблиці 2.

Кожну комбінацію виклику починають двома цифрами номерами частот виклику першого і другого імпульсів. Наприклад, комбінація 31 означає, що частота першого 585 Гц (частота3), а другого – 316 Гц (частота1). Комбінація 21, 12, 23, 34, 45, 56, 67 використовують для групового виклику проміжних пунктів.

 

Таблиця 2 – Розділення комбінацій по групам

Номер групи	Комбінації виклику
1	--	21	31	41	51	61	71
2	12	--	32	42	52	62	72
3	13	23	--	43	53	63	73
4	14	24	34	--	54	64	74
5	15	25	35	45	--	65	75
6	16	26	36	46	56	--	76
7	17	27	37	47	57	67	--

 

Циркулярний сигнал виклику складається з восьми імпульсів які передаються без інтервалу 21234567. В цій серії кожна пара сусідніх імпульсів утворює ту чи іншу групову комбінацію виклику, і послідовно вмикаються проміжні пункти всіх семи груп, починаючи з першої. Таким чином, в системі передбачені 35 індивідуальних, сім групових і одна циркуляційна комбінація.

Якщо по умовам експлуатації групові комбінації не потрібні, то вони можуть бути використані для індивідуальних викликів, загальне число яких збільшиться до 39 (в кнопковому пульті всього 40 кнопок) [1, с.32-34].

 

2 Датчик тонального вибіркового виклику

 

Схема датчика сигналів вибіркового виклику наведена на рисунку 1.

Генератор зібраний на транзисторі VT3 за схемою з загальним генератором. Коливальний контур генератора утворює конденсатор С2 і обмотка ІІ трансформатора Т1, яка має сім відводів у відповідності з числом частот виклику f1-f7. Для збудження генератора на відповідній частоті необхідно, щоб відповідний вивід обмотки був замкнений на конденсатор С2, утворюючи схему паралельного коливального контуру, ввімкненого в колекторний ланцюг транзистора VT3. В неробочому стані коливальний контур генератора розімкнений і замикається контактами фіксуючих реле. Ці контакти підключенні до виводів обмотки двома групами контактних груп, відповідаючи утворенню першого і другого імпульсів кодової комбінації.

Пристрій комутації складає дві групи фіксуючих реле Р1, Р2, Р3 і Р4, Р5, Р6, визначаючих частоти відповідно першого і другого імпульсів,  наведено в таблиці 3. При натисненні кнопки виклику спрацьовують відповідні реле кожної групи. Наприклад, якщо натиснути кнопку Кн1 спрацьовує реле Р1, Р2, Р3 в першій групі і Р5 в другій по ланцюгам: плюс, контакти Кн1 1-2, обмотка І реле Р1, мінус; плюс, контакти  Кн1 3-4, обмотка ІІІ реле Р3, мінус; плюс, контакти Кн1 3-4,   обмотка І реле Р5, мінус.

Після спрацювання цих реле в лівій контактній схемі утворюються ланцюг: вивід f1 обмотки ІІ трансформатора Т1, контакти Р1 3-2, Р2 3-2, Р3 3-2, контакти 1-2 кнопки ИКн, контакти РМ1 1-2, конденсатор С2.

 

 

 

 

 

 

Таблиця 3 – Спрацювання реле відповідно до імпульсу

Номер частоти виклику першого імпульсу	Реле першої групи	Номер частоти виклику другого імпульсу	Реле другої групи
1	Р1	1	Р4
2	Р2	2	Р5
3	Р1, Р2	3	Р4, Р5
4	Р3	4	Р6
5	Р1, Р3	5	Р4, Р6
6	Р2, Р3	6	Р5, Р6
7	Р1, Р2, Р3	7	Р4, Р5, Р6