авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Разработка методики расчёта радиолинии в пределах тяжеловесны х и длинносоставных поездов в тоннеле и на подходах к нему

На правах рукописи

Ваванов Кирилл Юрьевич РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЁТА РАДИОЛИНИИ В ПРЕДЕЛАХ ТЯЖЕЛОВЕСНЫ Х И ДЛИННОСОСТАВНЫХ ПОЕЗДОВ В ТОННЕЛЕ И НА ПОДХОДАХ К НЕМУ Специальность 05.12.13 Системы, сети и устройства телекоммуникаций

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Владимир - 2012

Работа выполнена на кафедре «Радиотехника и электросвязь» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» МГУПС (МИИТ).

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Горелов Георгий Владимирович () ф и ни ал ьные оппоненты Зыков Владимир Иванович доктор технических наук, профессор, начальник кафедры СЭАСС Академии ГПС МЧС России Самойлов Сергей Александрович кандидат технических наук, доцент кафедры РТ и PC ФРЭМТ ВлГУ Ведущая организация Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения (ПГУПС)»

Защита диссертации состоится «17» мая 2012 г. в «14.00» часов на заседании диссертационного совета Д 212.025.04 при Владимирском государственном университете имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых (ВлГУ) по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького, д. 87, корп.З, ФРЭМТ, ауд. 301-3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Владимирского государственного университета имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых (ВлГУ).

« у апреля 2012 года.

Д

Автореферат разослан Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького, д.87, ВлГУ, корп. ФРЭМТ.

Ученый секретарь диссертационного совета О бщ ая характеристика работы А ктуальность темы. В соответствии с решениями ОАО «РЖД» на сети железных дорог развивается движение тяжеловесных и длинносоставных поездов, включая соединенные поезда (далее ТДП) с применением систем управления между локомотивами или локомотив - блок хвостового вагона (БХВ), использующих радиолинию между ними. Однако существует запрещение ОАО «РЖД» прохождения ТДП во всех тоннелях сети железных дорог, в которых в настоящее время не обеспечиваются нормативные требования к радиолинии ТДП. Обеспечение выполнения этих нормативных требований является актуальной задачей, решению которой и посвящена диссертационная работа.

Ц ель работы состоит в разработке методики расчета радиолинии между локомотивами ТДП в тоннеле и на подходах к нему, приложении полученных результатов к разработке радиолинии конкретного тоннеля железной дороги.

Для обеспечения цели исследования необходимо решить следующие задачи:

- Анализ технических решений систем управления ТДП, систем тоннельной радиосвязи.

- Разработка структурных схем радиолинии между локомотивами ТДП в тоннеле и на подходах к нему.

- Систематизация и обработка исходных данных к расчету радиолинии, организованной с использованием излучающих кабелей (ИК) разных конструкций.

- Разработка методики расчета радиолинии между локомотивами в тоннеле с использованием ИК.

- Практический пример расчета радиолинии в Красноуфимском тоннеле Г орьковской железной дороги.

Исходная основа диссертации. В основе диссертации лежат:

- фундаментальные работы Н. Винера, В.А. Котельникова, К. Шеннона и др.

-теоретические и прикладные исследования, Л.А. Баранова, Ю.В. Ваванова, О.К.Васильева, М.Д. Венедиктова, А.М. Вериго, А.А. Волкова, В.Н. Гордиенко, А.В. Елизаренко, В.И. Зыкова, Е.Г. Моториной, А.Г. Самойлова, Е.Н.

Розенберга, С.И. Тропкина, А.И. Яшина, и др.

О бъект исследования - радиолиния между подвижными объектами в тоннеле и на подходах к нему.

Предмет исследования - разработка методики расчёта радиолинии между подвижными объектами в тоннеле и на подходах к нему.

М етоды исследования. В работе использованы методы теории вероятностей, математического анализа, статистические методы обработки экспериментальных данных.

Н аучная новизна определяется тем, что в диссертации предложены новые структуры радиосети подвижных объектов в тоннелях и на подходах к ним.

Разработана методика расчета таких радиосетей с учетом электромагнитной совместимости (ЭМС) радиоэлектронных средств, входящих в ее состав. Учтено применение радиолиний разных типов (с точечными и пространственно распределенными стационарными излучающими системами) и использовано нетрадиционное решение «эстафетной передачи» их функций.

П ракти ческая значимость заключается в том, что результаты диссертации позволяют не прерывать радиосвязь в пределах ТДП в тоннеле и на подходах к нему и использованы при организации тоннельной радиосвязи локомотивов ТДП в Красноуфимском тоннеле Горьковской дороги и на подходах к нему, что подтверждено актами об использовании и привело к решению в 2010 г. ОАО «РЖД» об отмене запрещения на прохождение ТДП на данном участке и дальнейшем распространении результатов на тоннели сети железных дорог.

Степень достоверности результатов проведенных исследований.

Достоверность результатов проведенных в диссертации исследований обусловлена корректным применением используемых математических методов, применением сертифицированного оборудования для экспериментальных исследований реальной радиолинии и предложенной ее имитационно физической модели, сравнением авторских данных и данных, полученных ранее по рассматриваемой тематике.





Н а защ иту выносятся:

- структура организации радиолинии между подвижными объектами в тоннеле и на подходах к нему, состоящая в нетрадиционном совместном применении радиолиний разных типов (с точечными и пространственно распределенными стационарными излучающими системами) и нетрадиционном решении «эстафетной передачи» их функций, методика расчета такой радиосети с комплексным учетом ЭМС радиоэлектронных средств радиолиний, входящих в ее состав;

- структурные схемы радиолинии тоннельной радиосвязи для различных комбинаций расположения в тоннеле ведущего и ведомого локомотивов ТДП;

- методика расчета радиолинии между локомотивами в тоннеле с использованием ИК;

- аналитическое описание зависимости от надежности связи, переходного затухания щелевого ИК применимое для различных типов кабеля во всех диапазонах рабочих радиочастот и применимое при автоматизированном проектировании радиолинии;

- аналитическое описание экспериментальных функций распределения вероятностей мощности сигнала на входе приемника при использовании триаксиального ИК, применимое для различных типов кабеля во всех диапазонах рабочих радиочастот и применимое при автоматизированном проектировании радиолинии;

- результаты сравнения вариантов радиолинии, организованной с использованием триаксиального и щелевого ИК;

- пример методики расчета радиолинии диапазона 160 МГц в Красноуфимском тоннеле Горьковской железной дороги и на подходах к нему.

А пробация работы выполнена на заседаниях кафедры радиотехники и электросвязи МИИТа, а также - на конференциях:

- Десятая международная научно-техническая конференция:

«Перспективные технологии в средствах передачи информации», ВлГУ, 2009 г.

- Научно-практическая конференция «Безопасность движения поездов», МИИТ, 2010 г.;

- 23-я международная школа-семинар «Перспективные системы управления на железнодорожном, промышленном и городском транспорте».



Украина, Алушта, 2010 г.;

Р езультаты работы использованы в Н И О К Р «Система передачи данных диапазона 160 МГц в тоннелях для обеспечения движения соединенных поездов» 12.1.010Н ОАО «НИИАС», 2009-2010 г., а также использованы в учебном процессе на кафедре «Радиотехника и электросвязь» Московского государственного университета путей сообщения (МИИТ).

П убликации. Основные положения диссертации и результаты исследования опубликованы в шести работах. Из них три работы из перечня, определенного ВАК.

С труктура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 93 наименований и приложения. Основная часть диссертации изложена на 110 страницах машинописного текста, содержит 30 рисунков, 25 таблиц.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, приводится краткий анализ современного состояния исследуемых вопросов, формулируются цель и задачи исследования, дан алгоритм их решения и анонсированы основные положения диссертации.

П ервая глава посвящена анализу систем радиосвязи в тоннеле.

Приводится обзор систем тоннельной связи.

Систематизированы исходные данные к расчету радиолинии, организованной с использованием ИК разных конструкций.

При расчете радиолиний всегда используется понятие надежность связи p,% («вероятность обеспечения связи», «доступность канала» и т.п.) - процент точек приема, в которых пространственно флуктуирующий сигнал превышает минимально необходимый уровень приема в пределах относительно короткого отрезка пути на максимально заданном расстоянии).

Для расчета радиолинии с ИК необходима зависимость переходного затухания апп.н от надежности связи и, прежде всего, в пределах изменения надежности от медианного значения p = 50% до значения p ~ 100%.

Предложено аналитическое описание (аппроксимация) зависимости апп.н от р, которое применимо для различных типов щелевого ИК во всех диапазонах рабочих частот:

апп.н апр= [a95%*exp[ -0,111ln(aso/ а^/о)]] *exp[2,22(1-P)* l n ^ / а95%)], (1) где, апп.н апр, дБ- значение аппроксимирующей функции;

Р = p,% /100;

а 50%и а 95% дБ- значения апп.н при p=50% и p=95%, соответственно.

, Функция (1) применима для автоматизированного проектирования радиолинии. Ее графики, полученные для диапазонов рабочих частот 75, 160, 450, 800, 900, 1800 и 1900 МГц, предназначены в качестве номограмм для расчета радиолиний этих диапазонов.

Один из примеров такого графика (для щелевого кабеля RLKW12-50) представлена на рис. 1.

а пп н, ДБ QI 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0. Р Рис. Для расчета радиолинии с ИК необходимы также и приводимые в паспортных данных на ИК экспериментальные функции распределения вероятностей - зависимости от надежности связи мощности SAP сигнала на входе приемника. Пример такой функции для триаксиального ИК TRC-500 приведен на рис. 2.

Рис. Для аналитического описания (аппроксимации) зависимости SAP от надежности в работе предложены функции двух видов.

)Граф,граф S A P ^ ^ S A P 1 95%‘ exp[- 0,111ln(SAP 1раф / SAP•граф95%)]] ™ 1раф 50% граф • exp[2,22(1-P)- l^ S A P ^ W S A P ^ V /.) ] ;

(2) SAPаПр2=SAPГрафloo%• exp[20(1-P) • ln ^ A P ^ V y S A P ^ V » /,,)], (3) где, Р= p %/100;

SAP SAP дБ SAP графю0% дБ, «графиковые» значения SAP (см., например, рис. 2) при значениях p=50%, p=95% и p=100%, соответственно.

Примеры зависимостей SAP ^ ( p ), полученных с использованием (2) и (3) для ИК TRC-500 при частоте 150 МГц (см. рис. 2) приведены в табл.1.

Таблица!

p=50% p=85% p=97% p=100% p=70% p=95% SAP граф,дБ 75 80 85 93 95 75 82,53 88,66 93 93,89 95, SAP апр!,дБ SAP апр2,дБ 58,05 71,58 83,75 93 94,97 Из результатов табл.1 следует, что (2) следует использовать при изменении надежности связи в пределах от p=50% до p=95%, а (3) - в пределах от p=95% до p=100%.

Во второй главе рассматриваются особенности организации радиосетей ТДП.

Сформулирована задача создания системы передачи команд управления движением ТДП по радиоканалу в тоннеле (СПДР-Т), с учётом ограничений регламентированных ОАО «РЖД». Акцентировано внимание на особенности постановки задачи, связанной с необходимостью специфического решения многоплановой задачи по обеспечению тоннельной радиосвязи, применительно к сложившейся на сети железных дорог радиосетей в пределах ТДП с разнотипными системами управления с учётом работы в одночастотном симплексном режиме на одной из специально выделенных 16 радиочастот.

Проведена классификация типов тоннелей, с позиций структуры построения радиосетей в тоннелях и на подходах к ним с учётом используемых систем управления ТДП. Предложены структурные схемы построения радиосетей в тоннелях и на подходах к ним, применительно к радиосетям ТДП локомотив локомотив или локомотив - БХВ. В том числе радиосети с обеспечением автоматической регулировки коэффициента усиления широкополосных усилителей, а также развязки по радиочастотам чётного и нечётного направлений движения ТДП. На рис. 3 представлена схема радиосети для короткого однопутного тоннеля (одна секция ИК).

Рис. В третьей главе приведены положения методики расчета радиолинии между локомотивами в тоннеле с использованием ИК.

Предложены структурные схемы радиолиния радиосети тоннельной радиосвязи ТДП для трех комбинаций расположения в тоннеле ведущего и ведомого локомотивов.

Одна из предложенных структурных схем представлена на рис. 4.

Рис. На рис. 4 использованы обозначения: ИК - излучающий кабель;

ТДМ точка доступа (приемопередатчик) мобильного объекта;

Ам - антенна мобильного объекта;

LceK- длина секции усилительного участка;

г- расстояние между ИК и антенной мобильного объекта;

У с. - усилитель в ИК;

1л-длина антенно-фидерного тракта на мобильном объекте.

Для радиолинии между локомотивами в тоннеле, организованной с использованием ИК и при использовании рабочих частот диапазонов 160,450 и 900 МГ ц, разработана методика расчета мощности сигнала на входе приемника (SAP), состоящая в учете P SV - суммы потерь всех пассивных и активных компонентов линии (потери в компонентах кабельной линии, коэффициенты усиления антенн и «потери на излучение» - разность между уровнями сигнала в ИК и сигнала, полученного от Ам).

Известно, что для любой радиолинии SAP = XMT - RCV - PSV = Э - PSV, (4) где, XMT-мощность передатчика;

RCV-чувствительность приемника;

Э= X M T-R C V - энергетический потенциал радиолинии.

Выше была отмечена необходимость использования в расчетах характеристики «надежность связи». Надежность связи p,% связана и с вероятностными характеристиками потока состояний радиолинии, в которых передача информации невозможна («состояния блокирования», когда уровень полезного сигнала на входе приемника ниже уровня его чувствительности).

Часть времени движения мобильного объекта, когда радиолиния блокирована (время блокирования t g ^ ) является случайной величиной.

В работе предложено определять математическое ожидание времени блокирования радиолинии в тоннеле М ^ ^ ок] в виде:

M [t6jI0K = L T0Hi^ ] T( l- P ), (5) где, LT, км - длина тоннеля;

М[УЛ ], км/ч-математическое ожидание 0H 0К скорости (средняя скорость) движения по тоннелю локомотивов ТДП.

В работе выполнено сравнение вариантов радиолинии, организованной с использованием триаксиального и щелевого ИК (на примере схемы рис. 4, диапазона 160 МГц, триаксиального ИК типа TRC-500 и щелевого ИК типа RLKW 12-50).

Для схемы линии, представленной на рис.4 имеем:

Kj Н С (Х Сраз^раз' -О 3+ э+ (6) PSV 2 0 л Н 2(Х1 Н ttjjp - Ш 2 а афт где, — афт, дБ - затухание в фидерном тракте ТДМ, а афт = а — ^, дБ/100м-продольное (погонное) затухание в фидерном тракте ТДМ;

а —Л, м - длина фидера в фидерном тракте ТДМ;

— дБ - коэффициент усиления антенны ТДМ;

Сл, — дБ - коэффициент экранирования в тоннеле;

аэ, —аил, дБ - переходное затухание ИК,аш = Дощ, + аш ^;

_ а пп.н, дБ - переходное затухание ИК, относительно нормированной точки расположенной на расстоянии гн от оси ИК;

-Д а ш = 201g Q -), дБ - поправка, учитывающая отличие r от гн;

—сц,, дБ - продольное затухание ИК, DiLi \Шсек;

_ а пр.н, дБ/100 м - продольное (погонное) затухание ИК;

—1иксек, м - длина секции ИК;

— количество секций;

к, — дБ - усиление i-го усилителя ИК;

Kj, —сХраз,дБ - затухание, вносимое разъёмным соединением;

—праз, количество разъёмных соединений;

— дБ - затухание при загрязнении, обледенении ИК и антенны.

осз, Общие для обоих типов ИК исходные данные для расчета по схеме на рис.4:1Л 5 м;

ак=0,1 дБ/м (для коаксиального кабеля РК50-7-11);

аафт =0, = дБ;

Gjj1=Gjj2= 0 дБ (для дискоконусной антенны АЛП/2,3);

1иксек=250 м;

к=2;

К| =50 дБ;

ос3=1 дБ;

аэ=3 д Б ^ ^ Л дБ/шт;

праз=8 шт;

r = 2 м;

1иксек=250 м.

Для этих исходных данных по формуле(6) определено:

+ а ^ - 48, (7) PSV = 2 0 ^ + О По формуле (4) с учетом значений XMT=40дБм и RCV= -107 дБм для радиомодема 1Р23/В ВЭБР-160/35 определено:

SAP=195 - 2 ( ^ 0 ^ + a ^ J - a ^, (8) Для триаксиального ИК типа TRC-500 ацрН= 3,6 дБ/100 м.

апр= 18,0 дБ;

(Д а ^ + = 62,4 дБ (при р=50%);

SAP = 52,2 дБ.

Для щелевого ИК типа RLKW 12-50 а ^ и = 3,1дБ/100 м.

а пр= 15,5 дБ;

(Дапп + a ^ n ) = 58 дБ (при р=50%);

SAP = 63,5 дБ.

Таким образом, для условий рассмотренного примера щелевой ИК обеспечивает выигрыш в 11,3 дБ в мощности сигнала на входе приемника по сравнению с триаксиальным ИК.

Выигрыш можно оценить и по-иному. При увеличении надежности связи «р» от 50% до 95% переходное затухание апп.н щелевого ИК (RLKW 12-50) увеличивается от а 50%=58 дБ до а 95% =67 дБ, то есть на 9 дБ, что приводит к уменьшению мощности сигнала на входе приемника от SAP = 63,5 дБ (см.выше) до значения SAP = 45,5 дБ, то есть на 18 дБ.

Такое же изменение величины SAP для условий рассмотренного примера при использовании триаксиального кабеля приводит к изменению надежности связи от р=50% до р=93%. То есть, при замене триаксиального ИК на щелевой ИК надежность связи увеличивается с 93 до 95%.

Это, естественно, приводит к уменьшению среднего времени блокирования радиолинии, что иллюстрируют данные приведенные в табл. (вычисленные по формуле (5) при LT = 1 км).

0H Таблица Значения M ^ 0K с при значениях средней скорости ], движения локомотивов по тоннелю М\Улок\,км /ч 40 50 60 6,30 5,04 4,20 3, Р =0, 4,50 3,60 3,00 2, Р =0, В четвертой главе приведены положения методики расчета радиолинии на примере Красноуфимского тоннеля Г орьковской железной дороги.

Красноуфимский тоннель расположен на однопутном участке, электрифицированном по системе переменного тока, и имеет протяжённость I = 400 м. На рис. 5 приведены возможные точки размещения ИК в тоннеле (на рисунке обозначение УГР - уровень головки рельса).

Рис. Для Красноуфимского тоннеля используем предложенную схему радиосети для короткого однопутного тоннеля (см. рис. 3). Основной проблемой реализации радиолинии ТДП при его входе в тоннель является проблема «эстафетной передачи» функций от радиолинии, действующей при подходе к тоннелю, к линии тоннельной радиосвязи.

Проблема «эстафетной передачи» решается (по схеме рис. 3) таким образом, что при появлении ведущего локомотива в тоннеле (фиксируется датчиком) к усилителю тоннельной радиолинии с ИК подключается припортальная антенна, обеспечивающая передачу сигнала на радиостанцию ведомого локомотива до момента и его появления в тоннеле. При этом возникают вопросы ЭМС радиосредств обеих радиолиний в период их одновременного функционирования. Эти вопросы ЭМС решены в работе на основании расчётных и экспериментальных данных исследования реальной радиолинии Красноуфимского тоннеля и на подходах к нему, а также на основании измерений имитационно-физической модели (рис. 6).

-j 50.Ом ИК Т очка изм ерения уровня сигна л а в ИК л 50.Ом Рис. В модели использованы последовательно включенные измерительный приёмник «РИАП», генератор Г4-164 и эталонная радиостанция (при волновом сопротивлении 50 Ом). Измерения уровня сигнала и КСВ для трактов ИК 1 и ИК 2 (трактов передачи и приёма, расположенных на противоположных стенках тоннеля) проведены при размещении антенны эталонной радиостанция и измерительного приёмника в различных точках зоны имитации тоннельной радиолинии.

В результате измерений на реальной радиолинии и ее имитационно­ физической модели, представленной на рис. 6:

- определены (с использованием данных рис. 7) зависимости уровня сигнала на выходе припортальной антенны от расстояния между припортальной антенной и антенной локомотива при его подходе к тоннелю (например, 55 дБмкВ, 68 дБмкВ и 90 дБмкВ при расстояниях 800 м, 500 м и м, соответственно), а также зависимости уровня сигнала на выходе припортальной антенны от расстояния между антенной у портала тоннеля и антенной локомотива, находящегося в тоннеле (например, 93 дБмкВ, 30 дБмкВ и на уровне шумов при расстояниях 10 м, 50 м и 100 м, соответственно);

о Q.

800 700 600 500 400 200 100 т о н н е л я 10 100 L, м Расстояние от локомотива до портала тоннеля (при подходе к тоннелю и в тоннеле) Рис. - определена степень взаимного влияния ИК трактов передачи и приёма, расположенных на противоположных стенках тоннеля. Переходное затухание между ними находится в пределах 85-90 дБ независимо от протяжённости их параллельного пробега;

- установлено, что переходное затухание между припортальными антеннами с вертикальной поляризацией составляет 45 - 50 дБ и может быть увеличено до 70 дБ путем изменения поляризации (при ортогональной поляризации ±450) и разносе антенн в вертикальной плоскости;

- определена устойчивость системы и её элементов при имитации переходного затухания между припортальными антеннами (значение 70 дБ) и при изменении коэффициента усиления широкополосного усилителя до 60 дБ.

- определено, что при включении в тракты передачи и приёма усилителей с коэффициентом усиления 60 дБ на входе приемников радиомодемов ведущего (ведомого) локомотивов обеспечивается уровень, соответствующий реализуемой чувствительности.

О сновны е результаты работы На основании исследований, представленных в диссертации, получены следующие результаты.

1.Систематизированы исходные данные к расчету радиолинии, организованной с использованием ИК разных конструкций. Аналитически описаны зависимости от надежности связи переходного затухания щелевого ИК и мощности сигнала на входе приемника триаксиального ИК, применимые для различных типов ИК во всех диапазонах рабочих частот и предназначенные для автоматизированного проектировании радиолинии.

2. Предложена структура организации радиолинии подвижных объектов в тоннеле и на подходах к нему, состоящая в нетрадиционном совместном применении радиолиний разных типов (с точечными и пространственно распределенными стационарными излучающими системами) и нетрадиционном решении «эстафетной передачи» их функций.

3. На основе выполненной классификации типов тоннелей предложены структурные схемы применительно к радиосетям ТДП локомотив-локомотив или локомотив - БХВ в тоннелях и на подходе к ним. Сформирован комплекс исходных данных для разработки тоннельной радиосвязи в составе ТДП.

4. Предложены структурные схемы радиолиний для различных комбинаций расположения ведущего и ведомого локомотивов ТДП в тоннеле и на подходе к нему.

5. Для радиолинии с использованием пространственно распределенной стационарной излучающей системы (с использованием ИК) разработана методика расчета мощности сигнала на входе приемника, учитывающая затухания и усиления пассивных и активных ее компонентов. Предложен способ определения среднего времени блокирования радиолинии в тоннеле.

6. Сравнены варианты применения ИК двух его основных конструкций.

По предложенной структуре радиолинии применение щелевого ИК по сравнению с триаксиальным ИК приводит к выигрышу в мощности сигнала на входе приемника11,3 дБ, увеличению надежности связи с 93 до 95% и уменьшению среднего времени блокирования линии с 4,2 до 3 с (при средней скорости 60 км/ч движения ТДП по тоннелю длиной 1 км).

7. Определено, что основной проблемой реализации предложенной структуры радиосети подвижных объектов в тоннеле и на подходах к нему является проблема «эстафетной передачи» функций от радиолинии, действующей на подходе к тоннелю, к линии тоннельной радиосвязи, требующая решения вопросов ЭМС радиосредств обеих радиолиний в период их одновременного функционирования.

Комплексное решения вопросов ЭМС содержится в разработанной методике расчета СПДР-Т диапазона 160 МГц, основанной на теоретических исследованиях диссертационной работы, а также на расчётных и экспериментальных данных для радиолинии Красноуфимского тоннеля и на подходах к нему и предложенной в работе ее имитационно-физической модели.

8. Для СПДР-Т Красноуфимского тоннеля:

- определена степень взаимного влияния ИК трактов передачи и приёма, расположенных на противоположных стенках тоннеля, переходное затухание между которыми находится в пределах 85-90 дБ независимо от величины длины их параллельного пробега;

- установлено, что переходное затухание между припортальными антеннами с вертикальной поляризацией составляет 45 - 50 дБ и может быть увеличено до 70 дБ путем изменения поляризации (при ортогональной поляризации ±450) и разносе антенн в вертикальной плоскости;

- определены зависимости уровня сигнала на выходе припортальной антенны от расстояния между ней и антенной локомотива при его подходе к тоннелю (например, 55 дБмкВ, 68 дБмкВ и 90 дБмкВ при расстояниях 800 м, 500 м и 10 м, соответственно), а также зависимости уровня сигнала на выходе припортальной антенны от расстояния между ней и антенной локомотива, находящегося в тоннеле (например, 93 дБмкВ, 30 дБмкВ и на уровне шумов при расстояниях 10 м, 50 м и 100 м, соответственно);

- определена устойчивость системы и её элементов при имитации переходного затухания между припортальными антеннами (значение 70 дБ) и при изменении коэффициента усиления широкополосного усилителя до 60 дБ.

- определено, что при включении в тракты передачи и приёма усилителей с коэффициентом усиления 60 дБ на входе приемников радиомодемов ведущего (ведомого) локомотивов обеспечивается уровень, не ниже реализуемой чувствительности.

9. Показана перспективность:

- автоматического регулирования коэффициента усиления тоннельного усилителя с обеспечением уровня эквивалентного реализуемой чувствительности на входе приёмников ведущего и ведомого локомотивов, что позволит минимизировать уровни сигналов в трактах передачи и приёма;

- перейти на предлагаемую в диссертации сетку радиочастот, обеспечивающую максимальный разнос радиочастот для чётного и нечётного направлений движения поездов в пределах выделенной для сетей передачи данных полосы радиочастот 155-156 МГц, повысить защищённость от соседнего канала и исключить интермодуляционные помехи третьего порядка;

- повысить с помощью фильтров между радиосредствами чётного и нечётного направлений движения (90-100 дБ с учётом избирательности модема), а так же относительно каналов поездной радиосвязи (40-50 дБ) и технологической радиосвязи (30-40 дБ).

На базе решения показанных задач реализуется система СПДР-Т в сложных условиях двухпутных и двух смежных однопутных тоннелей.

10. Предложенные в диссертации решения организации СПДР-Т использованы в практике эксплуатации систем управления ТДП ИСАВП-РТ, СУЛ-Р, СУТП. Для системы ИСАВП-РТ, эффективность их использования:

увеличение пропускной способности участков железных дорог на 4-6%;

снижение расходов электроэнергии на тягу поездов до 10%;

экономия заработной платы до 300 тыс. руб. за счет сокращения состава локомотивной бригады на ведомом локомотиве.

Предложенные в диссертации решения организации СПДР-Т позволили оптимизировать выбор конструкции ИК, совершенствовать методы расчёта радиолинии тоннельной радиосвязи, что способствовало совершенствованию оборудования тоннелей и расширению на этой основе полигона обращения ТДП. Уточнение параметров радиолинии тоннельной радиосвязи позволило уточнить требования к параметрам тоннельных усилителей и адаптивных радиомодемов 1Р23/В ВЭБР-160/35, что привело к сокращению затрат на оборудование тоннелей комплексом радиосредств передачи данных.

11. Использование результатов диссертации, технических решений, предложенных в ней, при разработке СПДР-Т Красноуфимского тоннеля Горьковской железной дороги и на подходах к нему определило решение ОАО «РЖД» об отмене запрещения на прохождение ТДП на данном участке и дальнейшем распространении применения на тоннели сети железных дорог.

О сновны е публикации по теме диссертации:

С татьи в ж урналах из перечня ВАК 1. Горелов Г.В., Чуриков В.Н., Ваванов К.Ю. Имитационные оценки качества речепреобразования низкоскоростного кодека // Проектирование и технология электронных средств. 2009. №3. С. 62-64.

2. Горелов Г.В., Чуриков В.Н., Ваванов К.Ю. Радиосети передачи данных в тоннелях с использованием излучающих кабелей // Проектирование и технология электронных средств. 2009. №4. С. 52-56.

3. Васильев О.К., Ваванов К.Ю. Особенности построения радиосети передачи данных и поездной радиосвязи в тоннеле // Автоматика, связь, информатика. 2011. №12. С. 14-17.

М атериалы конференций 4. Ваванов Ю.В., Ваванов К.Ю. Радиосеть передачи данных для управления соединенными поездами в тоннелях // Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. Украина - Алушта. 2010. №5 2010. С. 3-6.

5. Горелов Г.В., Ваванов К.Ю. Обеспечение безопасности движения тяжеловесных и длинносоставных поездов при проходе тоннеля // научно­ практическая конференция «Безопасность движения поездов». - М.:МИИТ.

2010. XIV. С.64-65.

6. Горелов Г.В., Ваванов К.Ю. Организация радиосети передачи данных в системе регулирования на тяговых подстанциях напряжения в контактной сети // 66 научно-техническая конференция посвящённая Дню радио. - СПб.:

ПГУПС. 2011. С.77-79.

Формат 60х84/16 Тираж 100 экз.

Издательство Владимирского государственного университета имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых 600000, Владимир, Горького, 87.



 


Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.