автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.14, диссертация на тему:Исследование электромагнитной совместимости цифровых и аналоговых систем передачи в симметричных кабелях связи электрифицированных железных дорог и разработка мер по ее обеспечению

-

МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Московский ордена Трудового Красного Знамени институт связи

На правах рукописи УЛК 621.315.2

Алфимов Михаил Геннадьевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ ЦИФРОВЫХ И АНАЛОГОВЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ В СИММЕТРИЧНЫХ КАБЕЛЯХ СЗЯЬИ ЭЛЕКТШЩИРОЗАННЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ И РАЗРАБОТКА МЕР ПО ЕЕ ОБЕСПЕЧЕНИЮ

Специальности: 05.12.14 - Сети, узлы связи и

распределение информации и 05.09.02 - Изоляционная и

кабельная техника

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1992

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного снамени институте связи

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

К.А.Любимов.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

С.Д.Холодный - кандидат технических наук, с.н.с.

"7 " ■ А.Е.Цым .

Ведущая организация - ¡¡ч.-ч: : - ^твль:к;: • /¡¡статут

, -."-.о • автоматики / ШХЙл'Д Г

¿ащита состоится 1992 г. в -/с

на заседании специализированного ответа KII8.06.02 в Московском ордена Трудового Красного Знамени институте связи (111024, Москва, ул. Авиамоторная, 8"А").

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

" J. 4 " Mti/tfi

Автореферат разослан "/Ki" щсс/иич 1992 г.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: III024, Москва, Авиамоторная ул., д. 8-а, МИС, специализированный совет К 118.06.02.

ч

Ученый секретарь специализированного совета К II8.C6.02, к.т.н., доцент

Е.В.ДЕМИНА

° ' ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время все более широкое распространение получают цифровые методы передач;; и обработки информации. В большинстве промышленно развитых стран осуществляется массовый выпуск цифровых систем передачи (ЦСП), использующих принципы импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) и предназначенных для многоканальной передачи информации по различным направляющим системам. Преимущества ЦСП.перед аналоговыми системами передачи (АСП) очевидны и доказаны работами советских и зарубежных авторов.

Магистральная сеть связи МПС была ориентирована на работу ограниченного количества телефонных каналов, организуемых по аналоговым системам передачи при напряжении контактной сети, не превышающей несколько тысяч вольт. В связи с внедрением -системы автоматизированного оперативного управления железнодорожным транспортом с помощью быстродействующих ЭВМ резко возрос поток цифровой информации, и в МПС была поставлена задача создания к 2000 году ЕАСС МПС, т.е. единой автоматизированной сети связи железнодорожного транспорта. Кроме того, резко возросли внешние влияния из-за увеличения мощности электровозов в 3 раза, а напряжения контактной сети до 25 кВ. Поэт ому весьма актуальной становится задача расширения диапазона используемых частот уже проложенных на сети связи МПС магистральных симметричных кабелей связи, а также разработка специализированных железнодорожных симметричных' кабелей связи ЦСП, цепи которых достаточно защищены от взаимных и внешних влиянт

Цель работы- разработка способа оценки и мер по обеспечению электромагнитной совместимости (ЭМС) АСП и ЦСП в симметричных j4 кабельных линиях связи, а также разработка, как основной «ерь; пс об: irrcíshrac ЭМС ТЦСП, базовой конструкции специализированного симметричного железнодорожного магистрального кабеля свлри ЦСП и основных принципов технологии его изготовления.

Методы ие-следоиания. При решении доставленных задач использовался математический аппарат классической теории влияния, аппараты математического анализа, статистической математики, интегрального и дифференциального ксчисл:ния.

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Разработана математическая модель взаимного влияния между цепями ЦСП при совместной работе ЦСП и АСП, на основе которой получены аналитические выражения для расчета результирующей защищенности цепей ЦСП. Модель отличается от известных тем, что позволяет учитывать дополнительные косвенные влияния через транзитные цепи с соседних ЭКУ, а также нерегулярную составляющую непосредственного влияния между цепями ЦСП на длине рассматриваемого ЭКУ.

2. Разработана математическая модель внешнего влияния тяговой сети на рабочие цепи симметричной кабельной линии связи, и • получены формулы для расчета максимального значения напряжения помехи. Модель отличается от известных тем, что учитывает нерегулярную составляющую влияния и наличие в кабельной линии связи транзитных цепей.

3. Доказано, что наличие транзитных цепей в совокупности с нерегулярной составляющей влияния снижает защищенность цепей симметричных кабелей связи как от внешних так и от взаимных влияний. При этом в отдельных случаях защищенность цепей от взаимных влияний снижается до значений ниже допустимых, а напряжение помехи от тяговой сети возрастает на один-два порядка, т.е. на 20...40 дБ.

4. Разработана базовая конструкция железнодорожного магистрального кабеля связи ЦСП с общей пенополиэтиленовой изоляцией жил в соавторстве, которая защищена а.с. № 993337.

5. Разработаны основные принципы технологии изготовления нового железнодорожного кабеля связи ЦСП с общей пенополиэтиленовой изоляцией жил, отличающиеся от известных тем, что позволяют изготавливать общие конструктивные элементы для элементарной группы жил-и обеспечивать их высокую однородность.

Личный вклад. Основные результаты, изложенные в диссертации, получены автором лично. Базовая конструкция железнодорожного кабеля связи ЦСП разработана в соавторстве Са с. ^ 993337), где автором предложено конструктивное решение, а также технологические и конструктивные соотношения.

.Практическая ценность работы состоит в том, что ее результаты использованы в методике измерения ., члетков регенерации ИКМ-480С, методике повышения защищенности ьа

элементарном кабельном участке ТЦСП ¡Hü!-4bOC, при разработка м- ■' менклатуры железнодорожных кабелей .связи ЦСП, при отработки технологии изготовления железнодорожных кабелей связи ЦСП с общей пенополиэтиленовой изоляцией жил, при выработке концепции построения Генеральной схемы развития магистральной сети связи элсктрл-- -фицированных железных дорог, при разработке комплекта приДоршг— для- измерения результирующей защищенности л;епей_симметричного кабеля связи на -ЗКУ-слстемы _ИКМ=480С. " " '

Полученные результаты диссертационной раёотьГмогут быть использованы при проектировании новых и реконструкции существущих_._- -симметричных-кабельных магистралей с - использованием^5ЦСП и_ТДСП. -"Реализация в н_а р о д н о.""м х о з я"-й с~ т в с. ~~ . Основные положения теоретических и экспериментальных-исследова- -• нйй применены для оценки"возможности использования существующих на-.магистральной сети связи MIE высокочастотных симметричныхка— белей связи для ВЦСП и ТЦСП и при проектировании перспективной -Генеральной схемы развития магистральной-сети связи МПС. -

Разработанные положения методик по измерению и повышению защищенности цепей ЦСП внедрены в ЦНШС Министерства связи.

- По результатам разработки специализированных железнодорожных кабелей-связи ЦСП, а также основных принципов технологии изготовления в- Ш ВНИИКП и ПО "Азовкабель" организовано ;;х опытное производство. ' " * -

Результаты разработки опытного образца г/ко го канального комплекта приборов КзЮ1-8/17 для измерения-результирующей защищенности цепей ЦСП'на ЭКУ системы ИКМ-480С внедрены в ЬИИИРНП. Знед- -рение результатов, подтверждается соответствующими актами, соав-- торством в разработанных методиках и авторских свидетельствах.

Апробация работы. Основные результаты исследований, изложенных в диссертационной работе, докладывались и обсуждались:

1. На Всесоюзной научно-технической конференции "Автоматизация и механизация-кабельного" производства"*.-Пермь, 1977.

2. На У1 Всесоюзной научно-технической ^конференции "Состоя- ние и перспективы развития кабелей, связи в II пятилетке".-

Одесса,1982. • . • •

3. На ХУ военной научно-техническей конференции.-Киев,1984.

4. На УЛ Всесоюзной научно-Т'.хничоской •■:онф( ренций "Состоя-

- о

ние и перспективы развития кабелей связи в ХП пятилетке".-Бердянск, IS66.

5. На Республшсанской научно-технической конференции "Методы и средства измерений в области электромагнитной совместимости" . -Винница, 1987.

6. На областной научно-технической конференции "Вопросы электромагнитной совместимости радиотехнических комплексов на подвижных объектах и методы измерения, прогнозирования внутрисистемных помех".-Самара,1988.

7. На расширенном научно-техническом Совете Главного управления сигнализации, связи и вычислительной техники МПС по теме "железнодорожные кабели автоматики и связи для цифровых систем передачи".-Москва,1989.

8. На Ш Республиканской научно-технической конференции "Методы и средства измерений в области электромагнитной совместимости". -Винница,1991.

9. На научных конференциях профессорско-преподавательского состава ПИИРС.-Самара,1984...1991.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в 20 печатных работах (18 из них в соавторстве). Получено три авторских свидетельства.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, а также приложений, изложенных на 21ф листах машинописного текста, содержит 58 рисунков и 8 таблиц. Список литературы включает 83 наименования.

Основные положения, выносимые н а з а щ и т у.

1. Математическая модель, аналитические выражения, методика га:чета, результаты теоретических и экспериментальных исследований взаимных влияний г.ежцу цепями цифровых систем передачи симметричных высокочастотны/, кабелс-д связи при совместной работе цифровых систем передачи и аналоговых систем передачи

с учетом нерегулярной составляющей влияния •/ наличия в линии транзитных цепей.

2. Математическая модель, аналитические выражения,- методика расчета максимального значения напряжения помех в симмет-" т 'чных цепях :<эг_-льньк линий езлзи лги влиянии тяговой сети с-

учетом нерегулярной составляющей влияния и наличия транзитных цепей.

. 3. Комплекс мер по обеспечению электромагнитной совместимости цифровых систем передачи и аналоговых систем передачи в симметричных кабельных линиях связи электрифицированных железных дорог.

4. Базовая конструкция железнодорожного кабеля связи с общей пенополиэтиленовой изоляцией жил и трехкабельный принцип организации магистральной сети связи железных дорог переменного тока.

5. Разработанные основные принципы технологии изготовления нового железнодорожного кабеля связи цифровой системы передачи с общей пенополиэтиленовой изоляцией жил позволяют обеспечить минимальный разброс размеров конструктивных элементов, параметров диэлектрика и соответственно обеспечить высокую однородность кабеля в целом.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается краткий анализ существующей магистральной сети связи МПС. Определены основные пути ее перспективного развития. Основные положения теории влияния между цепями симметричных кабелей развиты и даны в работах В. Клейна, Н.Д. Курбатова, И.И. Гроднева, В.0„ Шварцмана, С.М. Верника. Однако механизм влияния определялся для аналоговых систем передачи (К-24), К-60П), т.е. для диапазона частот, не превышающего I МГц. В этом диапазоне частот преобладающим является непосредственное влияние между цепями. С появлением ДСП диапазон используемых частот резко расширился, изменился и механизм влияния между цепями ДСП. 3 частности, в диапазоне частот выше I МГц между цепями звездных четверок, где определяющей является регулярная составляющая косвенного влияния, спад защищенности цепей внутри четверок составляет - 12 дБ/окт, разных четверок -6 дБ/окт. Механизм влияния между цепями ЦСП симметричных кабелей на длине рассматриваемого ЭКУ показан в работах А.Ю. Цы:..:,

L i'Кь'.'.алягина, Ь.А.Андреева и дю. Однако начальный этап внедрения ДСП показал увеличенное напряжение" шумов на входе регенераторов /., соответственно, наличие дополнительных видов-влияния, не учтенных-б- зыше названных работах или априори полагавшихся не-значительны;.«.. ".-■..- . - ' .....

. "Ьо, введении показана необходимость исследования влияний" на цели существующих симметричных высокочастотных кабельных линий связи, выполнено исследование и'анализ конструкций специализи--•рованных симметричных кабелей связи ДСП. Сделан вывод о несоот~ ьетствин" существующих -конструкций "симметричных ВЧ кабелей свдзи требованиям ВЦСП-и ТЦСП и необходимости разработки специализиро-ьанных магистральных железнодорожных кабелей связи ЦСП.

В -первой главе, разработана математическая модель и проведены теоретические исследования влияний меаду цепями симметричной кабельной линии связи при совместной работе АСП и ДСП. Показана необходимость правильной^ценки результирующей "защищенности цепей ДСП. При совместной работе ДСП и АСП появляются дополнительные влияния на дальний конец ЭКУ по занону ближнего и дальнего концон через транзитные цепи АСП (транзитные цепи - это цепи, длина которых превышает длину рассматриваемого ЭКУ), а также чере.з оставшиеся гмсле реконструкции усилительных участков системы К-60П контуры противосвязи (КШВ). Показано, что ввиду значительного затухания токов помех в диапазонах частот ВДСП и ТЦСП влиянием токов помех, пришедших через транзитные цепи с соседних регенерзционных участков за счет двойного перехо--да по закону" дальнего конца, можно пренебречь. Влияние же через пикаровецую цепь "транзитная цепь-оболочка" за счет двойного перехода по закону ближнего конца может быть преобладающим.

Получено, что защищенность .цепи в отдельной комбинации

—«—-

от всех основных влияний равна

, г- 1

Аз! = -201о{|К3т|г+ |Кзн1г+ |Kori:-exp(<Li)l + |Ккпт| ]г

• (I)

где К ЗТ - передаточная функция защищеннести цепи ДСП от влияния по закону дальнего "конца через третьи цепи на длине рассматриваемого .реге-" нерационного участка; - -

К,н - передаточная функция защищенности цепи ДСП от непосредственного влияния между цепями ДСП;

К от х. - суммарная передаточная функция защищенности от влияния через транзитные цепи по закону ближнего конца;

Ккпт ~ передаточная функция контура противосвязи, включенного в т -й муфте рассматриваемого регенерацион-ного участка; - коэффициент распространения;

' - протяженность I -го регенерационного участка.

Можно определить передаточные функции К}Т» Каи и Кот через коэффициенты электромагнитной связи по конструктивным характеристикам и допускам на элементы конструкции кабеля. Однако это многовариантная с большими допусками задача. Поэтому целесообразнее выразить указанные передаточные функции через защищенность цепи ДСП от соответствующих влияний, измеренных на длине ЭКУ в оптимальных условиях лаборатории.

Передаточная функция для эквивалентной схемы подключения КЛСВ равна ...пул Ккп - ------

в(1^ыСЯ) ' (2)

где ^к - +1 - знак, зависящий от подключения КПСВ; (л) - круговая частота, Гц; И и С - сопротивление и емкость КПСВ;

2 8 ~ волновое сопротивление цепи. Получены выражения для расчета защищенности цепи ЦСП при наличии в кабеле транзитной цепи и КПСВ АСП между взаимовлияю-щими цепями:

- при нечетном числе строительных длин на ЭКУ

- при четном числе строительных длин на ЭКУ Аз{=-?0{1]{с1ес(-0,1Азн) + с[ес(-0.1Агр)+24ес[-0,1(А,-г-оа)]'-

где А3р ;; Аэн - частотные характеристики защищенности обус--шлейные, соответственно, косвенным влияние:.'. через т^;-тьи цепи елс: р-~гу-

лярной составляющей связи и непосредственным влиянием за счет нерегулярной составляющей связи;

А от - частотная характеристика защищенности цепи ДСП, обусловленная косвенный влиянием через третье (транзитные) цепи по закону ближнего конца.

Определив экспериментально частотные зависимости защищенности цепей от отдельных влияний ( А3н > Азр > Аот ), а также зная значения параметров элементов контура противосвязи, можно выполнить расчет защищенности цепи ЦЗП при совместной работе аналоговой и цифровой систем передачи. Оценить же реальную защищенность цепи ЦСП сразу экспериментальным путем крайне сложная и для действующей магистрали практически не выполнимая задача.

При наличии в кабеле трех или более одновременно работающих ЦСП может наблюдаться существенное увеличение токов помех и, соответственно, снижение защищенности рассматриваемой цепи до значений ниже доцустимых. Поэтому необходимо оценить результирующую (суммарную) защищенность цепи от помех и, соответственно, определить допустимое количество одновременно работающих ЦСП в одном кабеле.

Результирующая защищенность с учетом (9) равна

где А3с - защищенность цепи ЦСП от влияния цепи ЦСП из другой четверки (без учета влияния с выхода регенератора на его вход);

А31 - защищенность цепи ЦСП от влияния цепи ЦСП, находящейся в той же четверке (без учета влияния с выхода регенератора на его вход);

Б - количество влияющих цепей из других четверок.

У 2 р2 ^ ^ ^

А"г =~ 20 {д ^ ес (- 0,1 А зк)+ йес [- 0.1 (А от -ос Ь)] -* 0,015 , .«ДМ*

<+ЫгСгЯг) ' (6) А){ =- 20{д{йес(-0,1Азн)+-Иес(-0,1Азр) + (1ес[-0,1 (Аот -с*Ь)] + - "

В главе рассмотрена также -помехозащищенность цепей АСП,-Влиянием АСП на ЦСП можно пренебречь. Влияние же ЦСП на АСП может быть существенным и превысить доцустимы! уровень щума ввиду

нарушения секций симметрирования, а также перекоса уровней передачи АСЛ и ДСП. При этом максимальный вклад в уровень помехи дает последний, прилегающий к усилительному пункщу системы передачи К-60Л, регенерационный участок.

Во второй главе проведено экспериментальное исследование защищенности цепей ДСП существующих симметричных ВЧ кабельных линий связи от основных составляющих взаимного влияния. Исследования показали, что наилучшей защищенностью на дине ЭКУ во внутри - и межчетверочных комбинациях цепей обладают кабели типа МКС. Однако значения защищенности на ЭКУ ТЦСП, особенно во внутричетвёрочных комбинациях цепей, могут быть ниже допустимой величины. Поэтоцу необходимо применять специальные меры по повышению защищенности.

Результаты исследования защищенности цепей ДСП от влияния через транзитные цепи по закону ближнего конца подтвердили теоретические выводы предццущей главы. Помеха на входе регенератора от влияния через транзитные"цепи по закону ближнего конца может быть преобладающей и превысить уровень основного сигнала. Требуется применение специальных мер по повышению защищенности цепей ДСП от влияния через транзитные цепи по закону ближнего конца. При разработке новых железнодорожных кабелей связи ДСП необходимо исключить наличие в них предполагаемых транзитных цепей (цепей автоматики и телемеханики, НЧ цепей и др.).

В главе показано, что влияние ыевду цепями ДСП через оставшиеся КПСВ АСП может быть существенный и в диапазоне частот ТЦСП понизить защищенность цепей ДСП до значений меньше допустимых. При этом характер снижения защищенности в зависимости от частоты и значений элементов КПСВ подтверждает аналитические выводы.

Результаты исследования позволили получить форцулу для расчета результирующей защищенности цепей на ЭКУ ТЦСП (без влияния через транзитные цепи и КПСВ АСП), максимально приближенной к результатам эксперимента:

& 4

A ilpes -20 tg [ Z t dec ( - 0,1 АзС }/к)] ' к*з

Можно выделить защищенность от влияния во внутри верочных комбинациях цепей. Тогда

(8)

- и межчет-

Аз£рез г-20{д [|^с1ес(-0,1 Азс)*с1ес(-0.1 А** )1 *

Результаты расчета результирующей защищенности цепей ДСП кабеля типа МКС и железнодорожного кабеля типа МКП по выражениям (5)...(7) показали, что кабели типа МКП можно использовать для ВЦСП, а кабели типа МКС - для ЩСП и ТЦСП при условии применения специальных мер по обеспечению электромагнитной совместимости ДСП и АСП.

Третья глава посвящена исследованию внешних мешающих влияний на цепи ЦСП и АСП существующих симметричных ВЧ кабелей связи, применяемых на магистральной сети связи электро-фицированных железных дорог. Для цепей АСП, а особенно ЦСП остро стоит вопрос защиты от мешающего влияния тяговой сети. Этому вопросу посвящено много работ зарубежных и отечественных авторов. Однако в этих работах не учитывалось наличие в линиях цепей различной длины. Через несимметричную пикаровскую цепь "транзитная цепь-оболочка" происходит повышенное влияние на цепи ЦСП или АСП.

Получено выражение дня расчета максимального напряжения помехи тяговой сети в рабочих цепях кабеля с учетом влияния через транзитные цепи:

и"з = Цэо(0Н1«7), г (10)

где 1Гзо(0) - напряжение помехи в основной симметричной цепи, обусловленной переходом энергии через пикаровс.чую цепь-, равную по длин*; основной цепи;

1 - коэффициент, определяющий прибавь напряжения помехи за счет перехода через пикаровск/ю транзитную цепь.

При этом в общем сдучае

<~%Че1.Ы,г И ГТ^ -I '

2с& Ыгг 1 ' СИ)

где п - количество транзитных цепей;

- эквивалентное сопротивление ^вязи для } -той транзитной цепи;

Iсб - сопротивление связи основной цепи;

N«3 - коэффициент электромагнитной связи на ближнем конце меаду основной симметричной и ] -той пикарозской транзитной цепями; .

N23 - яоэффицкян- . /•:немагнитной связи на ближнем конце меаду основно.1 .;л:.:метричной и пикарозской цепями;

- расстояние от конца участка сближения до конца ] -той транзитной цепи; {о - длина основной исследуемой цепи;

<Г»,&з - коэффициенты распространения, соответственно, пикаров-ской транзитной и основной симметричной цепей.

Показано, что вследствие влияния через транзитные цепи защищенность от влияния тяговой сети С Аз8т ) может существенно снижаться и достигать значений, при которых уровень шумов выше допустимого.

Разработана методика оценки и повышения защищенности цепей связи действующих железнодорожных симметричных кабельных линий от электромагнитных помех тяговой сети.

В четвертой главе диссертации разработаны рекомендации по обеспечению электромагнитной совместимости ЦСП и АСП, одновременно работающих по ВЧ симметрично^ кабелю связи. Основной параметр, определяющий ЭМС различных систем передачи, является защищенность цепей от взаимных и внешних влияний. Меры по повышению защищенности цепей симметричных ВЧ кабелей связи следует подразделять на конструктивные, применяемые в процессе конструирования кабеля; технологические, применяемые в процессе подготовки и производства кабеля, и организационные, применяемые -в процессе строительства и реконструкции кабельной магистрали.

Конструктивные меры: -

1. Применение конструкции элементарной группы с минимальным количеством элементов, обеспечивающих ее высокую однородность и качественные характеристики.

2. Применение парной скрутки.

■ 3. Исключение из конструкции кабелей ЦСП НЧ цепей, цепей автоматики и телемеханики, контрольных жил.

Технологические меры;

1. Объединение операций по изготовлению круглого корделя и профилированного сердечника, а также скрутка жил с сердечником и наложения поясной изоляции пары в технологические линии.

2. Разработка нового-нестандартного оборудования,, позволяющего обеспечить высокие качественные характеристики нового кабеля.

3. Применение современных методов контроля качественных характеристик -кабеля на основных этапах его изготовления.

Организационные иеры:-

I. Для уменьшения регулярной составляющей косвенного влияния, преобладающей мввду цепями внутри четверок, необходимо на длине ЭКУ укладывать четное количество одинаковых строительных длин, и их монтаж проводить по оператору (X..).

" 2. Для уменьшения нерегулярной составляющей непосредственного влияния через оставшиеся после реконструкции усилительных участков системы К-60П контуры противосвязи (КПСВ) необходимо проводить поиск симметрирующих муфт и демонтаж КШВ.

3. Для уменьшения влияния через транзитные цепи необходимо в них устанавливать запирающие катушки или на каждом НРП переводить транзитные цепи в разные кабели.

4. Для снижения влияния цепей ЦСП на АСП необходимо проводить в конце усилительного участка системы К-60П и прилегающего ЭКУ ДСП концентрированное симметрирование или подавлять часть спектра ЦСП, совпадающую с АСП.

В пятой главе приведены техническое обоснование и результаты разработки базовой конструкции железнодорожного кабеля связи ЦСП, основой которого является элементарная группа парной скрутки (пара) с общей пенополиэтиденовой изоляцией жил на а/с № 993337 (рис. I). При конструировании и изготовлении такой пары должны соблюдаться следующие конструктивные соотношения и технологические параметры.'

Конструктивные параметры

с1 к = 2а'|'с(о(1-2Д) .

с(п = 2а + с(о * . (12)

Технологические параметры

ь-л.^^ъгь), (ГЗ)

ь =с*к -гь где с1к - диаметр сердечника;

с1о - диаметр голой жилы;

си - диаметр пары;

а - половина межцентрового расстояния;

Ь - глубина паза; У - угол, образованный стенками паза;

Ь - расстояние между пазами;

Л - коэффициент, учитывающий углубление или выступа-ние жиды в пазе мвдечника.

Конструкции пар кабелей связи ЦСП

У

5)

а) пара для кабеля ЦСП с индивидуальной изоляцией жил;

б) пара для кабеля ЦСП с общей изоляцией жил.

Рис. I - 15 -

Пара с общей пенополизтидёновой изоляцией хил обеспечивает:

- минимум конструдивных элементов;

- максимальную однородность в кавдом сечении;

- минимум затухания;

- высолю электрическую прочность изоляции;

- возможность изготовления кабаля связи с высокими физико-механическими характеристиками,- используемого для ЦЗП с количеством каналов до 480.

На основе проведенных исследований предложен и обоснован трехкабельный вариант построения магистральной сети связи МПС, при котором цепи всех ДСП, работающих по двухкабельной схеме, выделены в отдельные специализированные железнодорожные кабели связи ЦСП. Цепи автоматики и телемеханики сведены в третий отдельный № кабель.

Отказ от введения в конструкцию кабеля ЦСП транзитных низкого качества НЧ цепей, цепей автоматики и телемеханики позволило существенно повысить защищенность цепей ЦСП.

Согласно трехкабельному принципу построения магистральной сети связи МПС во ВНШЖ разработана Генеральная схема ее развития, в которой емкость кабелей ЦСП постепенно от Москвы к периферии убывает, в зависимости от необходимого количества каналов. Основываясь на базовой конструкции железнодорожного кабеля связи ЦСП предложена номенклатура возможных вариантов магистрального железнодорожного симметричного кабеля связи ЦСП.

В главе приводятся результаты экспериментальных исследований параметров опытных строительных длин новых железнодорожных магистральных кабелей связи ЦСП, которые отвечают требованиям ВЦСП и ЩСП.

Для обеспечения высоких качественных характеристик новой конструкции магистрального железнодорожного кабеля связи ЦСП в главе разработаны основные принципы изготовления нового железнодорожного кабеля связи ЦСП с общей пенополиэтиленовой изоляцией жил. Известные технологии изготовления ВЧ кабелей связи с индивидуальной изоляцией жил имеют целый ряд существенных недостатков, не позволяющих обеспечить их рчсоц/ю однородность. Прежде всего это наличие значительного количества конструктивных элементов в группе (рис. I а), которые изготавливаются при отличающихся технологических режимах. Поэтому производить БЧ кабели с

4

-пенополиэтиленовой индивидуальной изоляцией >кил,~ удовлетворяющих требованиям ЁЦСП, а тем более ТЦСЦ, крайне сложно*. Основные элементы конструкции" пары.с общей„пенополиэтиленовой изоляцией жил (сердечник, -поясная изоляция) изготавливаются в однн технслогический момент. Поэтому каждое сечение пары однородно и _имеет высокую симметрию, т.к. -допуски на отклонение геомотричес-ких размеров и параметров диэлектрика значительно меньше допусков обычно устанавливаемых для кабелей с полиэтиленовой индивидуальной изоляцией жил.

Лредставлены основные операции по традиционной и новой технологии при изготовлении пары кабеля ДСП с индивидуальной и общей изоляцией жил.

В главе даны описания и рекомендации по отладке отдельных операций и совмещенных процессов изготовления пары с общей пено-.полиэтиленовой изоляцией жил.

Получены выракения для расчета диаметра круглого корделя в зависимости от технологических параметров 4-тп(гппР а-9п+юо?)

_1005Г-?-<?п -и - ' мм ( Щ

с!к = 3.2 + 0.012 Тр , мм

с! к =4,8*0.01 Ть , мм ----'

где гТ1п масса пенополиэтилена в единицу времени, кг/с;

"1/ - линейная скорость изготавливаемого корделя, м/с;

О - газовое число вспенивающего агента, м /кг;

7 - коэффициент использования (1.02-1.1), кг/'.:":

5 --.плотность полиэтилена, равная 923 кг/м^.

? 1 1 ■ т"Р= о"(9Гг,~ рТ Э^007' ' " (15)

где 5Вп~ плотность пенополиэтилена, кг/м .

Получены выражения для расчета предельной площади среза,-которая определяет . максимально возможную глубину пазов в" про- . филированном сердечнике

- 5пс-епЕ(9с)-Рт

£3с(1/,8и) (те)

2

где Бпс --площадь профилированного сердечника, м;

Е(9с) - модуль упругости разогретого• до температуры пено-

полиэтилена,'^;

- дополнительная нагрузка от тягово-компенсирующего устройства, Н;

бс(и,8иУ Удельное сопротивление срезу при скорости профилиро-рования 1Г и температуре режущего инструмента 8П ; £ - предельное общее относительное удлинение сердечника (0,04-0,05)/' .

' Все исходные параметры для форкулы (16) определены и приво-., дятся в -данной главе. .. ; ...

- 4. Две основные -операций, скрутки жил с сердечником, и наложение поясной"изоляции пары сведены в одау технологическую линию^при " помо-ци специальных -отдающих"'крутильных машин и .установленного на них "формирующего устройства. "...

3 приложениях приводятся:

1. Программа расчета результирующей защищенности.

2. ТЗ на разработку симметричных кабелей магистральной железнодорожной связи для ЦСП.

3. Акт внедрения железнодорожного кабеля марки МКПмАШп-4х2х х1,05. ,

4. Акт измерений характеристик на ЭКУ кабеля марки МКДмАШп-4х2х1,05.

5. Акт внедрения основных разработок диссертации в ШЮ.

6. Акт внедрения результатов диссертационной работы в МНИИРИП.

7. Расчет фактического годового экономического эффекта, полученного на п/я Г-4267 от внедрения комплекта приборов ЮШ-8/17.

6. Акт внедрения результатов диссертационной работы в 6Ф6.Ш1У'1

9. Методика оценки неоднородности волнового сопротивления симметричных кабелей -связи.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1. Разработана математическая модель влияния и получены аналитические выражения для расчета защищенности от отдельных влияний и результирующей защищенности цепи ЦСП с учетом условия действующей кабельной'магистрали.

2. Предложена методика расчета результирующей защищенности цепи ЦСП, основанная на методе идентификации коэффициентов передачи от отдельных влияний через защищенность цепей ЦСП от этих влияний, измеренную'в лабораторных условиях.

. . \.

3..Исследована защищенность цепей ЦСЛ на длинах ЭКУ ВЧ сим -метричных кабелей связи, используемых на сети связи МПС,, от отдельных влияний.

4. Проведена оценка результирующей защищенности цепей ЦСЛ кабелей связи типа МКС и МКП.

5. Разработаны разделы методик по измерению и повышению результирующей защищенности цепей ДСП симметричных ВЧ кабелей линий связи.

6. Разработана математическая модель и получены выражения для расчета мешающего внешнего влияния с учетом наличия в симметричных кабелях связи транзитных цепей.

7. Разработаны меры по обеспечению электромагнитной совместимости ЦСП и АСП в симметричном БЧ кабеле связи.

8. Разработан опытный комплект приборов для измерения результирующей защищенности цепей на ЭКУ системы ИКМ-4ВОС.

9. Даны основные рекомендации по конструированию железнодорожных кабелей связи ЦСП.

10. Разработана базовая конструкция железнодорожного кабелк связи ЦСП.

11. Предложена трехкабельная система построения.магистральной сети связи МПС.

12. Предложена номенклатура железнодорожных кабелей связи ЦСП для Генеральной схемы развития .магистральной сети сз.-:зи .-'ПС.

13. Разработаны основные принципы технолегии иг:стоплен; . железнодорожных кабелей связи ЦСП с общей п-.нсполиэтиленсьол изоляцией жил. -

- РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ даССЕРТАЦИИ-

-I. Алфимов М.Г. Внедрение ВЦСП и ТЦСП-- цу.ть снижения* затрат при организации связи нефтекомплекса. Проблемы снижения капитальных затрат на обустройство объектов нефтедобычи. Труды "Гипровос-токнефти". - Куйбышев, 1977. -С.120-128.

2. Андреев В.А., Алфимов М.Г., Попов Б,В., Инякин В.В., Ипатов A.B. Методика-повышения защищенности цепей симметричных кабелей-связи на длине элементарного кабельного участка системы

— передачи ЖМ-480С. Научно-технические достижения "и передовой- -производственный опыт на предприятиях связи.-М.: Информсвязь, 1990, вып. 8. . " " - "

3. Алфимов М.Г., Ипатов A.B. Электромагнитная совместимость -цифровых и аналоговых,систем передачи при работе по симметричным .

кабелям,,Тезисы "до кладов областной научно-технической конференции "Вопросы электромагнитной совместимости радиотехнических комплексов на подвижных объектах и методы измерения, прогнозиро- -вания внутрисистемных помех".^-Куйбышев, 1988,- С. 23-24. "

4. Алфимов М.Г., Андреев В.А/, Ипатов А.В.Измерение результирующей помехозащищенности от взаимных электромагнитных влияний информационных цепей радиоэлектронных систем. В сб.: научн.трудов ОЭИС. Одесса.-1988.- С,44.

5. Алфимов М.ГЧ, Попов. Б.В. Проблема обеспечения помехозащищенности цеп-ей симметричных кабелей при замене аналоговых сис- -тем передачи цифровыми. Тезисы докладов и сообщений ХУ военной научно-технической конференции, часть П.-Киев, 1984.-С.150. -

6. Алфимов М.Г., Ипатов A.B., Волкодаев В.А. Взаимные влияния между цепями симметричных кабелей через транзитные цепи-в спектре частот ДСП. Тезисы докладов УН Всесоюзной научно-технической конференции "Состояние и перспективы- развития кабелей связи, в. XII пятилетке".-Бердянск,.1986.-С.65.-

7. Алфимов М.Г., Бурцев_Н.М., Любимов К.А., Сорокин В.М., Синедьщиков A.B.- Трехкабельные тйшии железнодорожной автоматики и связи/Дранспорт. Сер. Автоматика, телемеханика и связь.-1990, »7, с.9-12. - ; _ -

8. Алфимов М.Г., Бурцев Н.М., Бурдин В.А. Оценка результирующей запущенности цепей симметричшсс кабелей связи на ЭКУ при совместной-работе ДСП и АСП.// Транспорт... Вестник-ВНИЖГ.-1992,

. :е-2с. • -

9. Алфимов М.Г., Бурдин В.А. Прогнозирование ЭМС кабельньк линий РЗС, содержащих транзитные цепи. Тезисы докладов III Республиканской научно-технической конференции. Методы и средства измерений в области электромагнитной совместимости.- Винница, 1991, вып. 2.-С.263-265.

10. Алфимов М.Г., Бурдин В.А., Платонов А.Н. Экспериментальная оценка помехозащищенности информационных цепей линий РЭС. Электромагнитная совместимость. Сб. научн. тр. III Республиканской научно-техн. конференции. Методы и средства измерений в области ЭМС.- Винница, 1991, вып. 2.-С.260-262.

11."Алфимов'М.Г., Попов Б.В. Некоторые вопросы технологии изготовления кабеля с калиброванной полиэтиленовой изоляцией жил. В кн.: Тезисы докладов-научно-технической конференции, посвященной дню работников связи.- 1фйбышев, 1974.-С.98.

12. A.C. №530536 СССР, МКИ2 H0IB 13/10. Тягово-компенсирую-щее устройство для длинномерных изделий/ В.А. Горбацевич, К.А.Любимов, Б.В. Попов, Й.Г.Алфимов, Л.Е. Степанов.- Опубл. в ЕЙ *43,

1976.

13. Алфимов М.Г., Попов Б.В., Червенко Б.И. Метод совмещения операций скрутки и заполнения четверок кабелей связи. В кн. Тезисы докладов.Всесоюзной научно-технической конференции "Автоматизация и механизация кабельного производства".-Пермь,

1977.-C.I8.

14. Алфимов М.Г., Попов Б.В. Алгоритмизация управления процессом формирования шага скрутки в условиях совмещения технологических операций. Межведомственный тематический сборник трудов: Автоматическое управление непрерывными технологическими процессами.- Куйбышев, 1977.-С.75.

15. A.C. » 783960, М.кл.3 H0IB 13/00. Тягово-компенсирующее устройство для длинномерных изделий./Алфимов М.Г., Искаков A.C., Любимов К.А., Попов Б.В., Фадее; О.Г.-Опубл. в БИ №44,1980.

16. A.C. № 993337, М.Юг H0IB И/00. Симметричный кабель связи/Алфимов И.Г., Попов Б.В. и др.-Опубл. в ЕИ № 4,1983.

17. Алфимов М.Г., Степанов Л.Е. Совершенствование технологического процесса наложения изоляции из вспененного полиэтилена

на жилы кабелей связи.// Электротехническая промышленность. Сер._ Кабельная техника, 1983, вып. I (215). С.18.

18. 21094 ДР. Алфимов М.Г., Любимов К.А., Синелыциков A.B. Кабель сельской овязи с монолитной.пенополиэтиленовой изоляцией жил./Рукопись деп. в ЦНИИ "РУМБ" под девизом "Якорь-2238", ДСП, 1985.-С.15.

. 19. 251314ДР. Алфимов М.Г., Хиобимов К.А., Синелыциков A.B. Двухстади.йное изготовление высокочастотного кабеля связи с монолитной. калиброванной изоляцией./" Рукопись деп. в ЦНИИ "РУМБ" под девизом' "Якорь-216.0", ДСП, 1985.-С.II.

20. Алфимов М.Г. Разработка базовой конструкции кабеля для . ДСП. Тезисы докладов областной научно-технической конференции "Вопросы электромагнитной совместимости радиотехнических комплексов на подвижных объектах и методы измерения, прогнозирования внутрисистемных помех".-^йбшев, 1988.-С.31-32.

\>, --х—___ »

■ой.:/: '.

Л':ць ! ь •xJiC'-.THS«:.