Проектирование оперативно технологической связи на сети железнодорожного транспорта

Проектирование оперативно технологической связи на сети железнодорожного транспорта

Проектирование оперативно технологической связи на сети железнодорожного транспорта

Введение

На железнодорожном транспорте Российской Федерации в последнее десятилетие проводится совершенствование структуры управления эксплуатационной деятельностью, заключающееся, в том числе, в создании вертикали управления перевозками, включающей в себя: Центры управления на уровне ОАО «РЖД» (ЦУП), управлений дорог (ДЦУ) и линейных районов (центры управления местной работой - ЦУМР), широком внедрении информационных и информационно-управляющих технологий.

Создание Центров управления перевозочным процессом и реорганизация ОАО «РЖД» требуют радикального совершенствования средств технологической связи, охватывающей практически все звенья железнодорожного транспорта.

Совершенствование средств технологической связи должно быть направлено на полное обеспечение: телекоммуникационными ресурсами передовых IT-технологий, позволяющих кардинально изменить существующие формы и методы управления перевозочным и другими технологическими процессами, передачи данных, телефонной и другими видами связи всех технологических звеньев, повышение качества и надежности связи, а также на реализацию новых функций, обусловленных реорганизацией управления технологическими процессами на железнодорожном транспорте и повышение достоверности передачи информации.

Основной целью развития телекоммуникаций на перспективу является опережающее удовлетворение потребностей ОАО «РЖД» в информационных и телекоммуникационных ресурсах, обеспечивающих работу железнодорожного транспорта, конкурентоспособность предоставляемых услуг, повышение уровня обслуживания клиентов.

Перед хозяйством СВТ стоят следующие стратегические задачи:

) полное обеспечению потребности ОАО «РЖД» в телекоммуникационных и информационных ресурсах;

) формирование Единой управляемой телекоммуникационной и информационной среды для системы управления перевозочным и другими технологическими процессами;

) обеспечение должного качества предоставляемых услуг связи и информационных услуг на основе технической эксплуатация средств связи и вычислительной техники на уровне, обеспечивающем их бесперебойное функционирование;

) обеспечение достаточного уровня надёжности и готовности сетей технологической связи на основе внедрения современных информационных и телекоммуникационных средств и технологий;

) повышение уровня сервисного обслуживания клиентов железнодорожного транспорта и обеспечение конкурентоспособности предоставляемых услуг связи на рынке телекоммуникаций и транспортных услуг;

) обеспечение финансовой прозрачности хозяйственной деятельности;

) совершенствование системы управления хозяйством в целях:

·        снижения эксплуатационных расходов на техническое обслуживание и эксплуатацию телекоммуникационной и информационной инфраструктуры;

·        снижения темпов старения основных фондов;

·        ликвидации малоиспользуемых технических средств;

·        обеспечения устойчивости и постоянной готовности систем СВТ.

В период 2006-2010 гг. при развитии систем ОТС должны быть решены следующие основные задачи:

) Перевод максимально возможного количества средств ОТС на работу по цифровым технологиям («цифровизация» сети ОТС), при этом необходимо:

оснастить цифровой аппаратурой ОТС те направления связи, на которых до настоящего времени эксплуатируется аналоговая аппаратура ОТС (прежде всего - участки, входящие - в основные транспортные коридоры ОАО «РЖД»). При внедрении обязательным условием считать:

применение стандартизированного, сертифицированного оборудования, совместимого с сетями связи общего пользования;

возможность масштабирования в перспективе;

унификацию по системам управления и мониторинга;

максимально возможную совместимость оборудования с действующими техническими средствами ОАО «РЖД».

рассмотреть возможность применения в качестве коммутационной станции ОТС типовой УПАТС, удовлетворяющей российским и международным нормативным документам в сочетании с универсальным устройством сопряжения с цифровыми и аналоговыми линиями;

для малодеятельных участков и для малых железнодорожных станций разработать технические средства цифровой ОТС, характеризующиеся упрощенной структурой и экономичностью;

системы парковой связи и громкоговорящего оповещения развивать на основе цифровых коммутационных станций, сопрягаемых с аппаратурой ОТС и использования аппаратуры и технологий беспроводного доступа;

) Расширение функциональных возможностей ОТС для диспетчерского управления, при этом необходимо:

при разработке аппаратуры учитывать тенденцию дальнейшей централизации управления перевозками в направлении создания регионов, охватывающих несколько железных дорог;

расширение сети ОТС для центрального аппарата ОАО «РЖД»;

предусмотреть регламентированное использование в ОТС абонентского радиодоступа.

) Внедрение новых телекоммуникационных технологий, обеспечивающих наиболее эффективное использование ОТС при развитии (модернизации) информационной инфраструктуры железнодорожного транспорта, при этом необходимо:

использование в коммутируемой сети ОТС технологий IP-телефонии;

использование в ОТС приложений компьютерной телефонии, реализованных в виде отдельных устройств, или встроенных в специализированное оборудование.

) Модернизация перегонной связи и связи с местом проведения аварийно-восстановительных работ, при этом необходимо обеспечить связь из любой точки перегона с диспетчером и дежурными по станциям, ограничивающим перегон (в т.ч. с помощью носимых устройств радиосвязи или радиопроводной связи);

) Унификация аппаратуры ОТС, при этом необходимо осуществить:

сокращение типов используемой специализированной аппаратуры;

переход к применению коммутационного оборудования, реализующего унифицированные (соответствующие мировым стандартам) алгоритмы взаимодействия между отдельными техническими средствами (прежде всего - стандартные протоколы сигнализации).

.       
Определение категорий железнодорожных станций проектируемого участка

1.1 Определение количества и административно-хозяйственного значения станций на участке железной дороги

Категории железнодорожных станций и их административно-хозяйственное место зависит от занимаемого уровня иерархии управления этих станций и от интенсивности технологического процесса. Основу сети оперативно-технологической связи (ОТС) технологического сегмента составляют групповые каналы, организованные в пределах дороги или дорог, а также отделений дорог. Именно в отделении дороги производятся интенсивные погрузо-разгрузочные и перевозочные работы.

Для проектирования необходимо определить границы участка железной дороги, количество станций, установить местонахождение управления дороги (УД), отделения дороги (ОД), узловых станций и участковых как больших, так и малых.

Для удобства проектирования оснащённость этих станций и узлов удобно представить в виде таблицы. Необходимо учитывать все технические подразделения, находящиеся на этих станциях и узлах, такие как ШЧ, ПЧ, ЭЧ, РЦС, вычислительные центры, депо, дома связи, пост ЭЦ, телефонные подстанции, контейнеры секционирования контактной сети, тепляки путейцев и другие технические помещения различных подразделений железнодорожного транспорта.

В зависимости от величины станции выбирается состав таких подразделений: остановочные платформы (малые станции) - билетные кассы и квартиры работников транспорта, на разъездах кроме перечисленных добавляется ДСП, пост ЭЦ, тяговые подстанции располагаются на расстоянии 30-60 км. Контейнеры секционирования контактной сети располагаются в горловинах станций кроме малой участковой, на перегоне через 3-5 км. В состав малых станций может входить товарная контора для оформления перевозок. Крупные и узловые станции совпадают с крупными населёнными пунктами, на них устанавливаются исполнительные станции ОТС, дистанции пути, СЦБ и связи, энергоснабжения, сортировочные горки, локомотивные и вагонные депо.

Узловые и крупные участковые станции совпадают с крупными населенными пунктами, УД и ОД - с центрами административных округов. На узловых и крупных участковых станциях устанавливаются исполнительные станции ОТС, дистанции пути СЦБ, связи энергоснабжения, сортировочных горок, локомотивные и вагонные депо. В управлении дороги организовывается ЕДЦУ, распорядительные и исполнительные станции всех проектируемых групповых каналов.

Рисунок 1 - Карта проектируемого участка железной дороги

Таблица 1 - Административно-хозяйственное положение станций

1.2 Определение границ дорог, отделений, ШЧ, РЦС, ПЧ, ЭЧ

На проектируемом участке действует отделение Западно-сибирской железной дороги.

На всей длине участка отделения Западно-сибирской ж.д. будут действовать четыре ШЧ, расположенные на станциях Новосибирск-главный, Инская, Тогучин, Белово; ПЧ расположены на станциях Новосибирск-главный, Инская, Тогучин, Промышленная, Белово; ЭЧ расположены на станциях Новосибирск-главный, Инская, Тогучин, Белово; РЦС расположен на станции Тогучин.

.       
Разработка структурной схемы аналогово-цифровой сети ОТС технологического сегмента

Оперативно-технологическая связь на железнодорожном транспорте предназначена для непосредственной организации перевозочного процесса, регулирования движения поездов, вагонопотоку, обеспечение работы всех технических устройств на станции и перегонах, а также их ремонт.

Каналы технологического сегмента организуются в пределах дороги и входящих в ее состав отделений дороги, включают в себя большинство видов связи оперативного назначения, т.к. именно в пределах дороги, на отделениях, осуществляется непосредственное регулирование движения поездов, погрузочно-разгрузочные работы и эксплуатация технических устройств. Для решения этих задач организуются групповые каналы следующего типа:

ПДС (поездная диспетчерская связь), предназначенная для руководства движения поездов;

ЭДС (энерго-диспетчерская связь), предназначенная для руководства техническим содержанием устройств электроснабжения;

СДС (служебно - диспетчерская связь) - для служебных переговоров работников дистанции сигнализации и дирекции связи по техническому содержанию и ремонту устройств СЦБ и связи;

ЛПС (линейно-путевая связь) - для переговоров работников пути по вопросам текущегосодержания путевого хозяйства;

МЖС (межстанционная связь) - для служебных переговоров по движению поездов между дежурными смежных станций, входящих в один диспетчерский круг;

ПГС (перегонная связь) - для ведения переговоров работников, находящихся на перегоне, дежурными по станциям, прилегающих к перегону, а также к поездным, энерго - диспетчерами пути, СЦБ и связи по вопросам технического содержания устройств перегонов;

АВС (аварийно-восстановительная связь) - для ведения переговоров по вопросам устранения последствий крушений подвижного состава;

ПС (постанционная связь) - для служебных переговоров работников промежуточных участковых станций между собой с работниками отделений дороги.

2.1 Расстановка распорядительных и исполнительных станций ОТС

ГК ДСС - реализуется студийная организация. Студии устанавливаются в управлении дороги(УД) (распорядительная станция (РС)), в отделениях(ОД) (ИС, если нет управления дороги - РС), в ЕДЦУ (ИС) и узловых станциях (ИС). Распорядительная станция находится в Тогучин (ОД), исполнительные - в ЕДЦУ, Новосибирск-главный (УД), Инская и Белово.

ГК ПДС - РС в ЕДЦУ, все ИС - на участке.

ГК ЭДС - РС в ЕДЦУ, все ИС - на станциях участка, в ТП: Новосибирск-главный, Инская, Буготак, Тогучин, Подунская, Промышленная, Красноярка, Белово.

ГК МЖС (ЭД, ПД, НИС-Д, ШД) (междиспетчерская связь) - РС в УД, все ИС - на участке.

ГК СДС-НИС, СДС-ШЧ - РС - на наиболее крупных станциях отдельных диспетчерских кругов НИС-Д (станция Тогучин) и ШД (станции Новосибирск-главный, Инская, Тогучин, Белово) для отдельных РЦС и ШЧ, ИС - на оставшихся станциях проектируемого участка.

ГК ЛПС - РС - на наиболее крупных станциях отдельных диспетчерских кругов ПД для отдельных ПЧ (станции Новосибирск-главный, Инская, Тогучин, Промышленная, Белово), ИС - на оставшихся станциях проектируемого участка и в типляках.

ГК ПС - РС в УД и ОД (Новосибирск-главный, Тогучин), ИС - на остальных станциях участка.

ГК МЖС (межстанционная связь) - РС и ИС устанавливаются на всех станциях проектируемого участка.

станция дорога связь канал

2.2 Организация диспетчерских кругов ОТС по групповым каналам

Рекомендации по построению структурной схемы аналогово-цифровой сети ОТС технологического сегмента.

Групповой канал ПДС (ГК ПДС) организовывается между поездным диспетчером ДНЦ ЕДЦУ и диспетчерами службы движения, ДСП, ДСП-Г, ДСП-У, ДСП-П, входящих в обслуживаемый им диспетчерский круг (длиной 150 ÷ 200 км). Количество исполнительных станций ИС включённых в один ГК не более 30. На данном участке был использован один круг поездного диспетчера, длина протяженности круга поездного диспетчера - 300 км. Количество исполнительных станций круга - 19.

ГК ДСС (дорожной связи, совещаний) организовывается между студиями управления дороги, отделения дороги, узловых станций для проведения оперативных совещаний. ГК ДСС предоставляется из числа резервных каналов на период проведения совещания, а не закрепляется на постоянной основе. Количество каналов ДСС на проектируемом участке - один, количество абонентов - не ограничено. На участке Новосибирск-главный-Белово расположены 5 студий ГК ДСС.

ГК ЭДС организуется между диспетчером в ЕДЦУ, диспетчерами службы Э, пунктами контактной сети, дежурными по тяговым подстанциям и постами секционирования контактной цепи (ПСКЦ). ГК ЭДС организовывается в пределах проектируемого участка. Количество ИС - не более пятидесяти (на проектируемом участке - 9).

ГК МЖС (типа ЭД, ПД, НИС-Д, ШД) (междиспетчерская связь) организовываются между диспетчерами служб, дирекцией НИС, диспетчерами соответствующих подразделений ЭЧ, ШЧ, ПЧ, РЦС, а так же отделений дороги. В пределах проектируемого участка организовывается по одному каналу, количество исполнительных станций ЭД - 4, НИС-Д - 3, ШД - 4, ПД - 5.

ГК СДС-НИС, СДС-ШЧ организуются между диспетчерами отделений дороги, ШЧ, РЦС - с одной стороны, с другой стороны - с подразделениями ШЧ и РЦС, находящимися на участковых промежуточных станциях. Количество ГК СДС зависит от количества ШЧ и РЦС, находящихся на проектируемом участке. Количество групповых каналов СДС-НИС на проектируемом участке равно 1, количество групповых каналов СДС-Ш - 4. Число абонентов включённых в один ГК - не более 210.

ГК ЛПС организуется между диспетчерами отделения дороги, ПЧ - с одной стороны, с другой стороны - подразделениями ПЧ, находящимися на участковых промежуточных станциях, в том числе типляками, находящимися на перегонах. Из-за большого объёма работ по обслуживанию путевого хозяйства, его трудоёмкости, количество ГК ЛПС увеличивается. Количество групповых каналов равно 5: ЛПС-1 - 9 км, ЛПС-2 - 58 км, ЛПС-3 - 86 км, ЛПС-4 -69 км., ЛПС-4 -69 км. Количество абонентов одного ГК ЛПС - не более 210.

2.3 Организация каналов МЖС

ГК МЖС организуется между ДСП смежных станций, входящих в один диспетчерский круг ПДС.

2.4 Организация групповых каналов ПГС, АВС-1, АВС-2

ГК ПГС, АВС-1, АВС-2 организуются между работниками, работающими на перегоне, в том числе, устраняющими последствия крушения подвижного состава, с ДСП, ДНЦ, ДГП, ЭДС, ШД, ЭД, ПД, ОАО «РЖД» (через телефонистку) и т.д. Длина ГК равна длине между смежными станциями на проектируемом участке.

2.5 Организация обходных каналов и каналов подтягивания

Обходной канал позволяет увеличить длину ГК и вводится в случае, если длина проектируемого участка превышает длину одного ГК определённого вида ОТС.

Канал подтягивания вводится при наличии на проектируемом участке бесперспективных участков и станций. Цель внедрения - экономное использование аппаратуры связи и кабельных линий (канал подтягивания в отличии от прочих организуется с применением симметричного кабеля и аппаратуры ОГМ-30Е).

В качестве абонентских переговорных устройств нужно использовать цифровые телефонные аппараты, либо аналоговые телефонные аппараты. Наличие только цифровых телефонных аппаратов, подключенных к общему групповому каналу ОТС по четырёхпроводной схеме не вызывает снижение устойчивости или появление амплитудно-частотных искажений в каналах при ведении даже коллективных переговоров.

При использовании аналоговых телефонных аппаратов, которые подключаются к групповому каналу ОТС по двухпроводной схеме с использованием дифференциальных систем, переходное затухание между трактами передачи и приема снижается - это может привести к генерации каналов и ухудшению слышимости, то есть появление амплитудно-частотных искажений.

Таблица 2 - Полупостоянные соединения каналов ОТС

Для организации группового канала ОЦК необходимо выполнить следующие условия:

) обеспечить режим коллективных переговоров абонентов диспетчерского круга и диспетчеров между собой;

) обеспечить возможность прослушивания каждого абонентов переговоров, ведущих в диспетчерском канале;

) обеспечить возможность избирательного вызова любого абонента диспетчером без разъединения ранее установленного соединения;

) обеспечить возможность подключения и отключения по своей инициативе абонентов по каналу диспетчерской связи;

) обеспечить возможность подключения к каналам диспетчерской связи не более 210 абонентов без ухудшения качества связи;

) обеспечить возможность экстренного оповещения диспетчеров со стороны абонентов вне зависимости его занятости;

) обеспечить необходимое сопряжение оборудования цифровой и аналоговой частей сети ОТС.

Для реализации требований наиболее рациональным являются использование для каждого диспетчера одного выделенного ОЦК (64 кбит/с), работающего в режиме конференцсвязи. Подключение абонентов к общему каналу ОЦК осуществляется с помощью цифровых сумматоров, которые обеспечивают переходное затухание между трактами передачи и приёма более 70 дБ.

Формирование и выделение групповых каналов ОЦК осуществляется на каждой станции с помощью цифровых мультиплексоров СТМ-1 или ОГМ -30Е.

3. Проектирование схемы сети ОТС технологического сегмента

Иерархическое построение системы ОТС, построенной на ВОЛС, предусматривает наличие трехуровневой структуры коммуникаций, и предполагает включение в ее состав части уже существующих и вновь строящихся систем передачи информации.

уровень. В качестве каналов магистральной коммутации предлагается использовать строящуюся сеть SDH. В опорных центрах устанавливаются коммутаторы SDH SMS-150C соединенные между собой магистральными волоконно-оптическими линиями связи с пропускной способностью 155 Мбит/с. Эти коммутаторы предоставляют следующим уровням системы доступ в высокоскоростную сеть по потокам 2048 кбит/с.

уровень. Главной задачей этого уровня является обеспечение создания группового канала и подключение к нему ряда абонентов различных типов. При этом обеспечивается совместимость интерфейсов с уже существующим аналоговым оборудованием. При построении используются конвертеры ССПС-128, имеющие максимальную емкость 128 портов и интерфейсы ИС-4, ИС-2, ПГС.

уровень. Цифровой коммутатор NEAX-7400, имеющий 3 основные задачи: подключение распорядительных и исполнительных терминалов (аналоговые, либо цифровые телефоны), организация МЖС, организация ПС.

Логическая структура сети образована двумя кольцами: конвертеров ССПС-128 соединенных каналами ISDN и станций NEАХ-7400 соединенных каналами ОК между собой. При этом конвертер и станции попарно соединены.

Предполагается, что конвертер ССПС-128 обеспечивает функционирование (контролирует) абонентов существующих аналоговых подсистем и абонентов, подсоединенных к станции NEAX 7400.

3.1 Выбор среды передачи (кабеля связи)

Общими требованиями, предъявляемыми к физико-механическим характеристикам волоконно-оптического кабеля (ВОК), являются высокая прочность на разрыв; влагонепроницаемость; достаточная буферная защита для уменьшения потерь, вызываемых механическими напряжениями; термостойкость в рабочем диапазоне температуры; гибкость и возможность подвески вдоль реальных трасс; простота монтажа и подвески; надежность работы.

Главными требованиями к оптическим характеристикам ВОК являются минимальное затухание и широкая полоса пропускания. Полоса пропускания ВОК зависит от типа волокна и примерно составляет: до 300 МГц×км - для многомодового волокна, 800 МГц×км - градиентного и 5 - 7 ГГц×км - для одномодового волокна. На выбор ВОК влияют параметры волоконно-оптических систем передачи: широкополосность или скорость передачи, длина волны оптического излучения, энергетический потенциал, допустимое значение дисперсионных искажений, а также место ВОЛС в общей системе связи страны.

Этим требованиям соответствует волоконно-оптический кабель типа ОКМС-А-4/2 (2,4) Сп-12 (2)/4 (5). Его характеристики приведены ниже в таблице 3.1.

Таблица 3 - Характеристики ВОК типа ОКМС-А-4/2 (2,4) Сп-12 (2)/4

Кабель для организации канала подтягивания: МКСАШп 4×4×1,2.

Междугородные симметричные кабели с кордельно-полистирольной (стирофлексной) изоляцией типа МКС получили наибольшее распространение на сетях связи. Главные элементы конструкции сердечника кабеля МКС - изолированная жила и четвёрка звёздной скрутки. Кордельно-полистирольная изоляция обеспечивает низкое значение диэлектрических потерь в широком диапазоне частот, обладает достаточной жёсткостью и обеспечивает продольную однородность электрических свойств изолированных проводников. Так же имеется полимерный шланг в качестве полиэтиленовой изоляции.

3.2