Главная

Контакты

Случайная статья

• Автоматизация
• Антропология
• Археология
• Архитектура
• Биология
• Ботаника
• Бухгалтерия
• Военная наука
• Генетика
• География
• Геология
• Демография
• Деревообработка
• Журналистика
• Зоология
• Изобретательство
• Информатика
• Искусство
• История
• Кинематография
• Компьютеризация
• Косметика
• Кулинария
• Культура
• Лексикология
• Лингвистика
• Литература
• Логика
• Маркетинг
• Математика
• Материаловедение
• Медицина
• Менеджмент
• Металлургия
• Метрология
• Механика
• Музыка
• Науковедение
• Образование
• Охрана Труда
• Педагогика
• Полиграфия
• Политология
• Право
• Предпринимательство
• Приборостроение
• Программирование
• Производство
• Промышленность
• Психология
• Радиосвязь
• Религия
• Риторика
• Социология
• Спорт
• Стандартизация
• Статистика
• Строительство
• Технологии
• Торговля
• Транспорт
• Фармакология
• Физика
• Физиология
• Философия
• Финансы
• Химия
• Хозяйство
• Черчение
• Экология
• Экономика
• Электроника
• Электротехника
• Энергетика

 6. КнигаФонд: www/knigafund.ru

ВВЕДЕНИЕ

Развитие науки и ускорение технического прогресса невозможны без совершенствования средств связи, систем сбора, передачи и обработки информации. Интенсивное развитие новых информационных технологий в последние годы привело к бурному развитию микропроцессорной техники, которая стимулировала развитие цифровых методов передачи информации. В конечном счёте, это привело к созданию новых высокоскоростных технологий глобальных сетей: PDH, SONET, SDH, ISDN, Frame Relay и ATM. Одной из наиболее современных технологией, исполь­зуемых в настоящее время для построения сетей связи, является технология синхронной цифро­вой иерархии SDH.

Интерес к SDH обусловлен тем, что эта технология пришла на смену импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) и плезиохронной цифровой иерархии PDH (ПЦИ) и стала интенсивно внедряться в результате массовой установки современных зарубежных цифровых АТС, позво­ляющих оперировать потоками 2 Мбит/с, и создания в регионах локальных колец SDH.

Синхронная цифровая иерархия (SDH) обладает существенными преимуществами по сравнению с системами предшествующих поколений, позволяет полностью реализовать возможности волоконно-оптических и радиорелейных линий передачи (ВОЛП и РРЛП) и создавать гибкие, удобные для эксплуатации и управления сети, гарантируя высокое качество связи. Таким образом, концепция SDH позволяет оптимально сочетать процессы высококачест­венной передачи цифровой информации с процессами автоматизированного управления, контроля и обслуживания сети в рамках единой системы.

Системы SDH обеспечивают скорости передачи от 155 Мбит/с и выше и могут транспор­тировать как сигналы существующих цифровых систем (например, распространённых на город­ских сетях ИКМ-30), так и новых перспективных служб, в том числе широкополосных. Аппара­тура SDH новых перспективных служб, в том числе широкополосных. Аппара­тура SDH является программно управляемой и интегрирует в себе средства преобразования, передачи, оперативного переключения, контроля, управления.

Благодаря появлению современных волоконно-оптических кабелей (ВОК) оказались воз­можными высокие скорости передачи в линейных трактах (ЛТ) цифровых систем передачи с од­но­временным удлинением секций регенерации до 100 км и более. Производительность таких ЛТ превышает производительность цифровых трактов на кабелях с металлическими парами в 100 и более раз, что радикально увеличивает их экономическую эффективность. Большинство регенера­торов оказывается возможным совместить с оконечными или транзитными станциями. Из этого следует, что SDH – это не просто новые системы передачи, это и принципиальные изменения в се­тевой архитектуре, организации управления.

Перспективным направлением в области развития первичной сети связи на основных железнодорожных магистралях является применение аппаратуры цифровых систем передачи синхронной и плезиохронной иерархии (SDH, PDH) и волоконно-оптических линий связи.

На сетях связи находят применение волоконно-оптические кабели отечественного и импортного производства с многомодовыми или одномодовыми оптическими волокнами.

Применение ВОСП иерархии PDH и SDH, цифровых систем коммутации создает основу для внедрения на железнодорожном транспорте цифровой сети интегрального обслуживания (ISDN). Сети ISDN по сравнению с аналоговыми сетями обладают рядом существенных преимуществ: высокими качественными и надежностными показателями организуемых каналов и трактов; возможностью передачи больших объемов информации любых видов (данные или речевые сообщения) с требуемыми скоростями; интеграцией сетей различного назначения на основе                                                                                                                                                                                                                                                                многоцелевых интерфейсов и протоколов обмена; реализацией дополнительных видов услуг (организация каналов конференц-связи, сокращенный набор номера, внедрение системы приоритетов, образование закрытых групп пользователей и т. д. ). Это позволит повысить уровень автоматизации технологических процессов, надежность и оперативность взаимодействия, эффективность функционирования подразделений всей транспортной системы страны.

В данной дипломной работе рассмотрены вопросы проектирования волоконно-оптической линии связи на участке железной дороги с использованием систем передачи информации синхронной цифровой иерархии.

     1 ТЕХНИКО-ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ЧАСТЬ

1. 1 Принципы передачи информации по оптическим кабелям

Для передачи информации по волоконно-оптическому кабелю (ВОК) используются волоконно-оптические системы передачи информации плезиохронной (PDH) и синхронной цифровой иерархии (SDH).

Первые состоят из типового оборудования канало- и группообразования, единого для всех цифровых систем передачи (ЦСП), PDH-иерархии, а также оборудования цифрового волоконно-оптического линейного тракта, обеспечивающего передачу цифровых сигналов от одной оконечной станции до другой.

Типовое оборудование канало- и группообразования обеспечивает формирование первичного группового сигнала, соответствующего тридцати каналам (со скоростью передачи 2, 048 Мбит/с), вторичного группового сигнала, соответствующего 120 телефонным каналам (8, 448 Мбит/с), третичного группового сигнала, соответствующего 480 телефонным каналам (34, 368 Мбит/с), четвертичного группового сигнала, соответствующего 1920 телефонным каналам (139, 264 Мбит/с).

Появление волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) SDH- иерархии во многом обусловлено освоением современных ВОК, суммарная скорость передачи цифровых сигналов в которых составляет тысячи Гбит/с. Для переноса информации в SDH-системах используются синхронные транспортные модули (STM): STM-1, STM-4, STM-16 и STM-64.

Нагрузкой для STM-1 являются потоки информации цифровых систем передачи PDH-иерархии, а для STM-4 и STM-16 кроме них также и сигналы STM-1: электрические и оптические. Для STM-64 нагрузкой являются электрические и оптические сигналы более низких уровней иерархии SDH систем: STM-16, STM-4, STM-1.

В состав оборудования линейного тракта ВОСП любой иерархии входят: оборудование тракта на оконечных и промежуточных станциях, линейные регенераторы (ЛР), волоконно-оптические усилители, соединенные между собой волоконно-оптическими линиями связи.

В SDH-системах оконечное и промежуточное оборудование линейного тракта принято называть терминальными мультиплексорами (ТМ) и мультиплексорами ввода – вывода (МВВ), осуществляющими ввод-вывод цифровых потоков и трактов.

Основными элементами линейного тракта ВОСП являются участки регенерации - участки между выходами оборудования тракта, соединенными ВОЛС: ТМ-ЛР, ЛР-МВВ, МВВ-МВВ, ЛР-ЛР, МВВ-ТМ, ТМ-ВОУ, ВОУ-МВВ и т. д.

Линейные регенераторы ВОСП осуществляют оптоэлектронное преобразование оптического сигнала в электрический, затем восстановление амплитуды, формы и временных положений импульсов цифрового сигнала – регенерацию и далее его электронно-оптическое преобразование в оптический сигнал.

В отличие от линейных регенераторов (ЛР), волоконно-оптические усилители (ВОУ) осуществляют только усиление оптического сигнала. По этому признаку ВОУ часто относят к пассивным элементам волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Их применение позволяет существенно увеличить длину участков регенерации, не прибегая к помощи ЛР. Заметим, что ЛР систем SDH-это МВВ без специальных блоков, обеспечивающих ввод-вывод цифровых или оптических сигналов.

На рисунке 1. 1 показана организация линейного тракта волоконно-оптической системы передачи (ВОСП) иерархии SDH.

Рисунок 1. 1– Оборудование линейного тракта ВОСП

Рисунок 1. 2 –Оборудование линейного тракта ВОСП

с уплотнением по длинам волн

Современные ВОСП строятся по однокабельной (реже двухкабельной), двухволоконной (при резервировании волокон – четырехволоконной), однополосной схеме. Поэтому передача и прием оптических сигналов

осуществляется на одной длине волны в двух (четырех) волокнах одного и того же или двух кабелей. Недостатком данной схемы построения является низкий коэффициент использования пропускной способности волокон.

Для повышения пропускной способности волокон могут применяться ВОСП с уплотнением по длинам волн (рисунок 1. 2). Они строятся по однокабельной, двухволоконной, многополосной схеме. На передающей станции сигналы от ЦСП поступают в оборудование сопряжения (ОС) и далее на оптические передатчики (ОПер), излучающие оптические сигналы с длинами волн ₁… N. С помощью волнового мультиплексора (МП) выполняется ввод оптических несущих в волокно в тракт передачи. В тракте приема осуществляется их разделение с помощью волнового демультиплексора (ДМ).

Способы уплотнения по длинам волн является наиболее перспективным.

Для модуляции оптической несущей информационным сигналом можно использовать амплитудную, частотную, фазовую модуляцию. (АМ, ЧМ, ФМ), а также модуляцию по интенсивности (МИ) и поляризованную модуляцию (ПМ). Наиболее простыми техническими средствами осуществляется модуляция по интенсивности. В современных ВОСП модуляция МИ выполняется в оптических передатчиках Опер, источником излучения в которых служат светоизлучающие диоды (СИД) или лазерные диоды (ЛД). В оптических приемниках ОПр обратное преобразование оптического сигнала в электрический происходит с помощью р-i-n –фотодиода (PINФД) или лавинного фотодиода (ЛФД). В аппаратуре ВОСП оптические передатчики и приемники выполняются в виде передающих и

приемных оптических модулей.

В настоящее время используются волоконно-оптические кабели с многомодовыми градиентами или одномодовыми волокнами, различающими характером изменения показателя преломления по сечению волокна, и, как следствие, характером распространения оптического излучения по волокну. В магистральных линиях передачи используют кабель с одномодовыми волокнами, обеспечивающими большие длины регенерационных участков и высокую пропускную способность.

Энергетической характеристикой аппаратуры цифрового волоконно-оптического линейного тракта является энергетический потенциал (W), определяемый как разность между уровнями средней мощности оптического сигнала на выходе передающего (Р_пер) и минимально допустимым на входе приемного оптоэлектронных модулей (Р_min) при заданном значении коэффициента ошибок К_ош (обычно при К_ош=1. 10^-10). Значения величин энергетических потенциалов аппаратуры линейного тракта в зависимости от скорости передачи сигналов и используемых типов излучателей находятся в пределах 20-50 дБ.

Оптические сигналы, передаваемые по волокну, претерпевают очень малое затухание. Характерной особенностью потерь в волокне является то, что они носят избирательный характер, то есть на некоторых длинах волны затухание волокон имеет минимумы. В настоящее время используются длины волн: - 0, 85 мкм, 1, 31 мкм, 1, 55 мкм.

Использование диапазона 0, 85 мкм обеспечивает возможность получения предельных значений затухания в градиентном волоконно-оптическом кабеле порядка 3 дБ/км.

Использование диапазона 1, 31 мкм позволяет уменьшить величину затухания в волоконно-оптическом кабеле до 1 дБ/км в градиентном волокне и до 0, 5 дБ/км в одномодовом волокне.

    Ведутся интенсивные исследования по освоению диапазонов длин волн 2-4 мкм, где ожидается достижение значения затухания в одномодовом волокне до нескольких тысячных долей дБ/км.

Для каждого линейного тракта должен быть обеспечен энергетический запас 6 дБ, расходуемый на компенсацию возможных ухудшений характеристик волокна и оптических модулей в процессе эксплуатации, а также на дополнительные стыки, появляющиеся при ремонте кабеля.

С учетом величин энергетического запаса и потерь в волокне, дисперсионных искажений, связанных с особенностями распространения оптического сигнала в волокне, потерь на стыках при сращивании строительных длин волоконно-оптических кабелей при вводе излучения от излучателя в волокно и из волокна к приемному оптоэлектронному модулю, в волоконно-оптических линейных трактах можно обеспечить при максимально возможных значениях энергетический потенциал следующие длины регенерационных участков:

при =0, 85 мкм до 12 км;

при =1, 31 мкм до 30 км для градиентного волоконно-оптического кабеля и до 45 км для одномодового;

при =1, 55 мкм до 100 км для одномодового волоконно-оптического кабеля.

Предполагается, что освоение перспективных диапазон волн 2-4 мкм позволит довести длину регенерационного участка до 1000 км (для сравнения – длины регенерационных участков цифровых систем передачи, использующих симметричные и коаксиальные кабели, составляет 2-4 км, длины усилительных участков аналоговых систем передачи – не более 20 км).

1. 2 Топологические и структурные схемы волоконно-оптических сетей связи

Многие важнейшие характеристики сетей связи определяются их топологией, характеризующей связность узлов сети линиями связи и позволяющей оценивать надежность и пропускную способность сети при повреждении.

Выбор топологии основывается на таких требованиях к сети как высокая надежность, простота технического обслуживания, низкая стоимость сети и др.

Надежность сети связана со способностью восстановления после отказа линий связи, узлов и оконечных устройств. Топология сети должна обеспечивать локализацию неисправностей, возможность отключения отказавшего оборудования, введение обходных маршрутов и изменение конфигурации сети.

Простота технического обслуживания сети определяется тем, насколько выбранная топология позволяет упростить диагностирование, локализацию и устранение неисправностей.

Стоимость сети во многом зависит от числа и сложности узлов и линий связи. Выбранная топология сети должна, по возможности, обеспечивать оптимальное соединение узлов линиями связи так, чтобы стоимость передающей, аппаратной сред и программного обеспечения была минимальной.

Для создания волоконно-оптических сетей связи базовыми являются линейная, кольцевая и звездная топологии.

Линейной топологией, или схемой «точка-точка», принято называть схему, связывающую два узла сети (оконечная станция), на каждом из которых формируются и заканчиваются все информационные потоки, передаваемые между узлами. Для их передачи посредством ВОСП используются два волокна (по одному в каждом направлении передачи), а при резервировании волокон – четыре (резерв 1+1 или 1: 1), (рисунок 1. 3, а).

Развитием линейной топологии при последовательном соединении узлов сети (или нескольких пунктов выделения каналов) является цепочечная топология с возможностью многократного ввода-вывода в узлах сети (пунктах выделения каналов) одного общего для всех пунктов выделения канала (схема «точка-многоточка») или разных каналов из единого цифрового потока, (рисунок 1. 3, б).

Кольцевая топология характеризуется тем, что узлы сети (пункты выделения каналов) связаны линейно, но последний из них соединен с первым, образуя замкнутую петлю (кольцо). В кольце возможна организация однонаправленной и двунаправленной передачи цифрового потока между узлами сети.

Кольцо, организованное оптическими волокнами внутри одного волоконно-оптического кабеля (ВОК) называется «плоским».

При использовании волокон кабелей, проложенных по разным трассам между узлами сети (пунктами выделения каналов), и двунаправленной передачи цифрового потока кольцо является «выпуклым», (рисунок 1. 3, в).

Звездная топология сети характеризуется тем, что каждый узел сети (пункт выделения каналов) имеет двустороннюю связь по отдельной линии с центральным узлом – концентратором, благодаря которому и обеспечивается полная физическая связность сети, (рисунок 1. 3, г). Наибольшей надежностью обладает кольцевая топология сети с организацией выпуклых колец между узлами и двунаправленной передачей потока внутри кольца.

Поэтому Министерство связи РФ рекомендует при создании волоконно-оптических сетей связи применять кольцевую топологию. Так сеть связи ОАО «РЖД» является составной частью Взаимоувязанной сети

связи (ВСС) Российской Федерации, то первичная волоконно-оптическая сеть железных дорог страны будет построена на кольцевой топологии.

а - линейная; б - цепочечная; в - кольцевая; г- звездная.

Рисунок 1. 3 – Типы базовых топологий волоконно-оптических сетей

В общем случае при создании волоконно-оптических сетей используются различные комбинации базовых топологий, позволяющие более полно использовать достоинства волоконной оптики.

Большее значение для волоконно-оптических сетей связи имеет способ физического доступа к передающей среде – волокну, тип сетевого интерфейса. По этому признаку волоконно-оптические сети связи разделяются на пассивные и активные.

В пассивных топологиях физического доступа (ввод-вывод сигнала) осуществляется в оптической области (по оптическому сигналу) с помощью пассивных оптических компонентов, таких, как оптические разветвители и ответвители, спектральные мультиплексоры - демультиплексоры, переключатели. Узел сети получает в этом случае порцию оптической энергии непосредственно из оптического волокна и вводит оптический сигнал непосредственно в оптическое волокно. Пассивный узел – это простая точка ответвления, которая может только ослабить сигнал, но не изменяет его форму и содержание. Непрерывность оптической среды в точках доступа пассивной сети не нарушается, однако возникающие при вводе-выводе потери сигнала требуют тщательного расчета его энергетического потенциала в сети. С точки зрения топологии в пассивных волоконно-оптических сетях связи используется так называемая многоточечная пассивная схема той или иной конфигурации с оптико-оптическим сетевым интерфейсом.

В активных топологиях доступ к общему цифровому потоку осуществляется в электрической области, для чего оптический сигнал в узле преобразуется в электрический при выводе, а при вводе выполняется обратное преобразование. В узлах (пунктах выделения каналов) сети нарушается непрерывность передающей среды: сетевой интерфейс, при выводе оптоэлектронный, а при вводе – электронно-оптический. Активный узел может изменять или переключать цифровые потоки (каналы) и в этом отношении имеет больше функциональных возможностей по обработке сигнала, чем пассивный узел, однако при этом возрастает и вероятность искажения сигнала.

Волоконно-оптические сети связи, создаваемые на базе волоконно-оптических систем передачи синхронной цифровой иерархии (SDH), в общем случае являются двухуровневыми и состоят из транспортной, или магистральной сети, и сетей абонентского доступа.

В транспортной сети циркулируют крупные цифровые потоки с максимально высокой скоростью передачи между узлами, в которых осуществляется доступ к этим потокам, их разделение на более мелкие цифровые потоки и распределение последних в сети абонентского доступа. Понятие сети абонентского доступа связано с тем, какой цифровой поток требуется абоненту или группе абонентов: 64 кбит/с (n*64 кбит/с, где n – количество потоков), 2 Мбит/с или n*2 Мбит/с, 34 Мбит/с, 155 Мбит/с или 622 Мбит/с.

Особенностью, существующей железнодорожной первичной сети связи является ее иерархическая структура, отражающая структуру управления технологическими процессами на магистральном, дорожном, отделенческом и местном уровне.

Структура создаваемых волоконно-оптических сетей, сохраняя иерархическую преемственность, позволяет более гибко и эффективно решить задачу обмена информации между различными категориями пользователей железнодорожного транспорта благодаря применению ВОСП SDH, встроенной в нее системы управления оборудование сети, созданию кольцевых топологий.

  На рисунке 1. 4 показан пример структуры сети, построенной на базе оборудования SDH. Вдоль железных дорог прокладывается ВОЛС с использованием STM-4 (STM-16) для организации магистральной и дорожной связи. На крупных станциях организуются сетевые узлы, оборудованные мультиплексорами ввода-вывода (МВВ) с функциями кроссовой коммутации, обеспечивающими ответвление высокоскоростных потоков (155 Мбит/с, 622 Мбит/с), распределение потоков, взаимодействие с системами STM-1 (STM-4) нижнего уровня и распределение потока 2 Мбит/с по направлениям на узловых железнодорожных станциях, а также выделение необходимого количества потоков 2, 048 Мбит/с.

На уровне отделенческой связи используются системы STM-1 (STM-4). Все оборудование первичной сети SDH охватывается системой управления сетью. Центры управления организуются в крупных узлах с учетом резервирования и возможностей передачи функций контроля и управления на резервные центры.

Терминалы абонентов местной сети включаются в коммутационное оборудование вторичных сетей, которое в свою очередь через стыки 2, 048 Мбит/с подключается к первичной сети SDH. Для подтягивания абонентов малых станций используются отдельные тракты, рассчитанные на скорость 2, 048 Мбит/с, которые могут быть организованы по волокнам того же кабеля или по парам существующих симметричных кабелей. Для организации оперативно-технологической связи используется специализированная аппаратура типа ДСС, которая работает по оптическим волокнам. Пример структурной схемы волоконно-оптической сети связи для железнодорожного транспорта представлен на рисунке 1. 4.

Рисунок 1. 4 – Пример структурной схемы волоконно-оптической сети связи для железнодорожного транспорта

     2 РАСЧЕТНО – ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2. 1 Исходные данные для проектирования

 На двухпутном участке железной дороги О – Х (рисунок 2. 1) предусмотреть строительство волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) с использованием оптического кабеля (ОК), закрепленного на опорах контактной сети.

 Предусмотреть организацию по ВОЛС магистральной и дорожной связи, а также каналов связи для коммерческих нужд ОАО «РЖД» с использованием системы передачи синхронной цифровой иерархии (SDН).

Рисунок 2. 1 - Участок железной дороги О - Х

 Предусмотреть организацию по ВОЛС каналов оперативно-технологической связи, а также резервных каналов связи.

 В дипломной работе предусмотреть применение необслуживаемых регенерационных пунктов (НРП) на станциях, в соответствии с расчетной длиной регенерационных участков.

Протяженность участка железной дороги 199 км.

Сведения для участка железной дороги О – Х приведены в таблицах 2. 1, 2. 2, 2. 3, и 2. 4.

Таблица 2. 1 – Сведения об участке О - Х

Таблица 2. 2 – Данные по организации магистральной и дорожной связи

Таблица 2. 3 – Данные по организации связи для коммерческих нужд дороги                                                                                                                                                                                                                                   

Примечание: «+» - использовать; «-» - не использовать.

 Данные волоконно-оптического кабеля (ВОК), который будет использован при проектировании ВОЛС, представлены в таблице 2. 4

Таблица 2. 4 – Данные волоконно - оптического кабеля (ВОК)

      2. 2 Выбор аппаратуры

Потребности существенного увеличения объемов, надежности и экономичности передачи цифровой информации предопределили дальнейшие поиски в области разработки цифровых систем передачи.    Семейство оборудования, разработанное на принципах синхронной цифровой иерархии (SDH), явилось качественно новым этапом в развития техники системы передачи. Концепция SDH позволяет оптимально сочетать процессы высококачественной передачи больших объемов цифровой информации с процессами автоматизированного управления, контроля и обслуживания сети в рамках единой системы.

Для переноса информации в SDH используются синхронные транспортные модули (STM), которые представляют собой циклическую структуру с периодом повторения 125 мкс. Основной модуль STM-1, модули высших уровней STM-4 и STM-16.

Принцип построения иерархии SDH аналогичен принципам построения иерархии PDN. Синхронная цифровая иерархия содержит три уровня, скорости передачи которых относятся как 1: 4: 16. Номера уровней совпадают с этими числами: первый уровень STM-1 имеет скорость передачи 155520 Кбит/с, четвертый уровень STM-4 – 622080 Кбит/с, а 16-й – 2488320 Кбит/с.

В соответствии с европейским стандартом при рассмотрении цифровых систем передачи (ЦСП) используют не телефонный канал, а стандартные каналы, условно обозначаемые Е1-Е5:

- Е1- первичный цифровой канал (ПЦК) 2048Кбит/с соответствует первому    уровню в европейской иерархии PDH;

- Е2- вторичный цифровой канал (ВЦК) 8448Кбит/с соответствует второму уровню в европейской иерархии PDH;

- Е3- третичный цифровой канал (ТЦК) 34, 368Мбит/с соответствует третьему уровню в европейской иерархии PDH;

- Е4- четверичный цифровой канал (ЧЦК) 139, 264Мбит/с соответствует четвертому уровню в европейской иерархии PDH;

- Е5- пятиричный цифровой канал (ПТЦК) 564, 992Мбит/с соответствует пятому уровню в европейской иерархии PDH;

При использовании аппаратуры с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ) поток Е1 позволяет организовать 30 телефонных каналов. Аналогично разделив скорость передачи мультиплексора STM-1(155 Мбит/с) на скорость передачи для потока Е1 (2 Мбит/с) можно определить максимальное количество каналов для данного мультиплексора.

Однако, кроме информационной нагрузки, STM несут значительный объем избыточного сигнала, обеспечивающих функции контроля, управления и обслуживания, а также вспомогательные функции. Поэтому, например, модуль STM-1 позволяет организовать не 77, а 63 канала.

Важной особенностью SDH мультиплексора является наличие двух оптических выходов (каналов приема/передачи), называемых агрегатными выходами и используемых для создания режима 100%-ного резервирования и защиты по схеме «1+1» с целью повышения структурной надежности ВОЛС.

При линейной топологии сети эти выходы называются основными и резервными. При необходимости линейного резервирования для каждого

комплекта аппаратуры STM-1 и STM-4 необходимо четыре оптических волокна (ОВ): 2 основных и 2 резервных.

Например, нам необходимо организовать 310 каналов с использованием мультиплексора STM-4   без линейного резервирования и 180 каналов с использованием мультиплексора STM-1 с линейным резервированием 1+1. Выбираем аппаратуру типа ADM фирмы Lucent Technologies, т. к. она позволяет организовать потоки с заданными параметрами. Из таблицы 2. 6 следует, что максимальная нагрузка на мультиплексор – 126 канала. Следовательно, для организации 310 каналов требуется три комплекта аппаратуры STM-4, общее количество волокон без резервирования - 6, а для организации 100 каналов, требуется 1 комплекта STM-1 и с учетом 100% резервирования общее количество волокон - 4. Тип выбранного оборудования представлен в таблице 2. 5.         

Таблица 2. 5 – Выбор количества и типа систем передачи для ВОЛС

Таблица 2. 6 - Параметры выбранных мультиплексоров ADM

2. 3 Выбор оптического кабеля и распределение оптических волокон в кабеле

В настоящее время на железнодорожном транспорте применяются волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) с прокладкой кабелей в пластмассовых трубопроводах, а также с подвеской оптического кабеля (ОК) на опорах контактной сети и высоковольтных линиях автоблокировки.        

В условиях работы железнодорожного транспорта эффективна технология подвески ОК, так как железная дорога представляет готовую систему для воздушной подвески ОК на опорах контактной сети и высоковольтных линий автоблокировки.   

В соответствии с заданием, необходимо предусмотреть строительство ВОЛС с использованием подвески ОК на опорах контактной сети. Для этого будем использовать кабель марки ОКМС фирмы «ТрансВОК».  

ОКМС – оптический кабель магистральный, самонесущий для подвески на опорах контактной сети и линий автоблокировки железных дорог, на опорах линий электропередач до 110 кВ и эксплуатации при температуре от –60 до +70 С.

Кабель марки ОКМС полностью выполнен из диэлектрических материалов, имеет внутреннюю и внешнюю оболочку из полиэтилена, защитные покровы выполнены из арамидных нитей. В сердечнике кабеля расположены 6 или 8 оптических модулей (ОМ). Внешний и внутренний диаметр модулей составляет соответственно 2/1, 3 мм, 2, 4/1, 6мм, 3/1, 9мм. В каждом ОМ располагается от 2 до 12 одномодовых оптических волокон. Таким образом, в кабеле может быть уложено до 96 волокон.

Согласно заданию следует предусмотреть 6 ОВ для оперативно-технологической связи и 4 ОВ – в качестве резервных в соответствии с «Концепцией создания цифровой сети связи ОАО «РЖД» России».

Тип волокна определяется стандартом:

- G 652- Стандарт для «одномодового» волокна, имеющего нулевую дисперсию на =1, 31 мкм и допустимого для работы на =1, 55 мкм;

- G 653 Стандарт для «одномодового» волокна со смещенной дисперсией, имеющего нулевую дисперсию на =1, 55мкм и допустимую на =1, 31мкм

- G 654 Стандарт для «одномодового» волокна, оптимизированного по затуханию для работы на = 1, 55мкм и имеющего нулевую дисперсию на =1, 31мкм;

- G 655 Стандарт для «одномодового» волокна со смещенной дисперсией, имеющего малую нулевую дисперсию на =1, 55мкм и допустимого для работы на =1, 31мкм.

Используя данные таблицы 2. 5, определяем общее число ОВ и количество ОМ в проектируемом кабеле.

В проекте будет использоваться кабель ОКМС-А-5/1(2, 4) Сп-20(2):

- ОКМС – оптический кабель магистральный, самонесущий;

- Внешняя оболочка – полиэтиленовая (в обозначении не указывается);

- Защитные покровы – обмотка из арамидных нитей;

- Внутренняя оболочка – полиэтиленовая (в обозначении не указывается);

- Число ОМ в кабеле – 5, число заполняющих модулей - 1

- Номинальный наружный диаметр модулей (2, 4мм);

- Центральный силовой элемент кабеля Сп – стеклопластиковый пруток;

- Число оптических волокон 20 типа G 652.

При проектировании первичной сети связи выбираем ОВ типа SMF-28 (Cominq), предназначенные для работы одновременно во втором и третьем окнах прозрачности.

    Разрез проектируемого оптического кабеля приведен на рисунке 2. 2, а распределение ОВ в кабеле ОКМС-А-5/1(2, 4) Сп-20(2) в таблице 2. 7.

1 – Центральный силовой элемент

2 – Оптический модуль

3 – Оптическое волокно

4 – Гидрофобный заполнитель

5 – Бандажная лента

6 – Внутренняя оболочка

7 – Арамидные упрочняющие нити

8 – Внешняя оболочка

Рисунок 2. 2 – Разрез кабеля ОКМС-А-5/1(2, 4) Сп-20(2)

Таблица 2. 7 - Распределение ОВ в кабеле ОКМС-А-5/1(2, 4) Сп-20(2)

  2. 4 Расчет параметров оптических волокон (ОВ)

  В дипломной работе представим классификацию затуханий в оптическом кабеле на рисунке 2. 3.

    Рисунок 2. 3 - Классификацию затуханий в оптическом кабеле

Важнейшим параметром оптического волокна (световода) является затухание передаваемой энергии. Для заданных значений скорости передачи информации и вероятности ошибки мощность на входе фотодетектора должна быть больше некоторой величины. Потери наряду с дисперсией определяет длину регенерационного участка ВОЛС т. е. расстояние, на которое можно передавать сигнал без усиления. В тех участках спектра, где существуют надежные источники излучения, оптические волокна должны иметь минимально возможное затухание.

Существуют две причины собственных потерь в световодах: поглощение и рассеяние энергии. Затухание поглощения связано с потерями на диэлектрическую поляризацию, которая линейно растет с частотой и зависит от свойств материала световода (tgδ ), приближено вычисляется по формуле:

 (дБ/км),                     (2. 1)

где λ -длина волны, мкм (в соответствии с исходными данными λ =1, 31 мкм);

n- групповой показатель преломления, для λ =1, 31 мкм n=1, 4675; λ =1, 55 мкм n=1, 4681;

 tgδ =0, 4× 10^-11- тангенс угла диэлектрических потерь в световоде.

дБ/км

В формуле 2. 1 приближенное вычисление объясняется тем, что показатели преломления и тангенс диэлектрических потерь зависит от частоты, следовательно, и от длины волны, в связи с чем не могут быть заданы постоянными величинами при расчете.

Потери на рассеяние определяют нижний предел потерь, присущих волоконным световодам. Потери с увеличением длины волны уменьшаются. Рассеяние обусловлено неоднородностью материала волоконного световода, размеры которых меньше длины волны, а также тепловой флуктуацией преломления.

Различают линейное и нелинейное рассеяние. При линейном рассеянии его мощность пропорциональна мощности падающей волны. В этом случае происходит частичное изменение потока энергии.

Потери на рассеяние, возникающие в результате флуктуации показателя преломления, называются рэлеевским и определяются по формуле:

                                  (дБ/км),                                         (2. 2)

где R_P- коэффициент рассеяния, зависит от материала ОВ, для кварца одномодового световода  R_P =0, 8  (мкм⁴дБ)/км).

дБ/км

Другими факторами, которые вносят вклад в общие потери, могут быть потери, вызванные механическими, конструктивными и эксплуатационными факторами при использовании волокна, а именно:

-потери, вызванные наличием в материале волоконного световода посторонних примесей;

- потери, вызванные различными дефектами при соединении волокон.

Потери от посторонних примесей наиболее ощутимы

(дБ/км),                                                (2. 3)

где С_{МИ -} постоянная потерь на микроизгибах; для λ =1, 31 мкм С_МИ=10^-7;

NA - числовая апертура,  NA=0, 13.

 дБ/км

Суммарное значение собственного затухания ОВ в общем случае:

,                                        (2. 4)

где a_пк - коэффициент затухания в инфракрасной области в диапазоне волн свыше 1, 6 мкм (для заданных длин волн не рассчитывается).

дБ/км

      Расчет дисперсии оптических волокон

  В оптическом волокне при передаче импульсных сигналов (отличающихся друг от друга различной мощностью) после прохождения ими некоторого расстояния световые импульсы искажаются и расширяются во времени, т. е. время подачи одного импульса увеличивается. Так как импульсы передаются друг за другом с определенной частотой, то в результате наступает такой момент, когда соседние импульсы начинают перекрывать друг друга и вместо отдельных световых импульсов в световоде будет иметь место сплошной световой поток. Данное явление в теории световодов называют дисперсией.

Дисперсия, не только ограничивает частотный диапазон использования световодов, она существенно снижает дальность передачи, т. к. чем длиннее линия, тем больше проявляется дисперсия и больше уширение импульса. Дисперсия возникает по двум причинам: не когерентность источников излучения и появление спектра, существование большого числа мод N.

Дисперсия D(λ ) c размерностью нс/(нм²км), для одномодовых ступенчатых волокон рассчитывается по формуле:

, (пс/нм км),                              (2. 5)

В соответствии с заданием, дисперсия на длине волны 1310 нм для 2-го окна прозрачности может быть рассчитана, используя линейную интерполяцию и граничные значения указанного параметра:

λ - ширина соответствующего окна прозрачности, нм.;

λ 0 – длина волны нулевой материальной дисперсии λ 0 =1317 нм.;

S0 – наклон нулевой дисперсии, S0 =0, 088пс/(нм км);

    Результаты расчета параметров оптического волокна представлены в таблице 2. 8

 Таблица 2. 8 – Результаты расчета параметров оптического волокна

2. 5 Расчет длин регенерационных участков и размещение необслуживаемых регенерационных пунктов по трассе кабеля

Стандартное обозначение секций в зависимости от уровня STM(1, 4, 16) приведено для указанных трех типов применения:

- внутри станции (код I),

- между станциями – короткая секция (код S),

- между станциями – длинная секция (код L).

В общем случае кодировка типов использования линейных регенерационных секций как оборудования SDH включает три элемента и имеет формат:

- 2 – указывает на источник излучения с длиной волны 1550 нм для волокна, соответствующего стандартам ITU-TG. 652(секции S) и G. 652, G. 655 (секции L);

- 3 –­­­­ указывает на источник излучения с длиной волны 1550нм для волокна, соответствующего стандарту G. 653.

    Например, обозначение L-4. 1 расшифровывается как длинная межстанционная регенераторная секция линейного оборудования STM-4, использующая источник излучения (света) с длиной волны 1310 нм.

Для расчета длины регенерационных участков, потребуются значения максимально допустимых потерь на секцию. Их значения представлены в таблице 2. 9

Таблица 2. 9 – Значения максимально допустимых потерь на секцию

А – максимально допустимые потери на секцию;

а_с - два максимальных значения собственного затухания оптического волокна.

В соответствии с исходными данными рассчитываем максимально возможные длины регенерационных участков:

                            (км),                 (2. 6)

где А - максимально допустимые потери на участок, дБ;

   α _р- затухание разъемного соединения, 0, 3-0, 5 дБ;

    n - количество разъемных соединений, 2;

    А_з - эксплуатационный запас на затухание, 4 дБ;

α _с- километрическое затухание одномодового ОВ

на расчетной длине волны, дБ;

Δ α - увеличение затухания ОВ при температуре воздуха

ниже 40 ˚ C,  0, 05 дБ;                                                                                    α _нр - затухание разъемного (сварного) соединения, 0, 1 дБ;

L _сд - строительная длина кабеля, 4 км;

m- количество промежуточных вводов магистрального кабеля

на регенерационном участке 2.

Для секции L - 1. 1:

Для секции L - 4. 1:

Таблица 2. 10 – Максимально возможные длины регенерационных участков

В данном работе произведем размещение необслуживаемых регенерационных пунктов на заданном участке с учетом рассчитанных максимально возможных регенерационных длин для секции L-1. 1 и L-4. 1.

Рисунок 2. 4 – Размещение необслуживаемых регенерационных пунктов на заданном участке

Для расчета затухания участка в дБ, необходимо воспользоваться формулой (2. 6). При этом неизвестной величиной будет являться параметр А, дБ (в данном случае – затухание участка в дБ).

Расчёт затухания α в дБ для каждого регенерационного участка и эксплуатационный запас по затуханию в дБ:

 ,                       (2. 7)

где:

m - число промежуточных станций на рассматриваемом регенерационном участке;    

 L_оп – длина регенерационного участка с учетом провисания кабеля на опорах и изгибах трассы (4% от расстояния между станциями, на которых предполагается разместить НРП);

 - остальные данные для формулы (2. 7) будем брать из формулы (2. 6).

Затухание участка О-Р α , дБ (L_о-р=42, 62км)

Затухание участка Р-С α , дБ (L_р-с=32, 24 км)

Затухание участка С-Т α , дБ (L_с-т =48, 88 км)

Затухание участка Т-У α , дБ (L_т-у =41, 6 км)

Затухание участка У-Х α , дБ (L_у-х =41, 6 км)

.

В соответствии с произведенными расчетами заполняются столбцы таблицы 2. 11, отражающей параметры регенерационных участков по трассе.

Таблица 2. 11 -  Параметры регенерационных участков

      2. 6 Составление схемы связи

 Проектируемая схема связи представлена на рисунке 2. 5, на ней указана организация магистральной, дорожной, коммерческой связи на заданном участке железной дороги. Схема связи построена на мультиплексорах STM-1 (ADM – 4/1) и STM-4 (LR-4). В основе верхнего уровня лежит местный кросс-коммутатор (LXC 16/1).

    Для организации магистральной и дорожной связи, с использованием STM-4, линейное резервирование по схеме 1+1 не используется, а для организации связи коммерческих нужд ОАО «РЖД» линейное резервирование используется.

    Необслуживаемые регенерационные пункты располагаются через определенное расстояние, которое указано на рисунке 2. 5, длина регенерационного участка по кабелю не превышает наименьшей из длин для секций.

 Выбранный в проекте волоконно-оптический кабель типа ОКМС-А-5/1(2, 4) Сп-20(2) будет подвешен на опорах контактной сети железной дороги.

    Рисунок 2. 5 - Схема связи

3 ОХРАНА ТРУДА ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ТЕХНИЧЕСКОМ ОБСЛУЖИВАНИИ ВОЛС 

 Работа по охране труда на железнодорожном транспорте должна быть направлена на создание наиболее благоприятных условий для высокопроизводительного труда, максимальное сокращение ручного, малоквалифицированного и тяжелого физического труда, улучшение техники безопасности, предупреждение производственного травматиз­ма и профессиональных заболеваний, строгое соблюдение законода­тельства о труде.

Управленчес­кие решения по охране труда принимают руководители всех звеньев управления на основе данных учета, анализа и оценки ее состояния.

Для выполнения этой задачи каждая дистанция сигнализации и связи имеет кабинет (уголок) охраны труда (ОТ) которой должен быть оснащен:

- нормативно-технической документацией по охране труда (стандар­тами, нормами, правилами, инструкциями), директивными, методическими и информационными материалами по вопросам трудового законодатель­ства, технике безопасности, производственной санитарии, технической эс­тетике, инженерной психологии (эргономике), пожарной безопасности и др.;

- учебными программами по охране труда для технических школ, курсов подготовки и повышения квалификации кадров массовых профессий на железнодорожном транспорте;

- наглядными учебными пособиями (плакатами, фотовыставками, альбомами, схемами, макетами, моделями, диафильмами, кинофиль­мами, натурными образцами защитных средств и др. ) по технике безопасности и производственной санитарии;

- учебными пособиями (справочниками, учебными книгами, памят­ками) и периодическими изданиями по охране труда.

Желательно, чтобы в кабинете были основные контрольно-измери­тельные приборы для оперативной оценки факторов условий труда (люксметры, шумомеры, дозиметры и т. п. ).

При составлении проекта производства работы технологических карт, необходимо предусмотреть технологическую последователь­ность производственных операций так, чтобы предыдущая операция не являлась источником производственной опасности при выполне­нии последующих.

Все каналы вводных блоков, как свободные, так и занятые кабелями в зданиях АТС, МТС, должны герметично заделываться со стороны помещения ввода кабе­лей с помощью герметизирующих устройств.  В помещении ввода кабелей не допускается:

- устройство ввода силовых кабелей, радиофидеров, водопровода, теплоцентрали, газопровода;

- размещение какого-либо оборудования, кроме датчиков определе­ния загазованности, затопляемости и распределительных стативов с сигнализаторами аварийного расхода воздуха, выполненными во взрывозащищенном исполнении. Светильники и электроарматура в помещении ввода кабеля должны быть во взрывозащищенном испол­нении.

 В помещении ввода кабелей могут применяться для освещения переносные лампы с напряжением не выше 12 В.

 Помещение ввода кабелей должно иметь плотно закрывающуюся дверь, обитую железом с двух сторон и имеющую пружину для самозакрывания.

 К работам по строительству и монтажу кабельных линий связи до­пускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освиде­тельствование, вводный инструктаж, инструктаж и обучение на рабо­чем месте, проверку знаний правил по охране труда и имеющие квалификационную группу по электробезопасности не ниже III.

Строительно-монтажные работы производят в соответствии с указанием ге­нерального директора, заместителя генерального директора, которым определяются: виды работ, место и сроки проведения работ, состав бригады, назначается ответственный за производство работ (старший бригады).

Работники, занятые строительством и монтажом кабельных линий связи, обязаны:

- соблюдать правила внутреннего трудового распорядка; пройти обучение безопасным методам труда в объеме технологии ведения работ;

- знать и соблюдать правила по охране труда в объеме выполняемых обязанностей, ежегодно подтверждать III группу по электробезопасности;

- знать порядок проверки и пользования ручным механическим и элек­троинструментом, приспособлениями по обеспечению безопасного производства работ (стремянки, лестницы и другое), средствами за­щиты (диэлектрические перчатки и ковры, инструмент с изолирую­щими рукоятками, индикаторы напряжения, защитные очки);

- выполнять только ту работу, которая определена указанием на про­изводство работ, инструкциями по монтажу и наладке оборудования, и при условии, что безопасные способы ее выполнения хорошо из­вестны;

- уметь оказывать первую медицинскую помощь пострадавшим от электрического тока и при других несчастных случаях;

- соблюдать инструкцию о мерах пожарной безопасности;

- о каждом несчастном случае на производстве немедленно изве­щать непосредственного руководителя.

При строительстве и монтаже кабельных линий связи воз­можны воздействияследующих опасных и вредных производственных факторов:

- неблагоприятные метеорологические условия (низкая температура воздуха, повышенная влажность и т. п. );

- возможность появления или образования в зоне работы ядовитых, взрывов и пожароопасных сред;

- работа на действующем или рядом с действующим оборудовани­ем, без отключения или с отключением дистанционного питания;

- работа вблизи железнодорожных путей; работа в охранной зоне нефтепроводов и газопроводов;

- работа на территории действующих предприятий;

- недостаточная освещённость рабочего места;

Работы на кабельных линияхзапрещаются:

-  во время грозы;

- при температуре наружного воздуха ниже нормы, установленной местными органами власти.

Исключение допускается при ликвидации аварий. В этом случае руководитель работ обязан организовать в непосредственной близос­ти от места работы средства для обогрева.

Работы на кабелях, по которым подается дистанционное питание, производятся по нарядам, с указанием разрешения и времени снятия напряжения. Эти работы проводятся не менее чем двумя лицами, одно из которых назначается старшим, ответственным за выполнение тре­бований безопасности, с квалификационной группой по электробезопасности не ниже IV.

Для организации доврачебной помощи пострадавшему бригада должна быть оснащена медицинской аптечкой, а каждый работающий должен иметь индивидуальный антисептический пакет.

Перед началом работ руководитель работ должен:

- провести инструктаж по мерам безопасности с техническим пер­соналом;

- установить связь со смежными участками сети связи;

- обеспечить присутствие персонала на питающем пункте, если по кабелю, на котором производятся работы, подаётся от него дистанци­онное питание.

После получения инструктажа технический персонал обязан:

- надеть установленную по действующим нормам специальную одежду и

технологическую обувь, застегнуть спецодежду на все пуговицы, надеть   головные уборы;

- привести в порядок средства коллективной и индивидуальной за­щиты;

- приготовить к работе необходимые инструменты и убедиться в их исправности;

- установить необходимые ограждения и предупредительные знаки; обо всех недостатках и неисправностях, обнаруженных при осмот­ре на рабочем месте, доложить старшему бригады для принятия мер к их полному устранению;

Прокладка (подвеска) кабелей должна выполняться только по утверж­денным чертежам, на которых должны быть указаны находящиеся в пре­делах рабочей зоны инженерные коммуникации (силовые кабели, кабели связи, водопроводы и др. ). При обнаружении в пределах рабочей зоны инженерных коммуникаций, не указанных на чертежах, работы дол­жны быть остановлены до уточнения положения коммуникаций с их вла­дельцами и соответствующей коррекции чертежей.

Работать можно только в исправной и тщательно подогнанной спецодежде и спецобуви и применять индивидуальные средства защиты, положен­ные на рабочем месте по действующим нормам.

В отсутствии напряжения на токоведущих частях оборудования, кабеля необходимо убедиться при помощи переносного вольтметра или индикатора.

Разрезать и вскрывать кабель и муфты можно только в присут­ствии руководителя работ. При этом электромонтёр должен быть в диэлектрических галошах, диэлектрических перчатках и защитных очках. После вскрытия кабеля его необходимо разрядить на землю и, убедившись в отсутствии напряжения, работать без средств защиты. Ножовка, используемая при разрезании кабеля, должна быть зазем­лена.

Настройка, испытания и измере­ния проводятся бригадами, состоящими не менее чем из двух чело­век, на каждом конце измерительного участка.

Подключение и отключение переносных приборов, требующих разрыва электрических цепей, находящихся под напряжением, долж­ны выполняться при полном снятии напряжения.

Подключение и отключение измерительных приборов, не требую­щих разрыва первичной электрической цепи, допускаются под на­пряжением при условии применения проводов с высокой электри­ческой изоляцией и специальных наконечников с изолирующими рукоятками. Размер изолирующей рукоятки должен быть не менее 200 мм.

Во время измерений металлические корпуса приборов и кожуха

трансформаторов должны быть заземлены.

Электрические измерения кабельных линий связи, подверженных опасному влиянию ЛЭП или электрифицированных железных дорог переменного тока, необходимо производить в диэлектрических перчат­ках, стоя на диэлектрическом ковре или в диэлектрических галошах.

Не следует без ведома руководителя работ вносить какие-либо изменения в схемы испытаний (измерений) и изменять установленный порядок работы.

Испытательное напряжение подается на линию после того, как от всех бригад, работающих на линии, получены подтверждения о го­товности к проведению испытания;

Включение и выключение напряжения дистанционного питания (ДП) производятся ответ­ственным дежурным участка сети связи по указанию лица, ответ­ственного за проведение испытаний. Время включения и выключения ДП фиксируется в журнале дежурного. В тот же журнал записыва­ются фамилии руководителей работ, сообщивших о готовности к включению ДП.

Все операции по измерениям, в том числе подача напряжения ДП, производятся по команде, передаваемой по служебной связи.

Не следует приступать к работам по электрическим измерениям при приближении и во время грозы, дождя, тумана или снегопада.

Для монтажа оптического кабеля используется передвижная лаборатория, оборудованная на базе автомобиля. В автомобиле расположен комп­лект для сварки оптического кабеля, небольшой запас растворителя (0, 3-0, 5 л) нефрас 50/170 в металлической емкости.

После снятия внешней оболочки необходимо удалить гидрофоб, применяя нефрас. Работы следует производить при включенной приточно-вытяжной вентиляции, так как нефрас — легковоспламеняю­щаяся жидкость, относящаяся к вредным веществам.

Работник, производящий монтаж волоконно-оптического кабеля, должен быть осторожен со сколотым волокном: не разбрасывать его, складывать в определённое место и следить, чтобы частицы этого волокна не попали через одежду на тело. Для этой цели необходимо пользоваться защитным фартуком.

Монтажный стол и пол в монтажно-измерительной автомашине после каждой смены следует обрабатывать пылесосом, а затем протирать мокрой тряпкой. Тряпку следует отжимать в плотных резиновых пер­чатках.

При работе с устройством для сварки оптических волокон необходимо соблюдать следующие требования:

- все подключения и отключения приборов, требующих разрыва электрических цепей или соединения с высоковольтными цепями устройства, производить при полном снятии напряжения;

- корпус прибора заземляется;

- во время наладочных работ следует помнить, что трансформатор, высоковольтные провода, электроды в режиме сварки находятся под высоким напряжением;

  - запрещается эксплуатация устройства со снятым защитным кожухом блока электродов;

- не реже одного раза в неделю производить проверку исправности изоляции высоковольтных проводов. Запрещается работать на уст­ройстве при повреждении изоляции высоковольтных проводов.

- для наблюдения за сваркой работник обязан применять защитные очки.

Находясь на железнодорожных путях, необходимо:

- при проходе вдоль путей на перегоне одному или группой идти в стороне от пути или по обочине;

 - на станции идти по обочине пути, посередине наиболее широкого междупутья или по установленному для данной станции маршруту прохода, при этом надо следить за движущимися поездами, маневрирующими составами и локомотива­ми;

 - при переходе через пути следует сначала осмотреться и убедиться в том, что к месту перехода не приближается подвижной состав;

 - переходить пути следует под прямым углом, при этом нельзя стано­виться на головку рельса, между остряком и рамным рельсом стре­лочного перевода;

 - при следовании группой идти по одному друг за другом или по два человека в ряд, не допуская отставания и движе­ния толпой;

 - при переходе через путь, занятый стоящим подвижным составом, пользоваться переходными площадками вагонов или обой­ти состав; запрещено подлезать под вагонами или автосцепками и протаскивать под ними инструмент, монтажные приспособления и материалы;

 - прежде чем сойти с площадки вагона на междупутье, необходимо убедиться в исправности подножек и поручней, а также в отсутствии движущихся по смежному пути локомотивов и вагонов;

- при сходе с площадки следует держаться за поручни, располагаясь лицом к вагону.

Запрещается переходить через пути перед приближающимися ло­комотивами, вагонами, автодрезинами;

При обходе группы вагонов или локомотивов, стоящих на путях, следует переходить путь на рас­стоянии не менее 5 м от крайнего вагона или локомотива и проходить между расцепленными вагонами, если расстояние между ними не менее 10 м; при этом следует убедиться в том, что по соседнему пути не движется поезд, маневровый состав, одиночный локомотив или отцеп.

Не разрешается садиться на рельсы, концы шпал, балластную призму, дроссель-трансформатор, а также любые другие устройства, расположенные как в пределах, так и вблизи габарита подвижного состава.

На скоростных участках, если нет возможности пройти в стороне от пути или по обочине, допускается проход по пути с соблюдением следующих требований:

 - на двухпутных участках необходимо идти навстречу движению поездов; при движении группой последним должен идти руководи­тель работ, ограждая группу развёрнутым красным флагом (ночью фонарем с красным огнем); впереди группу должен ограждать спе­циально выделенный работник указанным выше порядком;

 - не менее чем за 400 м до приближающегося поезда следует отойти на обочину на расстояние не менее 2 м от крайнего рельса при ско­рости движения до 120 км/ч, 4 м — от 121 до 160 км/ч и 5 м — от 161 до 200 км/ч;

- если по пути идут в рабочем положении путеукладчик, электро­балластер, уборочная машина, рельсошлифовальный поезд или дру­гие путевые машины тяжёлого типа, то отходить от крайнего рельса следует на расстояние не менее 5 м; если идет путевой струг, то отходить нужно на расстояние не менее 10 м; а если однопутный снегоочиститель, то не менее чем на 25 м.

При плохой видимости, в крутых, кривых, глубоких выемках, во время тумана или метели, а также в случаях, когда нет возможности двигаться по обочине пути, обходы с осмотром контактной сети воздушных линий необходимо осуществлять в два лица. При этом один из них должен идти с развернутым красным флагом и следить за приближающимися поездами.

Перед началом прохода по железнодорожному мосту или тоннелю необходимо убедиться в том, что к нему не приближается поезд.

По мостам и тоннелям длиной менее 50 м разрешается проходить только тогда, когда не видно приближающегося поезда.

На мостах и в тоннелях длиной более 50 м при приближении поезда необходимо укрываться на специальных площадках или в нишах-укрытиях.

Каждый ра­ботник, обнаруживший нарушения правил по охране труда или заметивший неисправность обо­рудования, представляющую опасность для людей, обязан сообщить об этом непосредственному руководителю. В тех случаях, когда неисправность оборудования представляет угрожающую опасность для людей или самого оборудования, работник, ее обнаруживший,

обязан принять меры по прекращению действия оборудования, а затем известить об этом непосредственного руководителя. Устране­ние неисправности производится при соблюдении требований безо­пасности.

Если во время работы произошел несчастный случай, необхо­димо немедленно оказать первую медицинскую помощь постра­давшему, доложить о случившемся своему непосредственному начальнику и принять меры для сохранения обстановки несчастно­го случая, если это не сопряжено с опасностью для жизни и здо­ровья людей.

При поражении электрическим током необходимо как можно ско­рее освободить пострадавшего от действия тока, в случае работы на высоте принять меры, предупреждающие его от падения.

При возникновении пожара следует немедленно приступить к его тушению имеющимися средствами и вызвать пожарную часть.

При обнаружении постороннего напряжения на рабочем месте не­обходимо немедленно прекратить работу и доложить старшему бри­гады.

При прекращении электропитания во время работы с электроинст­рументом или перерыве в работе электроинструмент должен быть отключен от электросети.

При обнаружении запаха газа надо немедленно вызвать аварийную газовую службу, не включать и не выключать токоприемников, обес­печить естественную вентиляцию помещения.

По окончании работы необходимо привести в порядок рабочее место, инструмент и приспособле­ния.

Сообщить старшему бригады о всех неисправностях, замеченных во время работы, и мерах, принятых к их устранению. Спецодежду нужно убрать в специально отведенное место.

Необходимо тщательно вымыть лицо и руки теплой воде мылом. После выполнения работ, связанных со сваркой оптических волокон, необходимо тщательно прополоскать рот.

     4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) проектируется с использованием системы передачи синхронной цифровой иерархии (SDH).

Протяжённость трассы составляет 199 км.  Линия обеспечивает 410 каналов связи.

Размещение проектируемого оборудования систем передачи SDH предполагается размещать на свободных площадях линейно-аппаратных цехов (ЛАЦ) существующих зданий, кабель будет подвешиваться на существующих опорах контактной сети или опорах автоблокировки. Приём нового штата не предусматривается. Таким образом, поставленная задача относится к техническому перевооружению.

4. 1 Расчёт капитальных затрат

Капитальные вложения - это затраты на расширение воспроизводства                                                                    

основных производственных фондов.                                                                    

Экономическая эффективность капитальных вложений и новой техники в общем виде определяется как соотношение между затратами и результатами, как итоговый синтетический интегральный показатель качества экономического развития отрасли, предприятия

Повышение эффективности капитальных вложений, новой техники и производства на транспорте, качества перевозок, работ, услуг является закономерностью и условием экономического роста, социально-экономического развития предприятий и отрасли.

    Категория экономической эффективности выражает требование закона экономии времени, действующего при всех способах производства. Экономическая эффективность новой техники определяется теми же методами, что иэффективность капитальных вложений, т. е. путем сопоставления затрат с полученным эффектом. В условиях ограниченности капитальных вложений и материальных ресурсов задачи оптимизации их использования приобретают особо большое значение. Капитальные вложения (инвестиции) должны направляться в самые важные, неотложные объекты развития и реконструкции транспорта.

Эффект от использования новой техники, помимо улучшения финансовых показателей, может выражаться в сокращении численности работников, облегчении их труда, снижении расхода материалов, в том числе дефицитных, топлива, электроэнергии, повышении качества, надежности и безопасности работы и движения поездов.

Капитальные вложения являются важнейшим экономическим показателем, так как непосредственно характеризуют, во что обходится создание новых сооружений техники связи.

Капитальные вложения включают в себя затраты на строительно-монтажные работы, приобретение оборудования, транспортных средств и инвентаря и прочие виды подготовительных работ, связанных со строительством, то есть капитальные затраты принимаются равными сметной стоимости строительного объекта. Так как размещение оборудования производится на существующих площадях, то затраты на строительство зданий не предусмотрены.

Все произведённые расчёты представлены ниже в табличной форме (таблица 4. 1 и таблица 4. 2).  

Таблица 4. 1 - Смета №1 затрат на оборудование

Таблица 4. 2 - Смета №2 затрат на линейные сооружения

Таким образом, из расчёта смет получим, что сумма капитальных вложений составляет 38498077 рублей.

Все финансовые операции облагаются НДС в размере 20 процентов, таким образом, капитальные затраты составят:

 рублей

В результате сумма капитальных вложений с учетом НДС составит 46197692 рубля.

4. 2 Расчет эксплуатационных затрат

Эксплуатационные расходы являются важным экономическим показателем при проектировании новых устройств и складываются из следующих составляющих:

- заработной платы обслуживающего персонала;

- отчислений на социальные нужды;

-амортизационных отчислений;

- затрат на электроэнергию;

- прочих затрат.

4. 3 Расчёт численности штата

Расчёт численности работников по обслуживанию проектируемой волоконно-оптической линии магистральной связи произведём на основании приказа Министерства Связи РФ от 24. 01. 2010г. №6/3258 об утверждении норм времени на техническое обслуживание (Таблица 4. 3).

Таблица 4. 3 - Нормы времени на техническое обслуживание устройств

Техническое обслуживание кабеля производит фирма ТрансТелеКом, поэтому штат на техническое обслуживание в расчет включать не будем. Численность штата найдём по формуле:

                                               ,                                     (4. 1)

где  - коэффициент, учитывающий резерв на подмену во время отпусков,

 ;                     

  - месячный фонд рабочего времени; час;

   - норматив на обслуживание. По формуле (4. 1) рассчитаем     численность штата:

(чел. )

В результате получим, что на обслуживание линейного и станционного оборудования необходимо 14 человек.

    4. 4 Расчёт фонда заработной платы

Оклад старшего электромеханика десятого разряда, по ОЕТС (отраслевой единой тарифной сетке) составляет 35000 рубля. К тому же премия 10%, выслуга лет на Юго-Восточной железной дороге 15%. Оклад электромеханика девятого разряда составит 30000 рублей, к тому же премия 10%, выслуга лет на Юго-Восточной железной дороге 15%. Оклад электромонтера пятого разряда составит 20000 рублей, к тому же премия 10%, выслуга лет на Юго-Восточной железной дороге 15%.

Рассчитаем заработную плату электромехаников (ШН) десятого и девятого разрядов и электромонтера пятого разряда:

ШНС 10 разряда: 35000+(35000*0, 1) + (35000*0, 15) = 43750 руб.

ШН 9 разряда: 30000+(30000*0, 1) + (30000*0, 15) = 37500 руб.

ШЦМ 5 разряда: 20000+(20000*0, 1) + (20000*0, 15) = 25000 руб.

Аппаратуру STM-1 и STM-4 обслуживают четырнадцать человек: один инженер (десятый разряд), старший электромеханик (десятый разряд) и семь электромехаников (девятый разряд) и пять электромонтеров (пятый разряд).

Отчисления на социальные нужды производится в размере 30, 2 % от годового фонда заработной платы из них: 22% в пенсионный фонд, 2, 9% в органы социального страхования, 5, 1% медицинское страхование и 0, 2% в фонд обязательного социального страхования от несчастных случаев.

Данные расчета приведены в таблице 4. 4.

 Таблица 4. 4 - Расчет фонда оплаты труда

Отчисления на социальные нужды рассчитываются по формуле:

О_осн =  0, 302*З                                            (4. 2)

Отчисления на социальные нужды найдем по формуле (4. 2):

О_осн =  0, 302*5459472= 1648760, 54 (руб. )

Расчёт амортизационных отчислений

Расчёт суммы годовых амортизационных отчислений производится на основании сборника «Нормы амортизационных отчислений по основным фондам народного хозяйства РФ» по формуле:

,                                           (4. 3)                                                      

где А - сумма годовых амортизационных отчислений;

         - в норма амортизационных отчислений процентах от

       среднегодовой стоимости основных производственных фондов

          -го вида;   ( - число видов основных фондов);

        - среднегодовая стоимость основных производственных   фондов -го вида.

    Коэффициент амортизации является величиной, обратной гарантийному сроку эксплуатации:

;                                                        (4. 4)

     Найдем коэффициентамортизации по формуле (4. 4):

     Стоимость основных производственных фондов определим, как стоимость | оборудования плюс стоимость кабеля плюс НДС:

 (руб. )

   Такимобразом, сумма годовых амортизационных отчислений при Ф_осн = 27612000 рублей и  = 7 % составит (формула (3)):

( руб. )

Расчёт прочих расходов

Прочие расходы составляют 5% от фонда заработной платы всего обслуживающего персонала:

Р_пр=5459472*0, 05=272973, 6 (руб. )

Расчёт расходов на электроэнергию

Расходы на электроэнергию также составляют 5% от суммы заработной платы всего обслуживающего персонала:

Р_эл = 5459472*0, 05=272973, 6 (руб. )

   4. 5 Расчёт эксплуатационных расходов

Для линий связи годовые эксплуатационные расходы рассчитываются укрупнённым методом по наиболее весомым статьям затрат. В них входят затраты на заработную плату , отчисления на социальные нужды , сумма годовых амортизационных отчислений , прочие расходы и расходы на электроэнергию . Исходя из выше сказанного, найдём общую сумму эксплуатационных расходов по формуле 4. 5:

,                                (4. 5)

По формуле (4. 5) рассчитаем общую сумму эксплуатационных расходов:

Э=5459472+1648760, 54+1932840+272973, 6 +272973, 6 =9587019, 74 (руб. )

Расчет срока окупаемости производится по формуле:

,

где Э₁ - эксплуатационные затраты до введения объекта;

Э₂ - эксплуатационные затраты после введения объекта.

Т = 46197692/(20910615 – 9587019, 74) = 4, 1 года

Так как срок окупаемости составляет 4, 1 года, то введение волоконно-оптической линии связи на участке железной дороги протяженностью 199 км экономически выгодно.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной дипломной работе спроектирована волоконно-оптическая линия связи на участке железной дороги с использованием оборудования синхронной цифровой иерархии (СЦИ).

Исходя из произведенных расчетов, была выбрана соответствующая аппаратура фирмы «Lucent Technologies», произведен выбор марки волоконно-оптического кабеля с определением общего количества оптических волокон (ОВ), определен тип волокна соответствующего стандарта, произведено размещение необслуживаемых регенерационных пунктов (НРП) вдоль проектируемой магистрали, произведены необходимые экономические расчеты.

Итогом дипломной работы является схема связи участка железной дороги с указанием волоконно-оптического кабеля и выбранной аппаратуры синхронной цифровой иерархии.

Согласно экономического расчета проектируемая волоконно-оптическая линия связи является целесообразной и отвечает современным требованиям.                       

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А. К. Канаев, В. А. Кудряшов, А. К. Тощев. Линии связи на железнодорожном транспорте. (Электронный ресурс) М.: ФГБОУ «УМЦ ЖДТ», 2017. - 412с.

2. В. В. Крухмалев Цифровые системы передачи [Электронный ресурс]: Горячая линия - Телеком, 2015. - 372 с. - http: //studentlibrary. ru/book/

3. О. В. Родина. Волоконно-оптические линии связи. (Электронный ресурс) М.: Горячая линия-Телеком, 2018. - 400с.

4. Инструкция по технической эксплуатации волоконно-оптических линий передачи ОАО «РЖД». Екатеринобург.: 2015.

 5. СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть: www/scbisct. com

 6. КнигаФонд: www/knigafund. ru

 7. Консультант студента: www/ studentlibrari. ru

 8. Журналы Автоматика, связь, информатика за 2015-2020 г.

 9. Электронная библиотека: www. library. miit. ru