автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Методы расчета передачи сигналов по групповым каналам диспетчерской централизации с учетом влияния радиопомех

РГ5 ОД

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

На правах рукописи

ТАДЖИБАЕВ Хусан Пулатович

МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ ПО ГРУППОВЫМ КАНАЛАМ ДИСПЕТЧЕРСКОЙ ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ РАДИОПОМЕХ

05.22.08 — Эксплуатация железнодорожного транспорта (включая системы сигнализации, централизации и блокировки)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1993

Работа выполнена на кафедре «Электрическая связь» Петербургского института инженеров железнодорожного транспорта.

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор В. м. ВОЛКОВ

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

А. Е. КРАСКОВСКИЙ; кандидат технических наук, доцент В.А.КОНОНОВ

Ведущее предприятие — проектно-изыскательский институт «Гппротранссигналсвязь».

Защита диссертации состоится С^с^ср^ 1993 г.

в . 4-г*. . час . ЗР. . мин на заседании специализированного совета по присуждению ученых степеней Д114.03.03 при Петербургском институте инженеров железнодорожного транспорта по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., 9, ауд. £0

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан «гЬХ» . 1993 года.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук, доцент В. Б. КУЛЬТИН

ОНЦШ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. На келеэнодорояном транспорте наиболее эффективной системой организации перевозочного процесса является диспетчерская централизация (ДЦ), в состав которой входят оборудования центрального поста и линейных пунктов, а также связывающие их специальные каналы, которые выполняют роль линейных цепей для передачи по ним сигналов телеуправления (ТУ) и телесигнализации (ТС). Линейные цепи ДЦ организованы по групповому принципу н предусматривают параллельные включения в них устройств передачи и приема сигналов ТУ и ТС. Надежность действия систем ДЦ во многом определяется правильностью проектирования и настройки линейных цепей.

Существуйте методы расчета линейных цепей ДЦ не учитывает несогласованности оборудования центрального поста и линейных пунктов с каналами ТУ и ТС, дополнительные нагрузки, включаемые в линейные цепи. Это приводит к погрешностям при выборе длин участков линейных цепей и к необходимости дополнительных регулировок аппаратуры в процессе строительства и эксплуатации.

Таким образом, разработка более совершенных методов расчета линейных цепей ДЦ на основе анализа распространения передаваемых сигналов по ним является актуальным вопросом для организаций, занимающихся проектированием и эксплуатацией систем ДЦ.

На некоторых участках кэлезных дорог, вблизи их, установлены мощнне вещательные радиостанции длинноволнового и средневолнового диапазонов. Электромагнитные поля, излучаемые этими радиостанциями,

индуцируют в кабельных линиях напряжения помех, которые вызывают искаггедая сигналов, передаваемых по каналам связи. Известно, что радиопомехами выводятся из строя около 20 3 каналов в поражаемой системе передаче.

Вопросы влияния радиостанций на далезнодорояние кабельные линии до настоящего времени подробно не рассматривались. При втом наименее изученными являются вопросы, связанные с влиянием электромагнитных полей радиостанций, обусловленные наличием в кабелях групповых низкочастотных цепей и многочисленных отводов от магистральных кабелей к объектам на лиши.

Неизученным является вопрос влияния электромагнитных полей радиостанций не надежность действия обходных каналов тональной частоты (ТЧ) систем ДЦ.

Таким образом, возникла проблема комплексного исследования вопросов повышения надежности действия каналов систем ДЦ с учетом влияния радиопомех.

Целью диссертации является исследование распространения по линейным цепям ДЦ сигналов ТУ и ТО для корректировки сувдствуюцих методов электрических расчетов линейнщ цепей систем ДЦ и повышения надежности их функционирования, а твюш оценка влияния на кабельные линии вэлезнодорохного транспорта электромагнита полей вещательных радиостанций.

Методы исследования. При решении поставленных задач использовались методы теории анализа влектрачаских цепей, теории вероятностей, математической статистики в моделирования, а также графоаналитический метод выбора оптимальных значении искомых величин.

Достоверность научных положений и результатов диссертационной работы подтверждаются:

совпадением теоретических и эксперимент влышх исследований;

г

практическим использованием в проектных институтах железнодорожного транспорта, а такта на Московской, Горьковской и Среднеазиатской железных дорогах.

Научная новизна диссертационной работы.

1. Для расчета линейных цепей ЛД разработан метод рабочего затухания, который учитывает реальные условия работы линейных цепей, т.е. учитывает все вида затуханий, имеющиеся в цепи. Применение данного метода обеспечивает более высокую точность расчетов (из 15.. .25 % ) по сравнению с используемой методикой.

2. Для оценки влияния радиопомех нв яелезнодороюше кабельные линии предлагается разработанная математическая модель влияния электромагнитных полей радиостанций но кабельные цепи, учитывающая отвода от каСэлей, которые увеличивают напряжения радиопомех, наводимых на концах цепей на 30...50 % по сравнению с кабелями без отводов.

3. Для оценки напряжений радиопомех в каналах ТЧ предлагается использовать разработанный автором метод расчета результирующего напряжения и токов радиопомех с учетом переходных напряжений и токов, возникающих в результате влияния радиопомех через третьи низкочастотные цепи с отводами.

4. Проведена оценка влияния электромагнитных полей радиостанций на обходные каналы ТЧ систем ДЩ "НЕВА" и "ЛУЧ". Установлено, что при увеличении напряжении радиопомех свыше 120 мВ в таких каналах, нормальная их работа нарушается. Это предлагается учитывать при выборе каналов ТЧ для организации обходных каналов систем ДЦ.

5. Для защиты линейных трактов систем передачи железнодорожного транспорта от мешающего влияния радиостанций' рекомендуется комплекс устройств ослабления радаопомех в который входят разработанные автором специальные контуры.

Практическая ценность работы. Полученные в диссертационной работе мэтода расчетов и результаты исследования дает возмоиность:

- рассчитывать параметры линейных цепей ДЦ в реальных условиях их работы, к тем самым осуществлять рациональное проектирование и организацию линейных трактов систем ДЦ;

- оценить степень влиятя электромагнитных полей радиостанций на надэююсть работы каналов ДЦ;

- -производить оптимальный выбор характеристик оборудования линейных трактов систем ДЦ (входных сопротивлений линейных пунктов, частотных характеристик фильтров усилительных пунктов, оконечных нагрузок);

- определять напряжения радиопомех в каналах ТЧ систем передачи с учетом переходных влияний через третьи цепи с отводами и дать оценку степени мешающего влияния радиостанций на иелезнодо-рожныэ кабельные линии;

- уменьшать мешающее влияние радиостанций■на каналы ТЧ сис-теы передачи с помощью предлагаемых в диссертации методов ослабши радиопомех.

Реализация результатов работа. Разработанная методика расчета линейных цепей ДЦ. нашла применение в проектных институтах "ГштротанссигнвлсБязь" и "Таагилротранс", а также в учебном процессе келезнодороЕНых вузов.

Разработанные методы и рекомендации по защите линейных трактов от мешающего влияния радиостанций использованы на Московской, Горьковской и Среднеазиатской полезных дорогах.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на технических совещаниях в службах сигнализации и связи Среднеазиатской, {Московской а Горьковской железных дорог, на научно-теишческой конференции ТашШа-

(1991 г.). на заседаниях кафедр "Автоматика и тэломохатжа на кялознодорожном транспорте" и "Электрическая связь" ШИТа и ГошЙИТа (1992 и 1993 гг.). Разработанная методика расчета линейных цепей систем ДЦ проверялась на действующих участках Октябрьской иелезной дороги.

Публикации. Основшо положения и результата диссертационной работы опубликованы в шести печатных роботах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех разделов, заключения и приложений, содержит 116 страниц машинописного текста, 65 рисунка, 10 таблиц, список используемой литературы из 100 наименования, приложения на 50 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введение обоснованы актуальность темы диссертационной работы, сформулированы задачи исследований, приведены основные результаты, полученные в работе и выносимые на защиту.

В первом разделе проанализированы основные особенности орга-звции частотно-разделенных каналов ДЦ и условия передачи по ним сигналов ТУ и ГС. Особенностями организации таких каналов ДЦ являются:

- двухполосность систем передачи;

- многочастотный принцип построения передаваемых сигналов;

- разные значения волновых параметров линейных цепей, а также аппаратуры центрального поста и линейных пунктов при передаче сигналов ТУ и ТС;

- одновременная передача сигналов ТС по нескольким каналам, из линейных пунктов, подключенных в линейную цепь на различных

расстояниях от центрального поста;

- большое расстояние мокду линейными пунктами;

- небольшое количество усилительных пунктов на одном диспетчерском участке.

Анализ условия передачи сигналов ТУ и ТС по каналам ДЦ показал, что последние обладают особенностями, свойственными групповым трактам: волнообразным изменением рабочего затухания цепей в режиме холостого хода, , влиянием места включения в цепь линейного пункта на затухание сигнала. Анализ бил проведен с,применением методов расчета рабочего затухания групповых трактов, которые рассмотрены в работах В.М. Волкова, В.Н. Худова, В.А. Новикова, A.B. Фельдмана и других авторов.

Анализ условий передачи сигналов ТУ и ТС по каналам ДЦ рассмотрены применительно к широко используемым в настоящее время системам ДЦ "НЕВА" и "ЛУЧ".

Известно, что для выравнивания частотной характеристики рабочего затухания и уменьшения искаканий передаваемых сигналов по групповому каналу, в конце цепи следует включить согласованное сопротивление. Однако, т.к. системы ДЦ является двухполоашш и сигналы ТУ и ТС строятся по иногочастотноыу принципу, вознисла необходимость определения на какой частоте целесообразно согласовать конец линейной цепи с конечной нагрузкой.

В ДЦ системы "НЕВА" мл построения сигналов ТУ применяется метод частотной манипуляции (ЧИ) с использованием четырех чвстот: 600 , 600 , 700 и 800 Гц, а в ДЦ систеш "ЛУЧ"- матод относительной фазовой манипуляции с несущей частотой БОО Гц. Для построения сигналов ТС в обеих системах ДЦ применяется метод 4M с использованием частот, находяцихся в спектре 1025...3025 Гц.

Проводетше расчеты показали, что наиболее целесообразно нагрузить конец линейной цепи систем ДЦ, на сопротивление, равное волновому сопротивлению цепи на частоте 800 Гц. При этом затухание, вносимое в линейную цепь оконечной нагрузкой, составляет: 6 дБ - по тракту ТУ и 4 дБ - по тракту ТС. Предлагается нагрузить конец линейных цепей на комплексное сопротивление. Определены значения активных и реактивных составляидих рекомендуемых нагрузочных сопротивлений для цепей различных типов.

Во втором разделе диссертации разработки методика расчета рабочего затухания линейных цепей систем ДЦ.

По существующей в настоящее время методике затухшше линейных цепей систем ДЦ определяется по фордулам: по тракту ТУ т

°рту = 2 а г1+ °г3 п , дБ ; 1=1

по тракту ТС т

%тс = ^ а 0,13 п , дБ , 1=1

где £аг сумма произведений коэффициента затухания и длины участков лзшэйноЗ цепи, включая отвода, юл; ш - количество участков ланаЯноЙ цепл; п - количество линейных пунктов; Согласно данной мвтодкко расчета, затухание каналов ДЦ оценивается, в основном, величиной собственного затухания лшюйшх цепей. При этом на учитываются затухания, обусловленные несогласозапиос-тши на входе. и енходэ цепей, вкличеяявм конечной нагрузки в линейную цепь. Требуется проведение исследовании по уточнения ве-'личины затухания, вносимые в лхшейнуи цепь отводами от основной цепи "до линейных пунктов. Крог.'.э того, па является обосноваииога

величины затухания (0,3 и 0,13 дВ), вносимые в основную цопы линейными пункта;«!.

Поэтому использовшше данного метода расчета при проектирова-1ши участков ДЦ приводит к болъша» погрешностям в расчетах, которые, как показано ниже, достигает 30 2. Кроме того, для обеспечения надежной работы линейных цепей, организуемых с учетом существующего метода, приходится при наладке систем компенсировать разность проектируешь и фаитачоским затуханиями с помощью

добавочного усиления усилителей. Это, в свою очередь, может приводить к возникновению нелинейных изказдинй в линейных цепях.

Использованный в данной работе метод рабочего затухания позволяет учитывать реальные условия распространения сигналов ТУ и ТС цо линаПным цепям, в том числа различные виды шсогласовшшос-тей и вносимый затухания.

Согласно рассмотренному катоду рабочее затухание линейных цепей систем ДЦ по тракту ТУ предлагается определять по формуле

11-1 п

"рту * + V + ''вых * 2 °вн!лп1+ I °вн.о1 • < 1 > 1-1 1.1

где ас - собственное затухание цепи; аЦ1 - входное затухание цепи; а^- выходное затухание цепи; аЕН лп1- затухание, вносимое в цепь параллельным подключением

1-того линейного пужта; °вн о1~ затухание, вносимое в цепь отводом от основной цепи до 1-того линейного пункта. Значения составляющих выражения (I) можно определить по формулам: ас «• а I .

°вх ~ ^нс.вх + °и.вх •

гдо а?!С в;х - затухание несогласованности на входе цепп;

в.вх

- затухание, вносимое на входе цепи подключенным первым линейным пунктом.

«нс.вх^ 2Ш8

*пар + 2в

2УЧеР гв

[(. ^пер 2в

2лпРпвр+ 2в)

где г„ - .волновое сопротивление цепи;

2пер ~ В70да09 сопротивление аппаратуры центрального поста;

лп

входное сопротивление линейного путгкта. 'Ъых ~ "^с.вых + ^.бнх '

где Оцд шх - зягухаггае несогласованноста но выходе цепи;

Оц шх - затухание, обусловленное включением на конце цепи оконечной Нагрузки 2[С{.

гт +

«нс.вых" 20г&

лп

2/глп 2в

; ап.вых= 20г«

1+

2лп 2в 2нкС2лп+2в)

Затухание, вносимой в цепь каэдым линейны»* пунктом, могло определить по форлуле

^.ЛЯ" 201в

1 +

2 г

лп

Затухание, вносимое в основную цепь квядам отводом а^ 0 предлагается определять по формулам:

для случая ввода цепей в линейные пункты плеСфом

°вн.о * 1 [°ого1 + ^с.о!] ' Я5 • 1=1

где а0 - кооффицент затухание вводного кабеля, дБ/км;

- общая длина 1-того вводного кабеля, км; а^ - затухание не согласованности в точке включения 1-того вводного кабеля, дБ; Ь - число вводов линейной цепи; для случая ввода цепей в линейные пункты отнаем

^..0= 201в

А 1+ в

2вх.о

где 0 - входное сопротивление цепи отвода.

Используя выражения (I), предлагается определить величину рабочего затухания линейных цепей по тракту ТС;

п-1 п

V" - ас + ^ + ^ых + 2 I %.о1 • & < 2 >

1«1 1=1

где ас «ВХ- ^ых- ^н.лп1' ^н.оГ соотавлящие рабочего затухания, определявшв согласно приведенным выше выражениям. При проектировании линэйнНх цепей ДЦ по существующей методике на учитываются фазовые углы сопротивлений, т.е. расчеты ведутся только лишь по модула спрэтивлвшй. В связи с этим в работе была проведена оценка степени влияния фазовых углов <рв и (р^ на величину рабочего затухания лшойнах цзпай ДЦ. а такие определены оптимальные валачюш, входных сопротивлений линейных пунктов.

Исследование изменения рабочего затухания в зависимости от Ът и >рМ1 проводились при значениях * 22в...40гв, а такха Ьл ' -2фе...+29в и ¡рлГ фц- О.

Показано,-что шнишльное значение рабочего затухания ндаэт кесто пра „102^. При лабои значащи рабочее за-

тухание имеет иашшальиоэ значение при ч^. С увеличением

или уменьшением <рлп относительно этого значения величина ОрТу (ОрТС) уменьшается. Причем более существенное уменьшение наблюдается при стремлении (р^ к

Приведенные в работе графики дают возможность произвести выбор величины ориентируясь на минимальное значение рабочего затухания. Полученные выводы рекомендовано учитывать при выборе параметров линейных пунктов новых систем ДЦ.

Составлены алгоритм и программа расчета линейных цепей сис-тв^ ДЦ по методу рабочего затухания.

На основании результатов исследований предлагается производить расчеты линейных цепей систем ДЦ по тракту ТУ на частотах 500 Гц - для ДЦ ситемы "ЛУЧ" и БОО Гц - для ДЦ системы "НЕВА". Расчет линейных цепей по тракту ТС предлагается производить для случая перелечи сигнала ТС от последнего линейного пункта на частотах 1200 Гц- для системы "ЛУЧ" и 1800 Гц - для систему "НЕВА".

Расчеты линейных цепей по методу рабочего затухания связаны с сложными и коропотливыми начислениями. Если некоторые зависимости представить в виде графиков, из которых можно определить необходимые данные, а таюкэ принять ряд допущений, то расчеты значительно упрощаются, а точность результатов вычислений остается достаточной для практических целей.

Результата проведенных исследований показали, что сумма затуханий аъх+авих составляет не более 8 дБ- для тракта ТУ и 6 дБ-для тракта ТС. Поэтому вместо сумм с^+а^^ и в выра-

жения (I) и (2) можно подставить, соответственно 8 и б дБ.

Согласно полученным результатам расчета величина затухания авн ли' вносимого в Ч0ПЬ линейным пунктом можно принять равными: 0,4 дБ- для тракта.ГУ и 0,3 дБ - для тракта ТС. Следовательно, в выражениях (I) и (2) можно принять:

для тракта ТУ

для тракта ТО

гда п - количество линейных пунктов.

Проведенные расчеты показали, что при длина вводного кабеля до 2 км, что имеет шсто на практика, величина затухания несогласованности ctjjjj 0 в точке включения вводного кабаля не правьааог 0,1 дБ. Следовательно, для случая свода цепей в лннвРмю пушсги шлейфом, величину затухания о^ 0 ыокно представить в следующей виде b

«вн.о » I<vz0l + o.i ь , дБ ,

гда Ь - число вводов линейной цепи.

Для случая ввода цепей в лагейша пункта огпаем, в работа рассмотрено влияний дяиш вводных кабалой (отводов) на величину cijjj, На практике длина отводов обычно находится в пределах 100...500 м. Получошшо результата расчетов показали, что при такой длине отвода величину затухания ^¡^ кокно принять равной: 0,8 дБ - для триста ТУ и 0,6 дБ - для тракта ТС. При этом суммарное затухание, вносимое в цепь m отводам! будет равно: I Sh о * 0,6 10 • " 0.8 ш, где п - количество отводов,

длина которых находятся в прадедах от 100 до 500 мэтров. Затухание, вносимое в цепь отводили длиной болов 600 мэтров, ыогмт быть определено при помощь» графков, приведэншх в работе. Обычно отводи такой длины встречаются чрезвычайно редко и лишь на больших келазнодорокшх станциях. Затуханием, вносимое отводаки

п-1

S^H.jml - о-4'^): 1»!

п-1.

я 0,3 • (п-1),

1-1

Í2

длиной менее ЮО мэтров можно пренебречь, т.к. при атом величина авн 0 но превышает 0,05 ДБ.

Таким образом, на основании результатов исследований и принятых допущотй выражения (I) и (2) били преобразованы для практического использования в следущий вид:

для случая ввода линейных цепей алейфом

Ъ

а^ ' а I + 0,4(II—I) + 1 аого1 + 0,1 Ь + 8 , дБ ; ( 3 )

1-1

Ъ

ОрТС = а' I + 0,3(11-1) I а'02о1 + 0,1 Ь + 6 , дБ ; ( 4 ) 1-1

для случая ввода линейных цепей отпаем

Оргу= а 1 +0,4 (п-1) + 0,6 И + 8 , дБ ; ( 5 )

ОрТС= а'I + 0,3 (п-1) + 0,8 и + 6 , дБ . ( 6 )

Допущения, принятые в данном методе расчета рабочего затуха-няя вносят извэстиуо погрешность в результаты расчетов. В таблице 1 приведены результати расчетов рабочего затухания по предлагаемому упрощенному методу и по полным формулам. Как видно из таблицы, при расчете рабочего затухания по предлагаемому методу погрешность результатов вычислений не. превышает 4 % , что вполиее приемлемо для практических расчетов.

Для оценки достоверности данных, полученных по предлагаемым методикам, били выполнены сравнения результатов расчета и измерений рабочего затухания линейных, цепей на различных действующа участках систем ДЦ Октябрьской железной дороги. Для примера в таблице 3 приведены результата сравнения для одного из участков

ДЦ системы "НЕБА". Из этой таблицы видно, что предлагаемые метода ршсчета рабочего затухания дают Солее близкие к измеренным результаты по сравнении с используемой методикой.

Таблица I

Результаты сравнения методов расчета рабочего затухания линейных цепей ДЦ

Частота сигнала, Гц Рабочее затухание, дБ Разность вычислений

по ПОЛНЫМ формулам по предлагаемому методу

Д, дБ 0, %

500 43.2 41,6 1,6 3,7

800 49,4 48,6 0,8 1.6

1200 68,3 67,0 1,3 2,2

1800 68,6 68,0 0,5 0,8

Таблица 2

Результаты расчетов и измерений рабочего затухания

Рабочее затухание, ДБ, и погрешности вычислений

частота сиг- р а с ч е т н о е

изме- применя- погрешность предлага- погрешность

нала, Гц ренное емый метод А, дБ 0, % емый метод А, ДБ в, %

800 15,5 9,69 -5,81 38 17,66 +2,16 13

1800 19,0 14,39 -4,61 25 20,84 +1.84- 10

Таким образом, предлагаемые в работе методы расчета дают возможность определять реальное затухание линейных цепей и следовательно, оптимально разместить на диспетчерском участка усилительные.

пункта, а тагам установить необходимые уровни поредачи сигнплон на центральном посту, усилительных и линейных пунктах. Это позволяете уменьшить вероятность возникновения нвмшвШшх искажений в линейных цепях систем.ДЦ.

Предлагаемые метода расчета рабочего затухания могут бить использованы для линейных цепей любых систем ДЦ, с учетом рабочих частот каналов ТУ и ТС и способа'ввода цепей в линейные пункты.

В разделе такке предложен метод расчета линейных цепей с промежуточными усилителями.' Проведена оценка устойчивости таких цепей, дагш рекомендации по обеспеченно устойчивой их работы.

В третьем разделе диссертации исследованы вопросы влияния электромагнитных полей радиостанций на железнодорожные кабельные лшии, о учетом их особенностей, к которым относятся:

- наличие многочисленных отводов от кабельной магистрали на усилительных участках к объектам.на линии;

- наличие третьих цепей, образованных килами низкочастотных цепей и сигналами виами, находящихся в одном и том ке кабеле;

- слогаше взаимное расположение цепей различного назначения в кабелях по длине магистрали и др.

При расчете налрягения радиопомех в линейных трактах кабельных магистралей кроне "нормальных" помех, наведенных в цепях кабеля за счет распределенного влияния на них горизонтальной составляющей электромагнитного шля радиостанции, предлагается учитывать и "дополнительные" помехи, наведенные через элементы кабельной магистрали, представляющие собой песта нарушения однородности линии. При этом результирующее напряжение радиопомехи, наведенное . lia участке иэзду оСслзгатве.чн!,я усшитвлышка пунктами (ОУП-ОУП), предлагается определять го формуле:

"роз = I СС Йщгг + Т «ш! + ^ %9ИС71) «пнупт + 7=1 1-1 1=1

+ Ко711-по,п • ' 7 >

где - комплексная агяшитуда напряжения "нормальной" стацио-

нарной радиопомехи, наведенной в кабеле 7-того усилительного участка; ипм1 ~ комплексная амплитуда непрягения радиопомехи, наведенной на 1-той муфте кабеля 7-того усилительного участка; ипнеис71~ комплексная амплитуда напряжения радиопомехи, наведенной но 1-той неисправности кабеля 7-того усилительного участка;

^пнуи^ - комплексная.амплитуда напряввшя радиопомехи, наведенной в цепях кабеля в помещении 7-того необслуживаемого усилительного пункта (НЛ1); ипо71_ комплексная амплитуда напряжения радиопомехи, наведенной на 1-том отводе 7-того усилительного участка магистрали;

*'поуп~ К0МПЛ9КСНая амплитуда напряжения радиопомехи, наведенной в цепях кабеля в помещении ОУП. В результате статистического анализа радиопомах в реальных каналах ТЧ систем передачи подтвервщено наличие в трактахяелезно-дорожшх кабельных магистралей "дополнительных" радиопомех.

Проведенннэ в работе исследования показали, что основной причиной проникновения радиопомех . в каналы связи является влияние электромагнитных полой радиостанций через третьи низкочастотные цепи с отводами, выполненные слабоэкранированными (или воздушными) цепями. В связи с этим в диссертации разработана математическая

модель влияния электромагнитных полой радиостанций па кабельные

Результаты расчетов показали, что отводы увеличивают напряжения радиопомех, наводимых иа концах, цепи на 30... 60 % в завнси-

Правомэрность продлагаокой математической модели влияшм была установлена путем сравнения рассчитагашх по данной модели и измеренных шмчешШ налрпаэшя радиопомех, наводимых на концах кабельных цепей с отводами Исследовмгая были проведет на участках ¡саЗелыюЯ г/огиотролз КоскодскоЭ и Октябрьской полезных дорог. При отоп показано, что погрзспость результатов вычислений относительно нзнорзпих величин составляет 4...6 5.

В работе рассмотрен волроз вллшзя рэдиопалэх на каналы ТЧ через третьи'низкочастотные цзпя сотеодк;я. При этом использован метод частички оезицзнЕостеЗ,' прадусматривпЕЕхЯ расчет величин частичных то.Чов и капрякзпиЯ, возкиксщих за счет песогласованнос-то.Ч в цепях. В работе продлагаатся учитывать только основные переходные тонн и напрпговзя рэдоопогмх, возвдкащих на концах высокочастотно;! цепя при влашпя со сторощ Олказэго и дальнего концов низкочастотной цепи о стЕода1,:;!.

Частичные порэходдаэ тгаог при влипши иа ближний конец со сторона Слепого Qrara' I^q и I^q1) и дальнего (токи I^q и I^q1) концов влиящзй • низкочастотной цэш! о отводам! определяются в работе по формулси:

цепи с отводам!. Составлена программа раочета напряжения радиопомех по данной математической ждали влияния.

мости от количества и коэффициента окранирова1гая этих отводов.

,<51II 20

гб1|

20

нбр 2в1

пдр

Рп

1+р1г - г

Ж.

В2

~САгр2+а1!3 .

1 - Рю

(1-РП)(Ьр10 е-^1') - г

В2

( 8 )

е~ ЛгР2 ;

10П1

НДР

Рю -0-Р1 о) I е-^Аор1+а113

гв1 С-Рц) С1+Рю е-*1!1) ' 2в2 I

ГДе

пОр' пдр

нне, соответственно на блихнем и дальнем концах низкочастотной цепи с отводами; ZB2, %Ъ2 ~ волновые сопротивления влияющей и подверженной

влиянию цепей, соответственно; Рю Рп " коэффициенты отражения, соответственно на ближнем и дальнем концах влияющей цепи;

Ор' А7р 7р а-

ближнем и дальнем концах цепи; - постоянная распространения и коэффициент затухания влияющей цепи;

I - длина влияющей цепи.

Аналогично можно получить выражения для определения величин частичных переходных токов при влиянии на дальний конец со стороны ближнего (токи и и дальнего (токи и Х^1) концов

влияющей низкочастотной цепи.

Значения результирующих переходных токов на ближнем |12о| и дальним концчх высокочастотной цепи будут определяться по

Формулам

[Ч-^^ГЧ^ГЧ^ОГЧ1:

<3 III2

20

ОН'2 21

Величии переходных напряжений на ближнем |и20| и дальнем | и^ концах высокочастотной цепи могут быть найдены из выражений

и20| " |Г20|' |г*в2|. • |и21| ~ рг!!'!7^! '

На протяжении усилительного участка радиостанции оказывают

электромагнитное влияние на канал тональной частоты через несколько низкочастотных цепей с отводами (цепи автоматики и технологической связи различного назначения). Если принять равными параметры влияния кавдой из этих цепей, то результирующие значения переходных напрякений)радиопомех на Слитом |Иро| и дальнем ^^ | концах высокочастотной цепи могут быть определены следущем образом:

Ы - ^гоМ^Н Ы - Ы'|2вг|-Ш '

где ш - количество вялящих цепей с отводами.

Розультцрупцее папряхешм радиопомех, наводимые. на ближнем Ч2ор к дальним и2гр концах подаеряетюй влиянию цепи предлагается определить по формулам:

«гор* ^иЁо:1 + • Ъгр' ^ и1гн + ^г ■ < э >

где 112^, и211Г нагтРпквшя радагапомах на ближнем и дальнем концах участка высокочастотной цепи, наведенные в рэзулЬтагв нвпосредствагагого влияния электромагнитных полей -радиостанций;

UpQ , Upj - переходные напряжения радиопомех на ближнем и дальнем концах участка высокочастотной цепи, возникающие в результате влияния электромагнитных полей радиостанций через третьи низкочастотные цепи с отводами.

Для-подтверждения правомочности предлагаемой методики расчета напряжений радиопомех проведено сравнение результатов расчета напряжений радиопомех V20p 11 и21р» определенных согласно разработанной методике, с результатами измерений но участках действующей кабельной магистрали Московской келезной дороги.

Результаты исследований показали, что переходные напрякешя радиопомех составляют 40...60 % от результирующих напряжений радиопомех, наводимых на концах высокочастотной цепи. Погрешность результатов вычислений по сравнении с результатами измерений составила не более 10 %.

Проведена оценка влияния радиопомех на обходные каналы ТЧ систем ДЦ "НЕВА" и "ЛУЧ". Получены зависимости вероятностей искажения элементарного сигнала, а таете вероятностей получения лоя-ного адреса линейного пункта от напряжения радиопомех, наводимых в каналах ГЧ, при передаче по ним сигналов ТУ и ТС. Показано, что при практически наблюдаемых уровнях радиопомех в таких каналах вероятности ошибок сигналов ТУ и ТС в указанных.системах удовлетворяет нормам. Однако, при увеличении напряжений радиопомех в каналах ГЧ больше 120 мВ молот нарушаться нормальная работа каналов систем ДЦ. Это предлагается учитывать при выборе каналов ТЧ для организации обходных каналов систем ДЦ. Предлагаемый в работе метод оценки влияния радиопомех на обходные канала ДЦ может быть использован для любых сиотем ДЦ. с учетом тина применяемой в них модуляции и способа построения кодовых комбинаций.

Проведен анализ существующих мотодов защити линейных трактов от мешающего влияния радиостанция. Установлено, что в условиях кэлезнодорокних кабельных магистралей необходимо нростейшие устройства, позволявдлэ оперативно обработать ими все отвода по длине участка кабельной магистрали. В качестве таких устройств рекомендованы применять запйравдив катушки а туитарущив резонансные контуры. Разработан вариант затгрвщей катуикн, эффективно работающей в диапазоне частот 100...300 кГц.

Проведенная апробация предлагавши защитных мероприятий на действующих кабельных магистралей Московской железной дороги подтвердила их достаточно высокую эффективность применения в многочетверочных магистральных кабелях гелезнодороглюго транспорта и позволила привести 1« норме каналы ТЧ, пораженных радиопомехами. Разработаны рекомендации по зеците линейных трактов систем передачи келазнодорохного транспорта от мещвщего влияния вещательных радиостанций.

ЗАКЛОЧЕНИЕ

В роботе получены следущиэ основгшо результаты и вывода:

1. Анализ условий передачи сигналов по каналам ДЦ показал, что последние обладают особенностями, свойственными группосш! трактам: волнообразный изменением рабочего затухания цепзй в реши» холостою хода, влиянием места включения в цепь линейного пункта на затухание сигналов. Показано цэлосообразность включения на конце лкнвйшх цепей ДЦ нагрузки равной волновому сопротивлении цепи на частоте 800 Гц для выравнивания частотной характеристики рабочего затухания н уненыаения показаний передаваемых

сигналов. Определены величины активных и реактивных составляющих рекомендуемых нагрузок для..цепей различного типа.

2. Показано, что существующие методы расчета линейных цепей ДЦ не дают полной оценки качества передачи сигналов ТУ и ТС. При этом погрешность результатов; вычислений по сравнению с данными измерений достигает 30 %. Предлагаемый метод, расчета линейных цепей по рабочему затуханию обеспечивает более точные, по сравнению с существующими, результаты расчета. При этом погрешность результатов вычислений уменьшается на 20 %.

3. Установлено, что для получения наименьшей величины рабочего затухания линейной цепи входные сопротивления линейных пунктов Zш долины находиться в,про делах Ь1Б..Л01В, а фазовые углы Фж= -<рв...-2фв. Эти условия рекомендуется учитывать при выборе параметров линейных пунктов новых систем ДЦ- Предложена методика расчета линейных цепей о промежуточными усилителями, позволяющая определить величины допустимых затуханий усилительных. участков, проверить оценку устойчивости линейных цепей с промежуточными усилителями и давать рекомендации по обеспечению устойчивой их работы.

4. Показано, что существующие мзтода расчета мешающего влияния радиостанций на линии связи на в подай мере применима в условиях Еелезнодорожншс кабельных, магистралей. Проведен статистический анализ радиопомех в реальных каналах ТЧ кабельных магистралей железнодорожного транспорта я биявяряо наличие в жиеВнжх трактах кабельных магистралей "дополнительннх" радиопомех, нова- ■ шащих результирующую мощность иаводимшс радиопомех да 40...60 %.

5. Установлено, что основным путем проникновения • радиопомех . в каналы систем передачи к.-д. транспорта является третьй низкочастотные цепи с отводами (линейные, цепи ДЦ, цепи, автоматики и технологической связи). Разработана математическая модель влияния

электромагнитных полей радиостанций на кабельные цепи с отводами, на основании которой получены основные математические выражения, позволяющие анализировать процесс наведэтш радиопомех а келез-нодорокнык кабелях связи. Дана оценка влияния отводов от магистральных кабелей на результирующую величину напряжения радиопомех и получен коэффициент, учитывающий в расчетах наличие отводов и третьих низкочастотных цепей кабелей.

6. Предложен метод расчета результирующих напряжений и токов радиопомех с учетом переходных влияний через третьи низкочастотные цепи с отводами.' Получешше в работа расчетные выражения для определения напрякений и токов радиопомех дают погрешность по сравнении с результатами измерений не более 10 %. Показано, что напряжения радиопомех,, возникающие в результате переходных влияний через третьи цепи на каналы ТЧ составляют 0,4...0,6 от ре-вультирувдих напряжений радиопомах. Составлены алгоритм и программа расчетов токов и напрягай® радаопокэх с учетом переходных влияний через третьи цепи.

7. Проведена оценка влияния радиопомех на обходные каналы систем ДЦ. Установлено, что при иЕПряЕэшх радиопомех свыше IZO мВ в таки* каналах, нормальная их работа пзруипется. Это предлагается учитывать при выборе каналов ТЧ для организации обходных каналов систем ДЦ.

8. Разрпботвны устройство ослабления МЕапцего влияния радиостанций на каналы ГЧ: запнракще катуит, аффективно работагдиз в диапазоне радиочастот,и пунтярукда резонансные контуры. Нркмепе-шга их на действущих участках ЕвлезЕодорокной кабельной магистрали подтвердило ранее сдзлегшш выводы о тем, что основным путем проникновения радиопомех в каналы ТЧ являются отводы от

. иагастралышх кабелей, разработаны рекомендации по защите лнней-

ных трактов систем передачи келезнодороатого транспота от мешающего влияния радиостанций.

9. Результата работа могут Сыть использованы в дистанциях сигнализации и связи, в организациях, занимающихся проектированием и строительством систем ДЦ, а также в учебном процессе 1гелезнодо-рокних вузов. Разработанные рекомендации по защите линейных,трактов систем передачи от мешащего влияния радиостанций частично использованы на Московской и Горьковской хвлезных дорогах, что позволило получить экономическую вффективносгь от их внедрения 96,87 тыс. руб/год (в ценах 1990 года).

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Беленький Н.Ы., Михайлов В.Ю., Таданбаев Х.П. Анализ помехозащищенности средств технологической связи келезнодорожного транспорта от влияния электромагнитных полей радиостанций. // Совершенствование технических средств и методов оперативного управления движением поездов: Сб. научн. тр. ТашИИТа. 1989. с. 62...68.

2. Беленький Н.М., Голик H.A., Михайлов В.Ю., Таджибаев Х.П. Исследование влияния электромагнитных полей радиостанций на каналы ТЧ систем передачи. -M., 1990. - 10 с. - Дэп. в ЦНИИ ТЭЙ МПС, per. Jä 4984.

3. Тадкибаев X.I1. Особенности распространения индуктированного сигнала помехи в канале низкой частоты технологической связи с включенными неодкородаостями. -M., 1991. - 12 с. - Деп. в ЦИ ТЭИ ЖС, per. * 5628.

J

4. ТадяиЗаев Х.П. Методика расчета рабочего затухания линей-1шх целей систем диспетчерской централизации. -М., 1992. - 8 с. - деп. в цнии тэи то, рог. а ввго.

Б.Тадкибаев К.П. Рекомендации по зашита линейных трактов систем передачи галознодсрокного транспорта от мешающего влияния радиостанций. -М., 1992. -10 с. - Дэп. в ЦНИИ ТЭИ МПС, per Й Б821.

6. Тадетбаев X. П. Уточнение методики расчета рабочего затухания линейных цепей систем диспетчерской централизации. // Цифровые систему передачи и коммутации на калэзнодорокном транспорте: Сб. научи, тр. ПШТа. 1993. о. 12...15.

Подписано к начата 01.06.95 г. Фориат 60x84 1/16 Бунага для иногпг.апл. Печать офсетная. Уол.п.л. 1,56 Tapas 100 ака. Заказ te {jqg- Беспдагао.

Ш ПШа 190031 G-flesapdypr, ЦосзогокиВ пр.,9.