Шпаргалка по "Транспорту"

1.Организация связи на  железнодорожном транспорте

Линия связи, совокупность технических средств и физической среды, обеспечивающая распространение сигнала от передатчиков к приемник.

Канал связи, технические устройства и тракт связи, в котором сигналы, содержащие информацию распространяются от передатчика к приёмнику.

Под трактом понимаем физическую среду  и часть каналообразующей аппаратуры линии связи. Канал связи более  узкое понятие.

Линии связи объединяются в сеть. Сеть состоит из узлов (пунктов коммутации) и линий связи, соединяющих эти узлы между собой. Возможно несколько вариантов построения сети:

• полносвязное (каждый с каждым) (Рис.1 (а));
• узловое (пункты группируются в узлы и последние соединяются между собой) (Рис.(б));
• радиальное (звездообразное), имеется один основной узел с расходящимися линиями по радиусам к другим пунктам (Рис.(в)).

К магистральной относится связь МПС с управлениями дорог и последних между собой.

Дорожной называется связь управлений дорог с их отделениями, участковыми и сортировочными станциями и между соседними отделениями.

Отделенческие виды связи, называемые также технологическими, предназначены для оперативного управления работой отдельных железнодорожных участков, входящих в отделение. К отделенческим относятся следующие виды связи:

• связь дежурных по станциям и депо на участке в 100 - 200 км. ПДС предназначена только для переговоров диспетчера, руководящего движением поездов на своем участке со станциями и депо;
• поездная межстанционная(МЖС) связывает дежурных по двум соседним станциям и служит для их переговоров по движению поездов на перегоне между этими станциями;
• для переговоров постанционная (ПС) служит для переговоров работников станции по различным хозяйственным вопросам. ПС используется для замены ПДС при повреждении ПДС;
• линейно-путевая(ЛПС) для переговоров ленейных работников дистанции пути между собой и с руководством дистанции;
• перегонная(ПГС) - для включения в нее переносного телефонного аппарата для связи бригады остановившегося на перегоне поезда или ремонтных путевых бригад с ближайшими станциями;
• вагоннодиспетчерская связь (ВДС) предназначена для контроля со стороны вагонного диспетчера за продвижением подвижного состава и состояния погрузочно - разгрузочных работ;
• энергодиспетчерская (ЭДС) для связи энергодиспетчера с тяговыми подстанциями, постами секционирования тяговой сети, электродепо, руководством дистанции тяговой цепи и т.д.;
• служебная диспетчерская связь (СДС) предназначена работников дистанции сигнализации и связи с линейными и станционными электромеханиками;
• билетная диспетчерская связь (БДС) служит для переговоров по продаже билетов на пассажирские поезда;
• информационная связь - для связи между преузловыми станциями и сортировочной станцией, по которой передаются сведения о поездах, подходящих к последней.

Цепи телеуправления и  телесигнолизации (ТУ,ТС) предназначены для обеспечения взаимодействия устройств автоматики и телемеханики, таких как диспетчерская централизация, диспетчерский контроль, сигнальные цепи автоблокировки.

Цепи поездной радиосвязи (ПРС) для связи поездной радиостанции на участке с диспетчером.

Связь транспортной милиции (СТМ).

Связь транспортной военизированной  охраны (СТВ).

Местная телефонная связь организуется на станциях, узлах, при отделениях, управлениях дорог и МПС. Телефонные станции местной связи имеют соединительные линии с междугородними телефонными станциями. В последние включаются цепи магистральной, дорожной и некоторые виды отделенческой связи. К местной связи также относятся связь дежурного по станции со стрелочными постами, станционная распорядительная связь и др.

Станционная связь - предназначена для оперативной работы станции и обеспечения ведения служебных переговоров командиров станции с исполнителями технологического процесса работы станции.

2.Разновидности Н.С., используемых  для передачи сигналов.

Системы способные передавать электромагнитную энергию в заданном направлении  называются направляющими системами.

Распространение ЭМ энергии в заданном направлении основано на использовании  границ раздела между средами, имеющими различные свойства (метал - диэлектрик, диэлектрик - воздух и т.д.). Поэтому  роль направляющих систем может выполнять  как металлическая линия (воздушные, кабельные линии, волновод) так и  диэлектрическая линия (диэлектрический  волновод, световод) и металлодиэлектрическая линия (линия поверхностной волны).

 Волноводные линии представляют собой полые металлические цилиндры круглого или прямоугольного сечения. Рис. 1.

Линии поверхностной волны - одиночный провод, покрытый изоляцией. Провод биметаллический.

 Кабельные линии. Для передачи электрических сигналов в линиях связи используют двунаправленные цепи - симметричные и несимметричные (коаксиальные).

Симметричная цепь составляется из двух проводников одинаковой конструкции, обладающих одинаковыми электрическими параметрами и расположенных параллельно друг другу.

В симметричных кабелях(СК) каждый проводник покрывается слоем изоляции. Такой проводник называется жилой кабеля. Рис.3.

Несимметричная цепь образуется из двух проводов, имеющих различную  конструкцию и разные электрические  параметры. Примером несимметричных кабелей является коаксиальный кабель. Рис.4.Внутренний провод (1) изготавливается в виде сплошного цилиндрического проводника, внешний (2) ¾ в виде полого цилиндра.

В коаксиальных кабелях два проводника, образующего концентрическую цепь, имеют общую изоляцию. Различают  внутренний (1) и внешний (2) проводники коаксиальной пары.

Оптический кабель (волоконный световод) ОК представляет собой скрутку из тонких двухслойных волокон круглого сечения из стекол с различными оптическими характеристиками.

Сверхпроводящий кабель  СПК имеет коаксиальную конструкцию весьма малых габаритов,  помещенную в условия низких  отрицательных температур  (-269^оС).

Диэлектрический волновод  ДВ ¾ это стержень круглого или прямоугольного сечения, выполненный из высокочастотной пластмассы (полиэтилена, стирофлекса).

Полосковая линия ПЛ состоит из плоских ленточных проводников с расположенной между ними изоляцией. Разновидностью этой линии является ленточный кабель (ЛК), содержащий большое количество проводников, расположенных в одной плоскости.

Радиочастотные кабели РК имеют коаксиальную симметричную или спиральную конструкцию.

РК, ПЛ, ДВ используются в качестве фидеров передачи энергии на короткие расстояния от антенны к аппаратуре.

ЛПВ предназначена для устройства телевизионных ответвлений от магистральных кабелей и радиорелейных линий небольшой протяженности (до 100км).

3.Затухание реальной НС. Частотная зависимость потерь.

Потери энергии (затухание ) в направляющих системах. На потери энергии волн в направляющих системах оказывают влияние проводники и диэлектрики , встречающиеся на их пути. Это уменьшение передаваемой энергии оценивается затуханием сигнала через коэффициент

                                    ,         (3.10)   где

- коэффициент учитывающий потери части энергии, расходуемой на нагрев проводов при проникновении ЭМ поля внутрь проводника (за счет искажения линий электрического поля полем соседних проводников), а также потери вблизи лежащих проводниках в которых ЭМ поле вызывает вихревые токи;

- коэффициент, учитывающий диэлектрические  потери (если диэлектрик не идеальный,  например, как воздух);

- коэффициент учитывающий потери на излучение в свободное пространство.

Первая составляющая потерь a_пр пропорциональна Öf, потери в диэлектрике a_диэл зависят от частоты линейно, а потери на излучение a_изл пропорциональ-ны f². Отдельные составляющие в некоторых системах могут быть равны нулю или очень малы.

_f²

4.Типы и классы электромагнитных  волн.

Характер распространения ЭМ волн в направляющих системах (НС): структура  поля и диапазонные свойства систем зависят от класса волны: используемой для канализации энергии.

Существуют следующие классы волн (рис. 3):

T ¾ поперечно-электромагнитная (ТЕМ) (ТЕН);

Е ¾ электрическая или поперечно-магнитная ТН-волна;

Н ¾ магнитная или поперечно-электрическая ТЕ-волна;

ЕН и НЕ ¾ гибридные, смешанные волны.

Волна Т ¾ основная волна, содержит только поперечные составляющие (электрического Е и магнитного Н полей), продольные составляющие Е_я и Н_я равны нулю, т.е. силовые линии поля целиком лежат в поперечных плоскостях и в точности повторяют картину силовых линий поля при статическом напряжении и постоянном поле. Волна Т существует лишь в линиях, содержащих не менее двух изолированных проводников, находящимися под разными потенциалами. Этот тип волны используется при передаче энергии в сравнительно ограниченном диапазоне частот по проводящим системам, где определяющими являются токи проводимости I_пр (Например, при передаче по симметричным, коаксиальным цепям и полосковым линиям). Процесс передачи Т-волн связан с потенциальным полем.

Волны Е и Н. Волны высшего порядка. Они содержат, кроме ЭМ полей (Е_^ и Н_^), по одной продольной составляющей поля. Для волн Е поле Е_z 0, для волн Н поле Н_z 0. Поэтому их силовые линии располагаются как в поперечных, так и в продольных сечениях направляющих систем. Эти волны возбуждаются в весьма высоком диапазоне частот. Здесь определяющими являются токи смещения I_см. Процесс передачи волн высшего порядка Е и Н связан с вихревым полем.

Волны Е и Н можно передавать по однопроводным НС, например, волноводам. Для этих волн необходима продольная составляющая поля Е или Н, которая задает направление движению энергии вдоль линии. Разность потенциалов создается между полюсами и стенками волновода. Поэтому по волноводу передаются очень короткие волны.

Гибридные или смешанные  волны (ЕН, НЕ) представляют собой нераздельную сумму волн Е и Н и содержит все шесть компонентов поля, в том числе обе продольные составляющие Е_z и Н_z. К числу смешанных волн относятся волны, передаваемые по световодам и диэлектрическим волноводам.

Смешанные волны разделяются на:

НЕ ¾ с преобладанием в поперечном сечении поля Н;

ЕН ¾ с преобладанием в поперечном сечении поля Е.

Наряду с делением на классы ЭМ волны делятся также по типам. Тип волны, или мода, определяется сложностью структуры, т.е. числом максимумов м минимумов поля в поперечном сечении. Мода обозначается двумя числовыми индексами n и m.

5. Поверхностный эффект.

Поверхностный эффект. В соответствии с выражением, полученным в предыдущей лекции, с ростом частоты переменного тока растет  плотность тока у поверхности проводника. Неполное использование сечения проводника приводит к увеличению его сопротивления. Это и есть поверхностный эффект

  Коэффициент распространения  волны в металлах 

  w - круговая частота, рад/с;

mа – абсолютная магнитная проницаемость металла, Гн/м;

r - удельное сопротивление металла, Ом*м

Чем больше коэффициент распространения, тем сильнее затухает волна в  металле и тем менее глубоко  она проникает в него.

Ток проводимости может существовать только в той части проводника, которая пронизывается электромагнитным полем. Поэтому при слабом поверхностном эффекте плотность тока больше у поверхности проводника и меньше в средней части его сечения (а), а при сильном ток течет только в поверхностном слое (б).

Поверхностный эффект повышает сопротивление  проводника переменному току и снижает  его индуктивность по сравнению  с постоянным током, протекающим  по всему сечению проводника.

6. Эффект близости.

Эффект близости. Если проводники находятся достаточно близко, то в результате взаимодействия зарядов и токов этих проводников распределение полей меняется. В двухпроводных цепях переменное магнитное поле проводников вызывает перераспределение плотностей токов в этих проводниках по сечению. В симметричных и коаксиальных цепях эффект близости проявляется также как и поверхностный эффект, вызывая сосредоточение токов на поверхности проводников.

7. Электромагнитное экранирование.

Электромагнитное экранирование. В технике передачи электрических сигналов очень важно избежать взаимных влияний между соседними цепями, а также влияние внешних электромагнитных полей, создающих помехи и опасные напряжения. Действенной мерой защитой от влияния переменных электромагнитных полей является электромагнитное экранирование. Оно основано на том, что проникая из диэлектрика в металл, сильно затухает, распространяясь в металле. Экранирующее действие тем сильнее, чем толще экран, чем больше магнитная проницаемость и меньше удельное сопротивление металла, а также частота изменения поля. С удалением экрана от экранируемых цепей эффект экранирования возрастает. Одновременно уменьшаются потери в экране на вихревые токи, т.е. снижается затухание в цепи. Однако увеличение диаметров экранов в кабелях экономически невыгодны, так как приводит к увеличению поперечного сечения кабеля и дополнительному расходу материала.

Эффект экранирования оценивают  коэффициентом экранирования, или  затуханием экранирования.

8. Сверхпроводимость.

Сверхпроводимость. Ряд металлов (алюминий, цинк, титан, кадмий, ниобий, свинец, висмут и т.д.), а также многие сплавы при температурах близких к нулевым (2-10 К), переходят в сверхпроводящее состояние. Резко падает их сопротивления (более чем в 10¹¹ раз), поверхностный эффект достигает предела: электромагнитное поле не проникает в глубь проводника, ток практически течет по его поверхности и проводник приближается к идеальному. В нем отсутствуют потери.