Дипломная (вкр): Разработка системы транкинговой связи

Разработка системы транкинговой связи

ВВЕДЕНИЕ

В Послании народу Казахстана "Казахстан - 2030. Процветание, безопасность и улучшение благосостояния всех Казахстанцев" Глава государства поставил задачу:

"Казахстан должен стать частью мировой транспортно-коммуникационной системы, что потребует от нас опережающего развития всей транспортной инфраструктуры страны".

Одним из важнейших факторов экономического роста страны является динамичное развитие и совершенствование транспортной инфраструктуры. Железнодорожный транспорт Казахстана развивается с учетом формирования отраслевых комплексов народного хозяйства республики (агропромышленного, топливно-энергетического, горно-металлургического, строительного и других), обеспечивая взаимосвязи отраслей экономики и регионов.

Эксплуатационная длина железных дорог Казахстана составляет 14,2 тыс. км (в том числе двухпутных линий - 4,8 тыс. км (34 %), электрифицированных линий - 4,1 тыс. км (29 %), плотность - 5,5 км на 1000 квадратных км грузонапряженность - 24,2 млн. т/км на километр. Доля железнодорожного транспорта в общем грузообороте и пассажирообороте страны составляет около 60 %.

В рамках реализации программы "Программа по развитию транспортной инфраструктуры в Республике Казахстан на 2010 - 2014 годы", утвержденной постановлением Правительства Республики Казахстан от 30 сентября 2010 года № 1006 основные инвестиционные проекты по железнодорожной отрасли которые завершены или в стадии завершения, это:

.        "Строительство ж/д линии "Жетыген-Коргас" - Открытие второго железнодорожного пункта перехода с КНР и сокращение расстояния в направлении Китай- Европа через порт Актау на 500 км;

.        "Строительство ж/д линии "Узень - государственная граница с Туркменистаном" - Реализация данного проекта повысит транзитно-транспортный потенциал Казахстана и даст возможность выхода к странам Персидского залива;

.        "Строительство ж/д линии "Ералиево-Курык" - Обеспечение транспортного обслуживания развития порта Курык.

Так же было предусмотрено обновление парка локомотивов, пассажирских, грузовых вагонов и капитальный ремонт существующих. Не осталась без внимания модернизация телекоммуникационной инфраструктуры и радиосвязи. На заседании Научно-технического совета Протокол за № 11/1 от 05.04.2011 г. было принято решение о «Создание системы технической радиосвязи с использованием цифрового стандарта ТЕТRА для нужд АО «НК« КТЖ».

В настоящее время на железнодорожном транспорте наряду с применением традиционных аналоговых систем связи в диапазонах частот 2 МГц и 160 МГц происходит переход на перспективные цифровые системы связи для повышения эффективности управления и безопасности. В качестве такой системы в Европе внедрена система стандарта GSM-RailWays (GSM-R). Стандарт GSM-R использует полосы 4 МГц в диапазонах 876-880 МГц / 921-925 МГц. Сеть GSM-R состоит из сот, расположенных вдоль железной дороги, она может использовать инфраструктуру существующих сетей GSM. Сеть GSM-R состоит из взаимодействующих подсистем, имеющих свою зону ответственности за безопасность, - центра управления, бортовых устройств контроля движения поездов, стационарных устройств управления и контроля стрелок, подходов к платформам и переездам.

Технология GSM-R позволяет обеспечить беспрерывную связь машиниста с диспетчером при скорости подвижного состава до 350 км/ч. Сеть GSM-R имеет режим GPRS, благодаря чему в режиме реального времени возможно получать любые телеметрические данные для автоматизации регулирования движения поездов и поездную информацию, например, об износе тормозов и температуре в рефрижераторных вагонах, о состоянии сцепления вагонов. Таким образом, применение сети радиосвязи GSM-R существенно повысит как эффективность, так и безопасность перевозок.

На сегодняшний день специалисты АО «НК «КТЖ» уверены, что система GSM - с адаптацией для нужд железнодорожного транспорта - прекрасно применима для линейной телефонной связи и передачи данных, но ситуация для Республики Казахстан ухудшается тем, что сеть GSM-R работает в полосе частот 876-880 МГц / 921-925 МГц, которая занята сотовыми операторами и военным ведомством. Изучив опыт Европейских стран и сделав сравнение между различными системами, принято решение строить по Казахстану для нужд АО «НК «КТЖ» цифровую транкинговую систему TETRA.

Одним из главных преимуществ стандарта TETRA является режим прямого вызова, когда разговор идет непосредственно между двумя абонентскими радиостанциями, минуя базовую станцию. Наличие этого режима является одним из главных требований служб безопасности.

В стандарте TETRA предусмотрены востребованные - особенно на железнодорожном транспорте - возможности группового широковещательного ("всем, кто меня слышит") и приоритетного вызова.

Применение системы радиосвязи ТЕТRА позволит реализовать все преимущества, присущие этому виду современных интеллектуальных систем:

-       уменьшение требуемого количества радиоканалов, т.е. значительная экономия радиочастотного спектра;

-       динамическое распределение нагрузки в сети;

-       доступность любого свободного радиоканала зоны каждому абоненту;

-       высокая степень готовности и защищенности от отказов;

-       гибкая организация групп по функциональным или производственным признакам;

-       предоставление соединений с учетом приоритетного статуса абонентов; экстренный вызов, сокращенный набор номера;

-       групповой вызов;

-       протоколирование всех операций системы;

-       возможность контроля за проведением переговоров и их документирование;

-       автоматический контроль за состоянием всех элементов системы; сопряжение с ведомственными и городскими телефонными, а также с мобильными сетями связи.

Теоретической и практической основой для написания дипломной работы послужили работы Маковеева М.М., Шинакова Ю.С. «Системы связи с подвижными объектами», Бабкова В.Ю., Вознюка М.А., Михайлова П.А. «Сети мобильной связи. Частотно - территориальное планирование». В ходе исследования, в разрезе темы, использовались технические решения и другая информация, предоставленная специалистами АО «ASK NT LTD» в ходе реализации задания на проектирование строительства цифровой технологической радиосвязи стандарта ТЕТRА по всей магистральной сети АО «НК« КТЖ».

Обозначения и сокращения

TETRA - Terrestrial Trunked Radio.- European Telecommunications Standard Institute.- Memorandum of understanding.- Switching and Management Infrastructure.AI - Trunking Mode Operation Air Interface.AI - Direct Mode Operation Air Interface.- Inter-System Interface.- Public Switched Telephone Network.- Integrated Services Digital Network.-Private Automatic Branch Exchange.- Public Data Network.

PEI - Peripheral Equipment Interface.- Line-connected Station Interface.- Man-Mashine Interface.- Network Management Interface.

BS - Base Station.- Base Station Controller.- Base Station Subsystem.- Conference of European Post and Telecommunications.

МТК РК - Министерство Транспорта и Коммуникации Республики Казахстан.

СТОП - сети телекоммуникаций общего пользования.

МС - мобильная станция.

БС - базовая станция.

1. ТЕХНИКО-ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПО КАНДЫАГАШСКОЙ ДИСТАНЦИИ СИГНАЛИЗАЦИИ СВЯЗИ

1.1 Структура Кандыагашской дистанции сигнализации и связи

Кандыагаш (ранее Октябрьск) - город, который является административным центром Мугалжарского района Актюбинской области Казахстана, располагающийся в 95 км к югу от Актюбинска.

В 1905 году в связи со строительством железной дороги Оренбург-Ташкент в верхнем течении реки Илек была построена станция Кандагач. Впоследствии станция Кандагач превратилась в крупный железнодорожный узел, где ведутся большие работы по приему и отправке поездов, находятся специальные установки для погрузки и выгрузки, сортировки вагонов, составлению поездов. В 1998 году был построен новый железнодорожный вокзал, общей площадью 4850 кв. м. Способный обслужить за час 600 пассажиров.

Никельтау - село в Хромтауском районе Актюбинской области Казахстана. Административный центр и единственный населённый пункт Никельтауского сельского округа. Находится примерно в 22 км к северо-западу от центра города Хромтау.

Общая протяженность участка Кандыагаш - Никельтау - 113,762 км. Он был сдан в эксплуатацию в 1945 году. Схема участка представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема железнодорожного участка Кандыагаш-Никельтау

Количество станций и разъездов - 8

-   станция Кандыагаш (10 стрелок);

-   разъезд 313 (4 стрелок);

-   разъезд 312 (6 стрелок);

-   станция Токмансай (6 стрелок);

-   разъезд 310 (Блок пост 162);

-   станция Бакай (4 стрелок);

-   станция Жазык (8 стрелок);

-   станция Никельтау (27 стрелок).

На всех станциях и разъездах имеются ДГА, с моральным физическим износом с кислотными стартерными аккумуляторами. На участке Кандыагаш-Никельтау используется марка магистрального кабеля - МКПАШ 7x4 х 1,2+5 х 2 х 0,9 +1 х 0,9, который был введен в эксплуатацию в 1988 году. Протяженность 2-х стволов магистрального кабеля на участке - 289,7км.

Тип связи, применяемый на участке: оперативно-технологические связи ( поездная диспетчерская связь, энерго-диспетчерская связь, поездная радиосвязь, линейно-путевая связь, служебная связь, перегонная связь, постанционная связь), три 12- канальной системы связи типа TN-12TK -ЕЗ, цифровое оборудование многоканальной связи типа СМК-30.

Используемые диапазоны: поездная - КВ диапазон, диспетчерская - УКВ (конвенциональные системы), КВ диапазон; линейные подразделения - УКВ (конвенциональные системы) .

Тип АТС на участке - ЖАТС-Э, год установки 2000, емкость АТС монтируемая -120, задействованная - 10. Цифровая аппаратура -ДХ-500 по ст.Никельтау и по ст.Кандыагаш (не укомплектована).

На участке Кандыагаш-Никельтау имеется один диспетчерский круг.

Расстояние между участками:

-   пост Кандыагаш - разъезд 313 - 9,394км.;

-   разъезд 313 - разъезд 312 - 19,706км.;

-   разъезд 312-Токмансай - 21,18 км.;

-   Токмансай-БП 162(разъезд 310) км. - 12,399 км.;

-   БП 162км-Бакай - 16,991 км.;

-   Бакай-Жазык - 14,745 км.;

-   Жазык - Никельтау - 19,3км.

1.2 Анализ существующего состояния организации сети радиосвязи на Казахстанской железной дороге

Казахстанская железная дорога представляет собой сложную многоотраслевую систему. Повседневная работа железнодорожного транспорта обеспечивается комплексом технологических процессов, включающим: перевозку пассажиров и грузов; формирование и расформирование составов (маневры, экипировка, роспуск на сортировочных станциях); техническое обслуживание и ремонт пути, подвижного состава, устройств автоматики и связи, энергоснабжения, искусственных сооружений; обслуживание пассажиров, грузоотправителей и грузополучателей; управление и координация подразделений железнодорожного транспорта.

Важное значение в системе управления технологическими процессами имеет радиосвязь. Радиосвязью охвачены фактически все основные технологические процессы, что обеспечивается спецификой инфраструктуры железных дорог: значительной протяженностью и наличием большого количества мобильных объектов. Специфика решаемых задач и высокие требования к надёжности и качеству связи определили создание различных по назначению и причинам организации систем радиосвязи на Белорусской железной дороге.

В настоящее время на железнодорожном транспорте используются преимущественно линейные сети симплексной поездной радиосвязи гектометрового (2 МГц) диапазона и зоновые (в пределах станций и прилегающих к ним перегонов) сети симплексной поездной и станционной радиосвязи метрового (160 МГц) диапазона. Эти аналоговые радиосети предназначены главным образом для передачи речевых сообщений. Им присущи следующие недостатки:

-   ограниченные функциональные возможности;

-   значительное влияние радиопомех на качество связи;

-   проблемы в обеспечении электромагнитной совместимости радиосредств, особенно в крупных узлах;

-   сложности в эксплуатации, обусловленные низкой надежностью и широким разнообразием применяемых устройств, и др.

Системы радиосвязи, находящиеся в эксплуатации на Казахстанской железной дороге:

-   поездная радиосвязь (ПРС);

-   станционная радиосвязь (СРС);

-   ремонтно-оперативная радиосвязь (РОРС);

-   аварийно-технологическая связь.

1.3 Технические характеристики применяемой аппаратуры

Симплексная двухдиапазонная радиостанция РУ-1Б предназначена для организации связи между машинистом локомотива и диспетчером в симплексном режиме в УКВ диапазоне, а также - для организации связи между машинистом локомотива и дежурным по станции, машинистами других локомотивов, ремонтными группами и другими категориями абонентов в диапазоне УКВ.

Радиостанция разработана по предложениям железных дорог и обеспечивает связь с любой из носимых, возимых или стационарных радиостанций существующего и старого парка.

Имеет следующие функциональные возможности:

-   ручная установка любой рабочей частоты;

-   индикация номера канала на пульте управления (УКВ);

-   подача вызова тональной частотой 700> 1000, 1400, 2100 Гц;

-   прием группового вызова частотой 1000 Гц;

-   ведение переговоров с помощью аварийного микрофона при выходе из строя микротелефонной трубки;

-   ведение переговоров в диапазоне УКВ без выхода в эфир машиниста с помощником, находящимися в разных кабинах, что повышает безопасность движения.

Конструктивно изделия выполнены в двух вариантах: в едином шкафу или как отдельные, не связанные между собой радиостанции: КВ (РК-1Б) и УКВ(РУ-1Б), что упрощает возможность установки аппаратуры на любых типах локомотивов. В таблице 1 отражены технические характеристики.

Таблица 1 Технические характеристики

Радиостанция представляет собой изделие нового поколения. Вся аналоговая часть максимально переведена в цифровые потоки. Коммутация и обработка сигналов производятся в цифровом виде. Радиостанция имеет три основных варианта исполнения: МВ, ГМВ и совмещенный двухдиапазонный вариант МВ-ГМВ. Каждая из модификаций может иметь питание 24/~220 или 48- 60В.

Радиостанция обеспечивает:

- работу в сетях поездной радиосвязи (ПРС) и ремонтно- оперативной радиосвязи (РОРС);

-   совместную работу с эксплуатируемой на сети железных дорог аппаратурой радиосвязи системы «Транспорт» и комплекса ЖРУ (возимыми радиостанциями РВ-1, РВ-1М, РВ-2, РВ-4, РВ-5 и 42РТМ-А2-ЧМ, стационарными радиостанциями РС-4, РС-6, РС- 46М и РС-46МЦ и аппаратурой СР-2, СР-34, СР-234М, УС-2/4 и УС-2/4М);