РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Одобрено кафедрой Утверждено

"Транспортная связь" деканом факультета

"Управление процессами

перевозок"

РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Рабочая программа

и задание на контрольную работу

с методическими указаниями

для студентов 6 курса

специальности

190402. АВТОМАТИКА, ТЕЛЕМЕХАНИКА И СВЯЗЬ

НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ

специализации

СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ (СПИ)

Москва - 2007

Разработана на основании примерной учебной программы данной дисциплины, составленной в соответствии с государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки по специальности 190402 - Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте.

Составитель - д-р техн. наук, проф.

Рецензент - канд. техн. наук, доц.

Российский государственный открытый технический университет путей сообщения, 2007

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

1. ЦЕЛЬ ПРЕПОДАВАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Радиотехнические системы играют все более важную роль в организации перевозок на железнодорожном транспорте. По мере развития радиосвязи совершенствуется оперативное управление перевозочным процессом, повышается эффективность использование подвижного состава, обеспечивается безопасность движения. В настоящее время средства связи пополняются техникой нового поколения – системой «Транспорт» со значительно улучшенными технико-эксплуатационными характеристиками. Вместе с тем продолжают находиться в эксплуатации радиостанции комплекса ЖРУ. Развитие радиосвязи, её характеристики, используемые диапазоны длин волн регламентируются рядом международных организаций, к которым относятся Международный союз электросвязи (МСЭ), Международный консультативный комитет радио (МККР), Международный комитет регистрации частот (МКРЧ), Международная электротехническая комиссия.

Сети связи строятся по целевому признаку назначения и ориентированы на своих потребителей, сюда относятся: поездная связь, станционная связь, ремонтно-оперативная связь. Кроме устоявшихся систем радиосвязи на железнодорожном транспорте нашли применение средства громкоговорящего оповещения и связи, индуктивной связи и вокзальной электроники. Пассажирский транспорт оснащен поездным радиовещанием, в горочной работе используются радиолокационные измерители скорости, Все виды радиоэлектронного оборудования в системах управления, контроля и оповещения составляют основу содержания курса «Радиотехнические системы железнодорожного транспорта», в который входят также вопросы организации и регламента обслуживания аппаратуры связи.

Целью преподавания дисциплины является подготовка студентов к решению задач построения и эксплуатации радиотехнических систем железнодорожного транспорта.

Изучение дисциплины «Радиотехнические системы железнодорожного транспорта» является необходимым компонентом профессиональной подготовки инженера путей сообщения – электрика по специализации «Системы передачи информации», это обусловлено важной ролью, которую играют радиотехнические системы в перевозочном процессе, предназначенные для оперативного и качественного управления железнодорожным транспортом в реальном масштабе времени.

Дисциплина «Радиотехнические системы железнодорожного транспорта» базируется на сведениях, полученных студентами при изучении дисциплин «Каналообразующие устройства железнодорожной автоматики, телемеханики и связи», «Электроника», «Измерения в технике связи» и других общетехнических и специальных дисциплин учебного плана.

2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ

СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Изучив дисциплину, студент должен:

2.1. Знать:

- основные принципы построения, состав оборудования и характеристики, стандарты проектирования и организацию эксплуатации радиосистем железнодорожного транспорта;

2.2. Уметь:

- использовать полученные знания при проектировании, эксплуатации, ремонте радиоаппаратуры и систем радиосвязи.

3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ

УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1. ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛЕКЦИОННЫХ

ЗАНЯТИЙ

4.2. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ

Введение

История развития техники радиосвязи на железнодорожном транспорте. Современное состояние радиотехнических средств управления перевозочным процессом. Классификация радиотехнических систем. Технико-экономические аспекты применения радиотехнических средств повышения производительности труда, обеспечения безопасности движения поездов и качества обслуживания пассажиров. Перспективы развития техники радиосвязи и радиотехнических средств железнодорожного транспорта.

Раздел 1

Общая характеристика и требования к системам технологической

радиосвязи.

Принципы построения систем подвижной радиосвязи. Классификация радиосетей, требования, предъявляемые к ним. Технико-эксплуатационные характеристики радиосредств технологической радиосвязи. Электрические параметры радиостанций и предъявляемые требования. Методы повышения эффективности использования спектра. Алгоритмы установления соединений и функциональные возможности сетей. Транкинговые сети. Сотовые сети. Спутниковые системы связи.

Раздел 2

Теоретические основы радиосвязи с подвижными объектами

Модели и основные характеристики каналов подвижной радиосвязи. Особенности распространения радиоволн метрового диапазона в условиях железных дорог. Принципы канализации радиоволн гектометрового диапазона. Индустриальные помехи в каналах технологической радиосвязи. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств.

Раздел 3

Станционная радиосвязь

Технологические основы построения радиосетей. Назначение и принципы организации сетей станционной радиосвязи. Функционирование радиосетей. Состав оборудования.

Раздел 4

Поездная радиосвязь

Принципы построения линейных радиосетей и особенности линейного канала. Поездная радиосвязь на радиостанциях комплекса ЖРУ. Поездная радиосвязь в системе «Транспорт».

Раздел 5

Поездная радиосвязь в гектометровом диапазоне длин волн

Распространение электромагнитных волн по направляющим линиям. Характеристики направляющих линий. Волновые каналы и параметры многопроводных направляющих линий. Индуктивный способ возбуждения направляющих линий. Переходное ослабление между локомотивной антенной и направляющими линиями. Влияние контактной сети на условия приема сигналов локомотивными и стационарными радиостанциями. Линейные устройства поездной радиосвязи и схемы их применения. Поездная радиосвязь в тоннелях.

Раздел 6

Ремонтно-оперативная радиосвязь

Назначение и принципы организации сети ремонтно-оперативной радиосвязи. Система организации радиосвязи ремонтных подразделений на базе радиостанций ЖРУ. Ремонтно-оперативная радиосвязь в системе «Транспорт».

Раздел 7

Аппаратура технологической радиосвязи

Технико-эксплуатационные характеристики аппаратуры технологической радиосвязи. Электрические параметры радиостанций, методы измерений. Приемопередатчики, антенны, антенно-согласующие устройства, блоки питания. Вспомогательное оборудование: синтезаторы частоты, вызывные устройства, устройства автоматического выбора и коммутации радиосигналов, шумоподавители. Особенности построения стационарных, возимых и носимых радиостанций.

Раздел 8

Проектирование сетей технологической радиосвязи

Общие положения и рекомендации по проектированию. Расчет дальности станционной радиосвязи. Проектирование поездной радиосвязи. Расчет электромагнитной совместимости радиосредств. Оборудование стационарных пунктов и подвижных объектов средствами радиосвязи.

Раздел 9

Громкоговорящая технологическая связь

Назначение и принцип действия. Организация громкоговорящей связи на станциях. Громкоговорящее оповещение вокзалов. Парковая связь громкоговорящего оповещения. Станционная двухсторонняя парковая связь. Проектирование.

Раздел 10

Индуктивная связь

Назначение и принцип действия индуктивной связи. Влияние земли и протяженных проводников на распределение магнитного поля линии магнитной связи, параметры линии. Аппаратура индуктивной связи.

Раздел 11

Радиотехническое оборудование пассажирских поездов

Назначение и принципы организации сетей радиосвязи при обслуживании пассажиров. Поездное радиовещание, установка «Рейс». Внутрипоездная телефонная связь, аппаратура «Тракт».

Раздел 12

Радиолокационные измерители скорости

Назначение и принцип работы. Погрешности измерений скорости. Аппаратура и её характеристики.

Раздел 13

Эксплуатация и техническое обслуживание радиосредств

Организация технического обслуживания аппаратуры радиосвязи. Оборудование контрольно-ремонтных пунктов. Техника безопасности при обслуживании устройств радиосвязи.

4.3. ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ

1. Изучение стационарной железнодорожной радиостанцией типа РС-6.

2. Изучение возимой железнодорожной радиостанцией типа РВ-1.

3. Изучение радиоприемника ЧМ сигналов радиосистем железнодорожного транспорта.

4. Изучение радиопередатчика ЧМ сигналов радиосистем железнодорожного транспорта.

5. ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

5.1. Рекомендуемая литература

Основная

1. Дингес связь: технология DECT.: Москва, СОЛОН-Пресс, 2003.

2. Мобильные системы связи: Уч. пос. для вузов / , , ; под ред. . М.: Горячая линия – Телеком, 2003.

Дополнительная

1. ЦШ 4818. Правила организации и расчета сетей поездной радиосвязи МПС. М.: Транспорт, 1991.

2. Радиотехнические системы железнодорожного транспорта / Под ред. М.: Транспорт, 1991.

3. Таныгин системы железнодорожного транспорта. М.: РГОТУПС, 2002.

4. Телекоммуникационные технологии на железнодорожном транспорте / Под ред. . М.: МК МПС России, 1999.

5. , , Кудряшов связь и радио на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1991.

6. Радиосвязь на железнодорожном транспорте / Под ред. М: Транспорт, 1983.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Задание 1

Построить (начертить) схему станционной радиосвязи на несущую частоту МГц (один круг), перечислить состав абонентов радиосети. Определить вызывные тональные частоты (указать на схеме). Установить необходимую дальность связи РС-РВ для технологической радиосвязи на железнодорожной станции по следующим вариантам:

Задание 2

2.1. Определить высоту установки стационарной антенны радиосвязи для заданной дальности связи РС-РВ.

2.2. Рассчитать дальность связи РВ-РВ.

2.3. Рассчитать дальность связи РС-РН.

2.4. Рассчитать дальность связи РВ-РН.

2.5. Рассчитать дальность связи РН-РН.

Исходные данные по вариантам

1. Характеристика участка железной дороги

2. Надежность связи

3. Антенно-фидерные устройства

Высота установки стационарной антенны .

Длина фидера стационарной антенны .

Высота антенны локомотивной станции м.

Длина фидера локомотивной антенны м.

Высота антенны носимой радиостанции м.

Длина фидера носимой радиостанции м.

4. Тип антенны стационарной радиостанции РС

Тип антенны локомотивной радиостанции РВ выбирается по последней цифре шифра:

- четная цифра – АЛ/2 ( дБ);

- нечетная цифра – АЛП/2,3 ( дБ).

Коэффициент усиления антенны носимой радиостанции дБ.

5. Характеристика трассы для носимых радиостанций выбирается по предпоследней цифре шифра:

- четная цифра – трасса открытая;

- нечетная цифра – трасса закрытая.

6. Тип стационарной радиостанции РС:

радиостанция системы “Транспорт”, мощность передатчика 12 Вт, выходное сопротивление 50 Ом.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Задание 1

Сети радиотехнической связи характеризуются составом абонентов, количеством радиостанций и дальностью связи [Д2, табл. 3.1].

1. Горочная радиосвязь: РС=1-2, РВ=2-4, РН=2-7, дальность РС-РВ=2,8 км.

2. Маневровая радиосвязь: РС=1-3, РВ=2-5, РН=3-5, дальность РС-РВ=5 км.

3. Радиосвязь ПТО: РС=1-2, РВ, РН=4-12, дальность РС-РВ=5 км.

4. Радиосвязь ПКО: РС=1-2, РВ, РН=2-14, дальность РС-РВ=4 км.

5. Радиосвязь ОТК: РС=1, РВ, РН=1-3, дальность РС-РВ=4 км.

6. Радиосвязь ВОХР: РС=1, РВ, РН=3-5, дальность РС-РВ=5 км.

7. Радиосвязь ШЧ: РС=1-2, РВ, РН=2-7, дальность РС-РВ=5 км.

8. Радиосвязь ДНЦ: РС=1-2, РВ=5-10, РН=10-20, дальность РС-РВ=6 км.

9. Радиосвязь ЭДЦ: РС=1-2, РВ=5-10, РН=10-20, дальность РС-РВ=6 км.

10. Радиосвязь ТНЦ: РС=1-2, РВ=5-10, РН=10-20, дальность РС-РВ=7 км.

Задание 2

В основу расчёта канала радиосвязи положены графические зависимости среднестатистических значений напряженности поля от расстояния (приложение 2). Номограмма построена для наиболее часто встречающихся на практике значений произведения высот передающей и приемной антенн на неэлектрифицированных участках железных дорог при условии мощности передатчика 8 Вт.

Для удобства инженерного расчета на номограмме дополнительно указаны значения напряжения на входе приемника радиостанции , соответствующие уровню напряженности поля сигнала в точке приема в предположении использования ненаправленных передающей и приемной антенн ( дБ) с идеальным по потерям фидером ( дБ) для случая согласованного антенно-фидерного тракта с входным сопротивлением приемника 75 Ом. На монограмме значения напряжения и напряженности поля указаны в децибелах по отношению к принятым за нулевой уровень значениям 1 мкВ и 1 мкВ/м.

Номограмма позволяет определить напряжение сигнала на входе приемника радиостанции в различных условиях организации радиосвязи. При этом следует учесть фактические параметры рассчитываемой системы: мощность передатчика, электрические характеристики используемых антенн, ослабление приемного и передающего фидеров, снижение напряженности электромагнитного поля вследствие влияния устройств контактной сети на электрифицированных участках, ослабление сигнала в антенне, установленной на крыше локомотива, и, если необходимо, другие факторы.

Расчёт дальности радиосвязи начинается с определения необходимой высоты установки антенны стационарной радиостанции по заданным исходным данным: максимальному удалению абонента, качеству радиосвязи и её надежности.

Минимально допустимой уровень сигнала на входе приемника определяется условиями электрификации участка железной дороги:

- электрификация на переменном токе U2min=14 дБ/мкВ,

- электрификация на постоянном токе U2min =6 дБ/мкВ,

- не электрифицирован U2min =4 дБ/мкВ.

Расчётный уровень полезного сигнала определяется соотношением:

,

где и - коэффициенты ослабления кабеля приемного и передающего фидеров, дБ/м;

, - длины приемного и передающего фидеров, м;

, - коэффициенты усиления передающей и приемной антенн по отношению к изотропному излучателю, дБ;

дБ - коэффициент, учитывающий дополнительное ослабление напряженности поля контактной сетью на электрифицированных участках;

дБ - коэффициент, учитывающий дополнительное ослабление напряженности поля из-за влияния кузова локомотива (для связи с РВ);

- коэффициент, учитывающий интерференционные замирания (флюктуации) сигналов в каналах станционной радиосвязи и зависящий от принятой надежности канала по полю, определяется по графикам функции распределения уровней напряженности поля [приложение 1];

- коэффициент, учитывающий отличие мощности передатчика от мощности 8 Вт, принятой за основу при построении номограммы (приложение 2);

- коэффициент, учитывающий отличие входного сопротивления приемника от номинала 75 Ом, принятого за основу при определении соотношения между величинами и на кривых номограммы (приложение 2);

При расчете дальности связи в канале с носимыми радиосредствами необходимо дополнительно учесть ряд факторов, определяющих специфику условий передачи сигналов. К ним относятся: низкое расположение антенны носимой радиостанции (1,0 – 1,5 м) и, как следствие, значительное экранирующее влияние подвижного состава, находящегося в непосредственной близости от подвижного абонента, а также влияние тела оператора на параметры излучения антенны носимой радиостанции. Ухудшение условий распространения сигналов учитывается поправочным множителем , его значения приведены в таблице.

Таблица. Значения коэффициента , дБ

Для повышения точности расчетов при малых высотах антенн целесообразно ввести поправку, учитывающую отличие реального произведения высот установки антенн от наименьшего значения 25 м2, представленного на монограмме (приложение 2):

.

В случае носимых радиостанций расчет следует выполнять, используя соотношение:

.

Пример 2.1. Определить высоту установки стационарной радиостанции при максимальной дальности связи с локомотивной радиостанцией 4,2 км. Участок электрифицирован на переменном токе (дБ). Надежность радиосвязи должна составлять не менее 99% (дБ, приложение 1).

В заданных условиях организации каналов радиосвязи для мощности передатчика 12 Вт и входного сопротивления приемника 50 Ом значения коэффициентов: дБ, дБ, дБ, дБ. Принимаем длины фидеров м, м, коэффициенты ослабления кабеля дБ/м, коэффициенты усиления антенн дБ.

Расчётный уровень напряжения полезного сигнала:

дБ.

По номограмме (приложение 2) для уровня напряжения дБ и расстояния 4,2 км определяем требуемое произведение высот установки антенн м2. Отсюда необходимая высота установки антенны стационарной радиостанции м, при этом полагают, что высота локомотивной антенны составляет м.

Пример 2.2. Определить дальность связи между возимыми радиостанциями РВ-РВ.

Исходными данными для расчёта являются: произведение высот антенн м2, длины фидеров м, коэффициенты усиления антенн дБ, дополнительное ослабление сигнала из-за экранирующего влияния корпусов локомотивов дБ.

Расчетный уровень напряжения полезного сигнала:

дБ.

Из номограммы находим дальность устойчивой связи 1 км.

Пример 2.3. Определить дальность связи между стационарной и носимой радиостанциями РС – РН.

Исходными данными для расчетов дальности связи являются: высота антенны стационарной м, её коэффициент усиления дБ, высота антенны носимой м, коэффициент усиления , коэффициенты дБ, дБ, дБ, дБ, дБ, дБ. Расчетный уровень сигнала:

дБ.

По номограмме для значения дБ при м2 определяем дальность радиосвязи между стационарной и носимой радиостанциями км.

Пример 2.4. Определить дальность связи между носимыми радиостанциями РН – РН.

Исходными данными для расчетов дальности связи являются: высота антенны носимой радиостанции м и её коэффициент усиления , коэффициенты дБ, дБ, дБ, дБ, дБ, дБ. Расчетный уровень сигнала:

дБ.

По номограмме для значения дБ по кривой произведения высот м2 определяем дальность канала радиосвязи между носимыми радиостанциями км.

Результаты вычислений следует свести в таблицу.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

(Просьба: номограмму приложения 2 выполнить возможно крупнее, желательно практически во всю страницу формата А5.)

Д-р. техн. наук, проф. ПАНКРАТОВ Л. В.

РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Рабочая программа

и задание на контрольную работу