Расчет сетей станционной радиосвязи

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения

Императора Александра I»

(ФГБОУ ВПО ПГУПС)

Кафедра «Электрическая связь»

Отделение «Беспроводные коммуникации»

Курсовая работа

«РАСЧЕТ СЕТЕЙ СТАНЦИОННОЙ РАДИОСВЯЗИ»

Выполнил студент гр. АР-109

Снигирь А. А.

Проверил преподаватель

к.т.н., доцент Роенков Д. Н.

Санкт-Петербург

2015 г.

Оглавление

1. Исходные данные. 3

2. Краткое описание сети радиосвязи – назначение, перечень сетей СРС.. 4

3. Описание аппаратуры, используемой в проектируемой радиосети, краткие технические характеристики, функциональные возможности, основные составные блоки радиостанций. 6

3.1. РС-46МЦ: 6

3.2. РВ-1.1М: 7

3.3. Motorola P-080: 9

4. Краткое описание используемых в радиосетях стационарных и возимых антенн 11

4.1. Стационарные антенны.. 11

4.1.1. D2 VHF. 11

4.1.2. DP4 VHF. 11

4.1.3. F2 VHF (LM) 11

4.1.4. АС-3/2М.. 12

4.2. Возимые антенны.. 12

4.2.1. LA-156. 12

5. Результаты расчетов. 13

5.1. Определение высот установки антенн. 13

5.2. Расчет дальности радиосвязи. 17

5.3. Расчет координационного расстояния. 21

5.4. Расчет МНЧР и МНПР между антеннами радиостанций для исключения помех блокирования. 25

5.5. Расчет минимально необходимых пространственных разносов для работы радиостанций на интермодуляционно-несовместимых частотах. 27

5.6. Формирование плана частот сетей станционной радиосвязи. 31

Вывод. 33

Библиографический список. 34

Приложение А.. 35

Приложение Б. 36

1. Исходные данные

Сортировочная станция «Минск-сортировочный» (белор. Мінск-Сартыравальны) города Минск, Республика Беларусь. Адрес: 220039, г. Минск, ул. Брест-Литовская, 7.

Основные направления деятельности:

· реализация технологий по пропуску поездов, управление стрелками и сигналами;

· расформирование поездов с переработкой и выполнением маневровых операций по формированию поездов;

· формирование сборных поездов и выполнение маневровой работы с вагонами, прибывшими в адрес вагонного депо;

· получение, переработка, обработка информации о подходе поездов, вагонов, грузов;

· оформление перевозочных документов, платежей, расчетов.

2. Краткое описание сети радиосвязи – назначение, перечень сетей СРС

Станционная радиосвязь (СРС) представляет собой комплекс устройств радиотелефонной связи, предназначенных для служебных переговоров между руководителями работ на железнодорожных станциях и узлах и исполнителями во всех технологических звеньях.

Станционная радиосвязь организуется путем установки стационарных, возимых и носимых радиостанций, связывающих ДСП, машинистов маневровых локомотивов, работников маневровых бригад, технических контор и списчиков вагонов и т.д.

Перечень сетей СРС приведен в таблице 1.

Таблица 1.

Перечень сетей СРС

№ п/п	Принадлежность	Размещение	Тип	Координаты	Название РС	Частота	Антенна
1	Горочная р/связь	ДСПГ	Стационарная	53.861363, 27.512549	РС-46МЦ	151,725	D2 VHF
2	Горочная р/связь	Маневровый локомотив	Возимая	53.863917, 27.512801	РВ-1.1М	151,725	LA-156
3	Горочная р/связь	Составитель	Носимая	53.863917, 27.512801	Motorola-P080	151,725	Антенна РН
4	ПП маневровая р/связь	ДСПП	Стационарная	53.851761, 27.500831	РС-46МЦ	151,75	АС-3/2М
5	ПП маневровая р/связь	Маневровый локомотив	Возимая	53.860311, 27.509684	РВ-1.1М	151,75	LA-156
6	ПП маневровая р/связь	Обходчик	Носимая	53.860311, 27.509684	Motorola-P080	151,75	Антенна РН
7	ПФ маневровая р/связь	ДСПФ	Стационарная	53.868207, 27.516933	РС-46МЦ	151,95	АС-3/2М
8	ПФ маневровая р/связь	Маневровый локомотив	Возимая	53.863805, 27.512702	РВ-1.1М	151,95	LA-156
9	ПФ маневровая р/связь	Обходчик	Носимая	53.863805, 27.512702	Motorola-P080	151,95	Антенна РН
10	ПО маневровая р/связь	ДСПО	Стационарная	53.876740, 27.526304	РС-46МЦ	152,075	F2 VHF(LM)
11	ПО маневровая р/связь	Маневровый локомотив	Возимая	53.870267, 27.518631	РВ-1.1М	152,075	LA-156
12	ПО маневровая р/связь	Обходчик	Носимая	53.870267, 27.518631	Motorola-P080	152,075	Антенна РН
13	ПТО парк приема	Диспетчер ПТО ПП	Стационарная	53.851873, 27.501070	РС-46МЦ	152,375	АС-3/2М
14	ПТО парк приема	Осмотрщик ПТО ПП	Носимая	53.860311, 27.509684	Motorola-P080	152,375	Антенна РН
15	ПКО парк приема	Диспетчер ПКО ПП	Стационарная	53.851787, 27.500943	РС-46МЦ	153,475	АС-3/2М
16	ПКО парк приема	Осмотрщик ПКО ПП	Носимая	53.860311, 27.509684	Motorola-P080	153,475	Антенна РН
17	ПТО парк отправления	Диспетчер ПТО ПО	Стационарная	53.877087, 27.526949	РС-46МЦ	152,475	F2 VHF(LM)
18	ПТО парк отправления	Осмотрщик ПТО ПО	Носимая	53.870267, 27.518631	Motorola-P080	152,475	Антенна РН
19	ПКО парк отправления	Диспетчер ПКО ПО	Стационарная	53.876849, 27.524632	РС-46МЦ	152,625	F2 VHF(LM)
20	ПКО парк отправления	Осмотрщик ПКО ПО	Носимая	53.870267, 27.518631	Motorola-P080	152,625	Антенна РН
21	Объединенная ТК	Диспетчер ОТК	Стационарная	53.868211, 27.518557	РС-46МЦ	152,65	DP4 VHF
22	Объединенная ТК	Списчик ОТК	Носимая	53.849519, 27.498509	Motorola-P080	152,65	Антенна РН
23	Депо 1 (ПП и ПФ)	Диспетчер Депо 1	Стационарная	53.861766, 27.512936	РС-46МЦ	152,85	АС-3/2М
24	Депо 1 (ПП и ПФ)	Маневровый локомотив	Возимая	53.876849, 27.524632	РВ-1.1М	152,85	LA-156
25	Депо 2 (ПО)	Диспетчер Депо 2	Стационарная	53.877255, 27.525785	РС-46МЦ	152,95	F2 VHF(LM)
26	Депо 2 (ПО)	Маневровый локомотив	Возимая	53.870267, 27.518631	РВ-1.1М	152,95	LA-156
27	ДСЦ	Дежурный по станции	Стационарная	53.867707, 27.518080	РС-46МЦ	153,375	DP4 VHF
28	ДСЦ	Маневровый локомотив	Возимая	53.849519, 27.498509	РВ-1.1М	153,375	LA-156
29	ДСЦ	Маневровый обходчик	Носимая	53.849519, 27.498509	Motorola-P080	153,375	Антенна РН

3. Описание аппаратуры, используемой в проектируемой радиосети, краткие технические характеристики, функциональные возможности, основные составные блоки радиостанций

3.1. РС-46МЦ:

Радиостанция РС-46МЦ предназначена для работы в качестве стационарной радиостанции в сетях технологической радиосвязи в диапазонах метровых (МВ - 150 МГц) или гектометровых (ГМВ - 2 МГц) волн.

Таблица 2.

Технические характеристики

№ п/п	Характеристика	Диапазон ГМВ (УПП-1)	Диапазон МВ (УПП-2)
1	Рабочий диапазон, МГц	2,130 и 2,150	151,725-156,000
2	Шаг сетки рабочих частот, кГц	-	25
3	Мощность несущей частоты (на нагрузке 50 Ом), Вт Пониженная мощность, Вт	12±2	9±1 0,2-0,5
4	Вид модуляции	F3E
5	Максимальная девиация частоты передатчика, кГц, не более	2,5	5
6	Чувствительность приемника при соотноше-нии с/ш 12 дБ (СИНАД), мкВ, менее	5	0,5
7	Коэффициент нелинейных искажений, %, не более - тракта приема - тракта передачи	5 5	5 5
8	Потребляемая мощность, Вт, не более - в режиме дежурного приема - в режиме передачи	25 70	25 70
9	Двухсигнальная избирательность, дБ	55	80
10	Трехсигнальная избирательность, дБ	50	70

В состав радиостанции входят следующие основные территориально разнесенные компоненты:

1) Радиопроводное оборудование (РПО) – устанавливается как в отапливаемых, так и в не отапливаемых служебных помещениях или контейнерах.

2) Пульт управления стационарный (ПУС) (в комплект радиостанции могут входить один или два пульта) с подключенными к нему педалью, микрофоном и блоком питания – устанавливается в отапливаемых помещениях.

3) Антенно-согласующее устройство (АнСУ) или антенна – устанавливается на крышах зданий или на специальных мачтах.

3.2. РВ-1.1М:

Возимая двухдиапазонная симплексная локомотивная радиостанция 55Р22В-1.1М «Транспорт-РВ-1.1М» предназначена для работы в сетях поездной (КВ- УКВ-диапазоны) и станционной (УКВ-диапазоны) радиосвязи на железнодорожном транспорте. Эта радиостанция устанавливается на подвижных объектах. В диапазоне КВ РВ-1.1М предназначена для связи машинистом локомотива с дежурным по станции ДСП, с поездным диспетчером ДНЦ, с машинистом другого поезда ТЧМ. В диапазоне УКВ РВ-1.1М используется для связи машиниста с теме же абонентами, что и в диапазоне КВ, а также с маневровыми диспетчерами ДСЦ, с бригадирами ремонтных бригад, с дежурным депо.

Таблица 3.

Технические характеристики

№ п/п	Характеристика	Диапазон ГМВ (УПП-1)	Диапазон МВ (УПП-2)
1	Рабочий диапазон, МГц	2,130 и 2,150	151.7125 - 156.0125
2	Тип излучения	FM
3	Мощность передатчика, Вт	8	12 / 350мВт
4	Чувствительность приемника, мкВ	Не менее 5	Не менее 0,5
5	Выходная мощность НЧ (звука) на телефоне (при КНИ 5%), мВт	Не менее 1
6	Выходная мощность НЧ (звука) на головке громкоговорителя (при КНИ 5%), Вт	Не менее 3
7	Диапазон рабочих температур	-40 ÷ +55 °C
8	Напряжение питания: блок питания БПЛ блок питания БПВ	33-155 В 10-32 В
9	Габаритные размеры, мм	280 х 270 х 220
10	Масса, кг	11,5

В состав радиостанции (двухкабинный вариант комплектации) входят следующие блоки:

- Шкаф радиооборудования, содержащий приёмопередатчик КВ-диапазона ППК, приёмопередатчик УКВ-диапазона ППУ, блок автоматики БА для управления отдельными узлами и блоками радиостанции и 2 локомотивных блока питания БПЛ;

- Антенно-согласующую устройство АнСУ, предназначенное для настройки и согласования высокочастотного выхода приёмопередатчика ППК со входом антенного фидеры;

- Локомотивный пульт управления ПУ-ЛП;

- Дополнительный пульт управления ПУ-Д;

- Распределительная коробка КР;

- Микротелефонная трубка МТ;

- Громкоговоритель ГГ;

- Антенны УКВ- и КВ-диапазонов

Функциональные возможности:

· одновременная работа в двух диапазонах (с основного пульта ПУ-ЛП и с дополнительного пульта управления ПУ-Д);

· режим телеуправления и телесигнализации в двух диапазонах;

· прием индивидуального вызова по номеру поезда и локомотива, а также прием группового вызова;

· прием информации об условных, безусловных, зависимых и независимых точках пути;

· индикация приема сигнала “Остановка”;

· переход радиостанции в режим “Прием” основного канала ГМВ из “Дежурного приема” при снятии микротелефонной трубки;

· служебная связь между кабинами локомотива;

· дублирование ответственной телекодовой информации синтезированным голосом;

· передача информации о проникновении в локомотив и сигналов пожарной тревоги;

· автоматическое резервирование блоков питания и автоматики в диапазоне ГМВ;

· автоматическая регулировка громкости по уровню шума, окружающего основной пульт.

3.3. Motorola P-080:

Портативная радиостанция Motorola P-080 предназначена для организации связи между группами в условиях отсутствия телефонной сети или её недостаточной безопасности. Радиостанцию можно настраивать под свои нужды: добавлять необходимые функции на «горячие» клавиши и убирать ненужные. Также присутствует функция обработки речи, служащая для шумоподавления и улучшения качества связи.

Таблица 4.

Технические характеристики

№ п/п	Характеристика	Диапазон МВ
1	Рабочий диапазон, МГц	136-174
2	Мощность передатчика, Вт	1 / 5
3	ЧМ помехи и шум, дБ	-40
4	Уровень побочных излучений, дБм	-66
5	Шаг частот, кГц	12,5 /20 / 25
6	Чувствительность приемника, мкВ	0,25
7	Избирательность по соседнему каналу, дБ	60 при шаге частот 12.5 кГц 70 при шаге частот 25 кГц
8	Номинальная звуковая мощность, Вт	0,5
9	Напряжение питания, В	7,5
10	Габаритные размеры, мм	137 х 57,5 х 37,5
11	Масса, г	429

Радиостанция предназначена для связи:

· составителя с дежурным по станции (ДСП) или с дежурным по сортировочной горке (ДСПГ);

· работников, выполняющих технический осмотр вагонов, с пунктом технического осмотра (ПТО);

· работников, выполняющих коммерческий осмотр вагонов, с пунктом коммерческого осмотра (ПКО);

· руководителя ремонтно-восстановительных работ с сигналистами, машинистами локомотивов, диспетчером и другими абонентами сети ремонтно-оперативной радиосвязи (РОРС);

· помощника машиниста при его выходе из кабины локомотива с машинистом;

· других абонентов сетей СРС и РОРС.

4. Краткое описание используемых в радиосетях стационарных и возимых антенн

4.1. Стационарные антенны

4.1.1. D2 VHF:

Таблица 5.

Технические характеристики

Тип антенны	Петлевой вибратор Пистолькорса
Диаграмма направленности	Эллипсоидальная
Рабочий диапазон, МГц	136-174
КСВ, не хуже	1,5
Усиление OMNI, дБ	5,15
Усиление OFFSET, дБ	8,15
Входное сопротивление, Ом	50
Допустимая мощность, Вт	400
Масса, кг	5,2
Высота в сборе, м	2,1
Диапазон рабочих температур, °С	от -50 до +50

4.1.2. DP4 VHF:

Таблица 6.

Технические характеристики

Тип антенны	Петлевой вибратор Пистолькорса
Диаграмма направленности	Эллипсоидальная
Рабочий диапазон, МГц	150-174
КСВ, не хуже	1,5
Усиление OFFSET, дБ	11,15
Входное сопротивление, Ом	50
Допустимая мощность, Вт	400
Масса, кг	6
Высота в сборе, м	4,4
Диапазон рабочих температур, °С	от -50 до +50

4.1.3. F2 VHF (LM):

Таблица 7.

Технические характеристики

Тип антенны	Коллинеарная
Диаграмма направленности	Круговая
Рабочий диапазон, МГц	146-158
КСВ, не хуже	1,5
Усиление, дБ	5,15
Входное сопротивление, Ом	50
Допустимая мощность, Вт	400
Масса, кг	7,45
Высота в сборе, м	3,16
Диапазон рабочих температур, °С	от -50 до +50

4.1.4. АС-3/2М:

Таблица 8.

Технические характеристики

Тип антенны	Пятиэлементный «волновой канал»
Диаграмма направленности	Однонаправленная
Рабочий диапазон, МГц	151-156
КСВ, не хуже	1,6
Усиление, дБ	9
Входное сопротивление, Ом	50
Допустимая мощность, Вт	80
Масса, кг	4
Высота в сборе, м	1,97
Диапазон рабочих температур, °С	от -50 до +50

4.2. Возимые антенны

4.2.1. LA-156:

Таблица 9.

Технические характеристики

Тип антенны	Локомотивная четвертьволновая низкопрофильная
Диаграмма направленности	Круговая
Рабочий диапазон, МГц	150-156
КСВ, не хуже	1,5
Усиление OFFSET, дБ	2,15
Входное сопротивление, Ом	50
Допустимая мощность, Вт	300
Масса, кг	0,9
Высота в сборе, м	0,215
Диапазон рабочих температур, °С	от -50 до +50

5. Результаты расчетов

Перед выполнением всех пунктов расчета необходимо с помощью функции калькулятора расстояний между антеннами определить расстояния между стационарными и возимыми/носимыми радиостанциями. Это расстояние и будет определять минимальную дальность радиосвязи, которую необходимо обеспечить.

5.1. Определение высот установки антенн

Определение высоты установки антенны стационарной радиостанции ДСЦ, требуемой для обеспечения надежной радиосвязи с возимой и носимой радиостанцией на расстоянии 2393 м.

Радиостанция стационарная Дежурного по станции – радиостанция РС-46МЦ, мощность 12 Вт. Направленная антенна DP4 VHF (G=11,15 дБ) соединена с радиостанцией фидером длиной l=15 м с удельным затуханием α=0,15 дБ/м.

Радиостанция возимая Маневрового локомотива – радиостанция РВ-1.1М, мощность 8 Вт. Ненаправленная локомотивная антенна LA-153 (G=2,15 дБ) соединена с радиостанцией фидером длиной l=5 м с удельным затуханием α=0,15 дБ/м.

Радиостанция носимая Маневрового обходчика – радиостанция Motorola P-080, мощность 6 Вт. Используется ненаправленная антенна РН (G=-2 дБ), длина фидера настолько мала, что затухания в нем не учитываются.

A. Канал РС -> РВ

u₂^`=u_2min+В_ф+ В_л+В_к-В_и+В_м-G_рс-G_рв=

=14+(15*0,15+5*0,15)+9+8-(-7,2)+0,0-11,15-2,15=27,9 дБ

B. Канал РВ -> РС

u₂^`=u_2min+В_ф+ В_л+В_к-В_и+В_м-G_рс-G_рн=

=14+(15*0,15+5*0,15)+9+8-(-7,2)+1,76-11,15-2,15=29,66 дБ

C. Канал РС -> РН

u₂^`=u_2min+В_ф+ В_л+В_к-В_и+В_мрс-G_рс-G_рв=

=14+(15*0,15)+0+8-(-7,2)+0,0-11,15+2=22,3 дБ

D. Канал РН -> РС

u₂^`=u_2min+В_ф+ В_л+В_к-В_и+В_мрс-G_рс-G_рв=

=14+(15*0,15)+0+8-(-7,2)+3,01-11,15+2=25,31 дБ

Исходя из соображений, что передача сигнала будет происходить во всех четырех направлениях, выбираем большее значение.

С помощью специальной функции в калькуляторе в программе СРС ЦСС при попытке вычислить произведение высот антенн (h_рс*h_рв) выводится сообщение «Введенные данные находятся вне области определения функции». Из графика зависимости u₂^{`</sup>=f(r) по известным значениям r=2393м и u<sub>2</sub><sup>`}=25,31дБ найти значение произведения высот невозможно, т.к. соответствующая точка лежит ниже кривых.

При расчетах программой СРС ЦСС с помощью задания задачи определения высот установки антенн радиостанций получаем наибольшее значение 2,63 м в канале РН->РС.

Рис.1. Расчет произведения высот установки антенн.

Рис. 2. Протокол решения задачи нахождения высот установки антенн в канале связи РС-РВ в программе СРС ЦСС.

Рис. 3. Протокол решения задачи нахождения высот установки антенн в канале связи РС-РН в программе СРС ЦСС.

5.2. Расчет дальности радиосвязи

Найдем дальность действия радиосвязи ДСЦ с возимой и носимой радиостанцией.

Радиостанция стационарная Дежурного по станции – радиостанция РС-46МЦ, мощность 12 Вт. Направленная антенна DP4 VHF (G=11,15 дБ) соединена с радиостанцией фидером длиной l=15 м с удельным затуханием α=0,15 дБ/м.

Радиостанция возимая Маневрового локомотива – радиостанция РВ-1.1М, мощность 8 Вт. Ненаправленная локомотивная антенна LA-153 (G=2,15 дБ) соединена с радиостанцией фидером длиной l=5 м с удельным затуханием α=0,15 дБ/м.

Радиостанция носимая Маневрового обходчика – радиостанция Motorola P-080, мощность 6 Вт. Используется ненаправленная антенна РН (G=-2 дБ), длина фидера настолько мала, что затухания в нем не учитываются.

A. Канал РС -> РВ

u₂=u2_min+В_ф+В_к+В_л-В_и+В_м+-G_рс-G_рн=

=14+(15*0,15+5*0,15)+8+9-(-7,2)+0-11,15-2,15=27,9 дБ

B. Канал РВ -> РС

u₂=u2_min+В_ф+В_к+В_л-В_и+В_м+-G_рс-G_рн=

=14+(15*0,15+5*0,15)+8+9-(-7,2)+1,76-11,15-2,15=29,66 дБ

C. Канал РС -> РН

u₂= u2_min+В_ф+В_к-В_и+В_м+В_h+В_рн-G_рс-G_рн=

=14+(15*0,15+0)+8-(-7,2)+0+0,92+0-11,15-(-2) =23,22 дБ

D. Канал РН -> РС

u₂= u2_min+В_ф+В_к-В_и+В_м+В_h+В_рн-G_рс-G_рн=

=14+(15*0,15+0)+8-(-7,2)+3,01+0,92+0-11,15-(-2) =26,23 дБ

С помощью специальной функции в калькуляторе в программе по известным величинам u₂^`=26,23 дБ и h*h=25 м² находим дальность уверенной радиосвязи: r=6,232 км. С учетом того, что максимальное удаление РВ/РН от РС в сети ДСЦ равно 2,393 км, такая дальность радиосвязи удовлетворяет требованиям.

Рис. 4. Расчет дальности радиосвязи.

Рис. 5. Протокол решения задачи расчета дальности радиосвязи в канале связи РС-РВ в программе СРС ЦСС.

Рис. 6. Протокол решения задачи расчета дальности радиосвязи в канале связи РС-РН в программе СРС ЦСС.

5.3. Расчет координационного расстояния

Найдем минимально допустимое расстояние между стационарными радиостанциями, работающими на одной и той же частоте, при котором они не будут оказывать друг на друга мешающее влияние.

Радиостанция стационарная Диспетчера ОТК – радиостанция РС-46МЦ, мощность 12 Вт. Направленная антенна DP4 VHF (G=11,15 дБ) соединена с радиостанцией фидером длиной l=15 м с удельным затуханием α=0,15 дБ/м. Допустимая вероятность превышения помехой на входе приемника допустимого уровня – 5%. Уровень срабатывания шумоподавителя u_{2мешдоп}=0,3 мкВ.

Радиостанция Диспетчера Депо 1 – стационарная радиостанция РС-46МЦ, мощность 12 Вт. Однонаправленная антенна АС-3/2М (G=9 дБ), установленная на высоте 15 м, соединена с радиостанцией фидером длиной l=15 м с удельным затуханием α=0,15 дБ/м. Допустимая вероятность превышения помехой на входе приемника допустимого уровня – 5%. Уровень срабатывания шумоподавителя u_{2мешдоп}=0,3 мкВ.

u₂^`=В_м-В_и+В_ф-G_рс1-G_рс2+u_{2мешдоп}=

=0-4+(15*0,15+15*0,15)-11,15-9+(-10,46)=-30,11дБ,

где u_{2мешдоп}=20lg(U_шп/1мкВ). При U_шп=0,3 мкВ u_{2мешдоп}=-10,46 дБ.

По найденному значению u₂^`=-30,11 дБ и произведению высот антенн h*h=225м² с помощью калькулятора функций находим значение координационного расстояния r=100,0 км.

Найденное значение координационного расстояния больше фактического пространственного разноса между радиостанциями (равное 0,749км). Работа радиостанций на заданном расстоянии без применения мер защиты от помех (смена частоты одной из радиостанций, уменьшение мощности и др.) недопустима.

Рис. 7. Расчет координационного расстояния.

Рис. 8. Протокол решения задачи расчета координационного расстояния в программе СРС ЦСС.

Таким образом, последовательно выполняя пункты 5.1, 5.2, 5.3 для всех радиостанций можно найти такие мощности передатчиков и высоты антенн, чтобы дальность уверенного приема была больше фактического расстояния между радиостанциями. Далее всем сетям нужно будет задать радиочастоты, таким образом, чтобы избежать помех.

Таблица 10.

Сводная таблица дальности связи в сетях СРС

Канал между РС и РВ(РН)	Фактическое расстояние, м	Дальность радиосвязи		Мощность передатчика РС, Вт	Высота установки антенны, м
		РС->РВ(РН), км	РВ(РН)->РС, км
ДСПГ	284	8,47 (6,24)	7,65 (5,24)	12	15
ДСПП	1109	8,88 (6,54)	8,04 (5,51)	12	15
ДСПФ	563	8,88 (6,54)	8,04 (5,51)	12	15
ДСПО	832	7,11 (5,24)	6,39 (4,36)	12	15
ПТО ПП	1109	6,54	5,51	12	15
ПКО ПП	1109	6,54	5,51	12	15
ПТО ПО	832	5,24	4,36	12	15
ПКО ПО	832	5,24	4,36	12	15
ОТК	2393	7,35	6,23	12	15
Депо 1	1846	8,88	8,04	12	15
Депо 2	832	7,11	6,39	12	15
ДСЦ	2393	9,96 (7,35)	9,07 (6,23)	12	15

5.4. Расчет МНЧР и МНПР между антеннами радиостанций для исключения помех блокирования

Проверка обеспечения МНЧР для исключения помех блокирования между антеннами радиостанций Диспетчера ОТК и Диспетчера Депо 1.

Радиостанция стационарная Диспетчера ОТК – радиостанция РС-46МЦ, мощность 12 Вт. Направленная антенна DP4 VHF (G=11,15 дБ) соединена с радиостанцией фидером длиной l=15 м с удельным затуханием α=0,15 дБ/м. Радиостанция работает на частоте 152,65 МГц.

Радиостанция Диспетчера Депо 1 – стационарная радиостанция РС-46МЦ, мощность 12 Вт. Однонаправленная антенна АС-3/2М (G=9 дБ), установленная на высоте 15 м, соединена с радиостанцией фидером длиной l=15 м с удельным затуханием α=0,15 дБ/м. Радиостанция работает на частоте 152,85 МГц.

Фактическое расстояние между радиостанциями 807 м. По найденному значению фактического расстояния и произведению высот антенн h*h=225 м² из графика зависимости u2`=f(r) определяется значение уровня сигнала u2`=77,39 дБ.

Определяем уровень сигнала от мешающей радиостанции u_2меш на входе приемника:

u_2меш=u₂^`-В_ф+В_и-В_м+G_рс1+G_рс2=

=77,39-(15*0,15+15*0,15)+(-7,2)-0+11,15+9=85,84 дБ

Далее определяем допустимый уровень мешающего сигнала на входе приемника:

u_{2меш доп}^`= u_2меш- u_2min=85,84-14=71,84 дБ

По найденным значениям u_{2меш доп}^` из графика зависимости

u_{2меш доп}^`(|Δf|) определим искомое значение МНЧР, равное 0,025 МГц.

Фактический частотный разнос между частотами радиостанций Диспетчера ОТК и Диспетчера Депо 1, составляющий 0,200 МГц, превышает расчетное МНЧР. Таким образом, ЭМС по блокированию между этими радиостанциями обеспечена. Аналогично выполняется расчет для других пар радиостанций.

Проверка обеспечения МНПР для исключения помех блокирования между антеннами радиостанций Диспетчера ОТК и Диспетчера Депо 1.

Исходные данные для расчета аналогичны предыдущему примеру.

По заданному значению частотного разноса, равному 0,200МГц, из графика u_{2меш доп}^{`</sup>(|Δf|) определяется значение допустимого уровня мешающего сигнала на входе приемника u<sub>2меш доп</sub><sup>`}=93 дБ.

Далее определяется величина u₂^`:

u₂^{`</sup>= u<sub>2меш доп</sub><sup>`}+ u_2min+В_ф-В_и+В_м-G_рс1-G_рс2=

=93+14+(15*0,15+15*0,15)-7,2+0-11,15-9=84,15 дБ

По найденным значениям u₂^{`</sup>=84,15 дБ и произведению высот антенн h*h=225 м<sup>2</sup> из графика зависимости u<sub>2</sub><sup>`}=f(r) определим, что величина МНПР равна около 300 м.

Фактический пространственный разнос между антеннами радиостанций Диспетчера ОТК и Диспетчера Депо 1, составляющий 807 м, превышает расчетное значение МНПР (300 м). Таким образом, ЭМС по блокированию между радиостанциями ДСПП1 и ДСПГ обеспечена. Аналогично выполняется расчет для других пар радиостанций.

Рис. 9. Протокол решения задачи расчета МНЧР и МНПР в программе СРС ЦСС.

5.5. Расчет минимально необходимых пространственных разносов для работы радиостанций на интермодуляционно-несовместимых частотах

Проверка возможности работы радиостанций ДСПГ, ПКО ПП и Депо 2 на интермодуляционно-несовместимых частотах соответственно 151,725 МГц, 153,475 МГц и 155,225 МГц.

Стационарная радиостанция ДСПГ – радиостанция РС-46МЦ, мощность 12 Вт. Направленная антенна D2 VHF (G=8,15 дБ), установленная на высоте 15 м, соединена с радиостанцией фидером длиной l=15 м с удельным затуханием α=0,15 дБ/м.

Стационарная радиостанция ПКО ПП – радиостанция РС-46МЦ, мощность 12 Вт. Направленная антенна АС-3/2М (G=9 дБ), установленная на высоте 15 м, соединена с радиостанцией фидером длиной l=15 м с удельным затуханием α=0,15 дБ/м.

Стационарная радиостанция Депо 2 – радиостанция РС-46МЦ, мощность 12 Вт. Ненаправленная антенна F2 VHF (LM) (G=5,15 дБ), установленная на высоте 15 м, соединена с радиостанцией фидером длиной l=15 м с удельным затуханием α=0,15 дБ/м.

Влиянию интермодуляционных помех вида 2f₁-f₂=f₃ могут быть подвержены частоты 151,725 МГц и 155,225 МГц. Для исключения мешающего влияния необходимо обеспечить защиту обеих радиостанций. Защита может быть осуществлена выносом на расстояние МНПР каждой радиостанции.

Рассчитаем требуемое значение МНПР для трех вариантов выноса радиостанции.

1) Вынос радиостанции ПКО ПП:

Расстояние между ДСПГ и Депо 2 равно 1971м и этому расстоянию соответствует u2`=62,2 дБ.

Значение уровня мешающего сигнала на входе защищаемой радиостанции:

u_2меш1=u₂^`-В_ф+В_и-В_м+G_рс1+G_рс2=62,2-4,5+4-0+7,64+5,15=74,49 дБ

Значение допустимого уровня помехи от радиостанции ПКО ПП на входе радиостанций ДСПГ и Депо 2:

u_2меш2=2u_{2меш доп} - u_2меш1=2*70-74,49=65,51 дБ

Уровень сигнала от радиостанции ПКО ПП на входе радиостанции ДСПГ:

u_{2(пкопп-дспг)}^`= u_2меш2+В_ф-В_и+В_м-G_рс1-G_рс2=

=65,51+4,5-4+0-2,99+4,02=67,04 дБ

Уровень сигнала от радиостанции ПКО ПП на входе радиостанции Депо 2:

u_{2(пкопп-депо2)}^`= u_2меш2+В_ф-В_и+В_м-G_рс1-G_рс2=

=65,51+4,5-4+0+6,14-5,15=67 дБ

Из графика u₂^`=f(r) значение МНПР_{(пкопп-дспг)}=1454 м, а значение МНПР_{(пкопп-депо2)}=1457 м.

2) Вынос радиостанции Депо 2:

Расстояние между ДСПГ и ПКО ПП равно 1311м и этому расстоянию соответствует u₂^`=69,05 дБ.

Значение уровня мешающего сигнала на входе защищаемой радиостанции:

u_2меш1=u₂^`-В_ф+В_и-В_м+G_рс1+G_рс2=69,05-4,5+4-0+2,99-4,02=67,52 дБ

Значение допустимого уровня помехи от радиостанции Депо 2 на входе радиостанции ДСПГ:

u_2меш2=2u_{2меш доп} - u_2меш1=70*2-67,52=72,48 дБ

Уровень сигнала от радиостанции Депо 2 на входе радиостанции ДСПГ:

u_{2(депо2-дспг)}^`= u_2меш2+В_ф-В_и+В_м-G_рс1-G_рс2=

=72,48+4,5-4+0-7,64-5,15=60,19 дБ

Из графика u₂^`=f(r) с учетом произведения высот антенн (225м²) значение МНПР_{депо2-дспг} равно 2236 м.

Для защиты от помех радиостанции Депо 2 примем найденное значение МНПР_{депо2-пкопп} =2236 м за исходную величину.

u_{2(депо2-дспг)}^`=60,24 дБ

u_2меш1=u₂^`-В_ф+В_и-В_м+G_рс1+G_рс2=60,24-4,5+4-0+7,64+5,15=72,53 дБ

Значение допустимого уровня помехи от радиостанции ПКО ПП на входе радиостанции Депо 2:

u_2меш2=2u_{2меш доп} - u_2меш1=70*2-72,53=67,47 дБ

Уровень сигнала от радиостанции ПКО ПП на входе радиостанции Депо 2:

u_{2(пкопп-депо2)}^`= u_2меш2+В_ф-В_и+В_м-G_рс1-G_рс2=

=67,47+4,5-4+0+6,14-5,15=68,96 дБ

Из графика u₂^`=f(r) с учетом произведения высот антенн (225м²) значение МНПР_{пкопп-депо2} равно 1305 м.

3) Вынос радиостанции ДСПГ:

Расстояние между ПКО ПП и Депо 2 равно 3272 м и этому расстоянию соответствует u₂^`=54,62 дБ.

Значение уровня мешающего сигнала на входе защищаемой радиостанции:

u_2меш1=u₂^`-В_ф+В_и-В_м+G_рс1+G_рс2=54,62-4,5+4-0-6,14+5,15=53,13 дБ

Значение допустимого уровня помехи от радиостанции ДСПГ на входе радиостанции Депо 2:

u_2меш2=2u_{2меш доп} - u_2меш1=70*2-53,13=86,87 дБ

Уровень сигнала от радиостанции ДСПГ на входе радиостанции Депо2:

u_{2(дспг-депо2)}^`= u_2меш2+В_ф-В_и+В_м-G_рс1-G_рс2=

=86,87+4,5-4+0-7,64-5,15=74,58 дБ

Из графика u₂^`=f(r) с учетом произведения высот антенн (225м²)значение МНПР_{дспг-депо2} равно 962 м.

Для защиты от помех радиостанции ДСПГ примем найденное значение МНПР_{дспг-депо2} =962 м за исходную величину.

u_{2(депо2-дспг)}^`=74,45 дБ

u_2меш1=u₂^`-В_ф+В_и-В_м+G_рс1+G_рс2=74,45-4,5+4-0+7,64+5,15=86,74 дБ

Значение допустимого уровня помехи от радиостанции ПКО ПП на входе радиостанции ДСПГ:

u_2меш2=2u_{2меш доп} - u_2меш1=70*2-86,74=53,26 дБ

Уровень сигнала от радиостанции ПКО ПП на входе радиостанции ДСПГ:

u_{2(пкопп-дспг)}^`= u_2меш2+В_ф-В_и+В_м-G_рс1-G_рс2=

=53,26+4,5-4+0-2,99+4,02=54,79 дБ

Из графика u₂^`=f(r) с учетом произведения высот антенн (225м²) значение МНПР_{пкопп-дспг} равно 3226 м.

Таблица 11.

Значения МНПР, требуемые для использования интермодуляционно-несовместимых частот

Выносимое РЭС	РЭС	Заданный разнос, м	МНПР, м	Вывод об обеспечении ЭМС РЭС
ДСПГ	ПКО ПП	1311	3226	Не обеспечена
	Депо 2	1971	962	Обеспечена
ПКО ПП	ДСПГ	1311	1454	Не обеспечена
	Депо 2	3272	1457	Обеспечена
Депо 2	ДСПГ	1971	2236	Не обеспечена
	ПКО ПП	3272	1305	Обеспечена

Вывод: анализ результатов расчета МНПР, приведенных в п.5.5, показывает, что для работы радиостанций ДСПГ, ПКО ПП и Депо 2 на интермодуляционно-несовместимых частотах требуется вынести одну из радиостанций на расстояние минимум 1454 м.

5.6. Формирование плана частот сетей станционной радиосвязи

План частот формируется последовательным присвоением стационарным радиостанциям станционной связи частот из допустимого перечня частот. При этом после присвоения частот каждой следующей радиостанции проверяется обеспечение ЭМС РЭС по блокированию и интермодуляционной совместимости. Необходимые расчеты выполняются в рамках расчетных задач пп. 5.4 и 5.5, примеры решения которых описаны выше. В случае если по результатам расчета присвоение частоты приводит к возникновению помех, частоту следует заменить на другую.

Таким образом, возможный вариант частотного плана сетей СРС на рассматриваемой сортировочной станции приведен в таблице 12.

Таблица 12.

План частот сетей станционной радиосвязи

Сеть связи	Частота, МГц
ДСПГ	151,725 (1 канал)
ДСПП	151,750 (2 канал)
ДСПФ	151,950 (10 канал)
ДСПО	152,075 (15 канал)
ПТО ПП	152,375 (27 канал)
ПКО ПП	153,475 (71 канал)
ПТО ПО	152,475 (31 канал)
ПКО ПО	152,625 (37 канал)
ОТК	152,650 (38 канал)
Депо 1	152,850 (46 канал)
Депо 2	152,950 (50 канал)
ДСЦ	153,375 (67 канал)

Рис. 10. План частот сетей станционной радиосвязи в программе СРС ЦСС.

Вывод

В данном курсовом проекте была проведена работа по расчету сети станционной радиосвязи для обслуживания и обеспечения бесперебойного и безопасного функционирования сортировочной станции «Минск-сортировочный», находящейся в городе Минск, Республика Беларусь.

В процессе работы расчетным путем и программным способом в прикладном ПО «СРС ЦСС», разработанным специалистами отделения Беспроводных коммуникаций кафедры «Электрическая связь» ПГУПС, были успешно решены поставленные задачи, а именно:

ü Определена высота установки антенны каждой радиостанции;

ü Определена дальность радиосвязи для всех сетей;

ü Определено координационное расстояние;

ü Произведен расчет МНЧР и МНПР для исключения помех блокирования;

ü Произведен учебный расчет МНПР для работы трех радиостанций на интермодуляционно-несовместимых частотах;

ü Сформирован частотный план радиосетей с обеспечением интермодуляционной совместимости.

Кроме того, непосредственно во время решения вопросов планирования сетей СРС было выбрано оборудование для данных радиосетей, включающее: стационарные, возимые и носимые радиостанции и антенны для них.

Итогом выполненного курсового проекта стал частотный план для выбранной в п.1 сортировочной станции, состоящий из 12 частотных каналов для 12 радиосетей, который отображен в таблице 12.

Библиографический список

1. Расчет сетей станционной радиосвязи. Методические указания к выполнению курсовой работы./Составил Д.Н.Роенков. – СПб.: ПГУПС, 2011. – 61с.

2. Правила организации и расчета сетей станционной радиосвязи открытого акционерного общества «Российские железные дороги».

3. Программа расчета сетей станционной радиосвязи.

4. Ваванов Ю.В., Комягин А.Л. и др. Радиотехнические системы железнодорожного траспорта. – М.: Транспорт, 1991.

5. Дагаева Н.Х., Клеванский Ю.И. Радиосвязь на железнодорожном транспорте. – М.: Транспорт, 1991.

6. Ваванов Ю.В. Технологическая железнодорожная радиосвязь. – М.: Транспорт, 1985.

7. Головин Э.С. Мультипликативные помехи в сетях транспортной радиосвязи. – М.: Транспорт, 1984.

Приложение А

Рис. А1. Расчет матрицы ЭМС РЭС по блокированию в программе СРС ЦСС.

Приложение Б

Проверка возможности работы радиостанций ДСПГ, ПКО ПП и Депо 2 на интермодуляционно-несовместимых частотах соответственно 151,725 МГц, 153,475 МГц и 155,225 МГц.

Для обеспечения работы радиостанций на интермодуляционно-несовместимых частотах были получены значения МНПР для заданных радиостанций в п.5.5. Анализ результатов расчета МНПР показал, что для работы радиостанций ДСПГ, ПКО ПП и Депо 2 на интермодуляционно-несовместимых частотах требуется вынести одну из радиостанций на расстояние минимум 1454 м.

Изменив координаты размещения антенны радиостанции Депо 2 было обеспечено расстояние между ней и антенной радиостанции ДСПГ равное 2381 м, что должно было позволить работать радиостанциям ДСПГ, ПКО ПП и Депо 2 на интермодуляционно-несовместимых частотах без взаимного мешающего воздействия. Приведем расчет для изменившихся условий размещения и докажем обеспечение ЭМС выбранных РЭС.

1) Вынос радиостанции ПКО ПП:

Расстояние между ДСПГ и Депо 2 равно 2381 м и этому расстоянию соответствует u2`=59,29 дБ.

Значение уровня мешающего сигнала на входе защищаемой радиостанции:

u_2меш1=u₂^`-В_ф+В_и-В_м+G_рс1+G_рс2=59,29-4,5+4-0+7,84+5,15=71,78 дБ

Значение допустимого уровня помехи от радиостанции ПКО ПП на входе радиостанций ДСПГ и Депо 2:

u_2меш2=2u_{2меш доп} - u_2меш1=2*70-71,78=68,22 дБ

Уровень сигнала от радиостанции ПКО ПП на входе радиостанции ДСПГ:

u_{2(пкопп-дспг)}^`= u_2меш2+В_ф-В_и+В_м-G_рс1-G_рс2=

=68,22+4,5-4+0-2,99+4,02=69,75 дБ

Уровень сигнала от радиостанции ПКО ПП на входе радиостанции Депо 2:

u_{2(пкопп-депо2)}^`= u_2меш2+В_ф-В_и+В_м-G_рс1-G_рс2=

=68,22+4,5-4+0+5,85-5,15=69,42 дБ

Из графика u₂^`=f(r) значение МНПР_{(пкопп-дспг)}=1250 м, а значение МНПР_{(пкопп-депо2)}=1272 м.

2) Вынос радиостанции Депо 2:

Расстояние между ДСПГ и ПКО ПП равно 1311м и этому расстоянию соответствует u₂^`=69,05 дБ.

Значение уровня мешающего сигнала на входе защищаемой радиостанции:

u_2меш1=u₂^`-В_ф+В_и-В_м+G_рс1+G_рс2=69,05-4,5+4-0+2,99-4,02=67,52 дБ

Значение допустимого уровня помехи от радиостанции Депо 2 на входе радиостанции ДСПГ:

u_2меш2=2u_{2меш доп} - u_2меш1=70*2-67,52=72,48 дБ

Уровень сигнала от радиостанции Депо 2 на входе радиостанции ДСПГ:

u_{2(депо2-дспг)}^`= u_2меш2+В_ф-В_и+В_м-G_рс1-G_рс2=

=72,48+4,5-4+0-7,84-5,15=59,99 дБ

Из графика u₂^`=f(r) с учетом произведения высот антенн (225м²) значение МНПР_{депо2-дспг} равно 2267 м.

Для защиты от помех радиостанции Депо 2 примем найденное значение МНПР_{депо2-пкопп} =2267 м за исходную величину.

u_{2(депо2-дспг)}^`=60,03 дБ

u_2меш1=u₂^`-В_ф+В_и-В_м+G_рс1+G_рс2=60,03-4,5+4-0+7,84+5,15=72,52 дБ

Значение допустимого уровня помехи от радиостанции ПКО ПП на входе радиостанции Депо 2:

u_2меш2=2u_{2меш доп} - u_2меш1=70*2-72,52=67,48 дБ

Уровень сигнала от радиостанции ПКО ПП на входе радиостанции Депо 2:

u_{2(пкопп-депо2)}^`= u_2меш2+В_ф-В_и+В_м-G_рс1-G_рс2=

=67,48+4,5-4+0+5,85-5,15=68,68 дБ

Из графика u₂^`=f(r) с учетом произведения высот антенн (225м²) значение МНПР_{пкопп-депо2} равно 1325 м.

3) Вынос радиостанции ДСПГ:

Расстояние между ПКО ПП и Депо 2 равно 3685 м и этому расстоянию соответствует u₂^`=52,81 дБ.

Значение уровня мешающего сигнала на входе защищаемой радиостанции:

u_2меш1=u₂^`-В_ф+В_и-В_м+G_рс1+G_рс2=52,81-4,5+4-0-5,85+5,15=51,61 дБ

Значение допустимого уровня помехи от радиостанции ДСПГ на входе радиостанции Депо 2:

u_2меш2=2u_{2меш доп} - u_2меш1=70*2-51,61=88,39 дБ

Уровень сигнала от радиостанции ДСПГ на входе радиостанции Депо2:

u_{2(дспг-депо2)}^`= u_2меш2+В_ф-В_и+В_м-G_рс1-G_рс2=

=88,39+4,5-4+0-7,84-5,15=75,9 дБ

Из графика u₂^`=f(r) с учетом произведения высот антенн (225м²) значение МНПР_{дспг-депо2} равно 892 м.

Для защиты от помех радиостанции ДСПГ примем найденное значение МНПР_{дспг-депо2} =892 м за исходную величину.

u_{2(депо2-дспг)}^`=75,73 дБ

u_2меш1=u₂^`-В_ф+В_и-В_м+G_рс1+G_рс2=75,73-4,5+4-0+7,84+5,15=88,22 дБ

Значение допустимого уровня помехи от радиостанции ПКО ПП на входе радиостанции ДСПГ:

u_2меш2=2u_{2меш доп} - u_2меш1=70*2-88,22=51,78 дБ

Уровень сигнала от радиостанции ПКО ПП на входе радиостанции ДСПГ:

u_{2(пкопп-дспг)}^`= u_2меш2+В_ф-В_и+В_м-G_рс1-G_рс2=

=51,78+4,5-4+0-2,99+4,02=53,31 дБ

Из графика u₂^`=f(r) с учетом произведения высот антенн (225м²) значение МНПР_{пкопп-дспг} равно 3563 м.

Таблица 11.

Значения МНПР, требуемые для использования интермодуляционно-несовместимых частот

Выносимое РЭС	РЭС	Заданный разнос, м	МНПР, м	Вывод об обеспечении ЭМС РЭС
ДСПГ	ПКО ПП	1311	3563	Не обеспечена
	Депо 2	3685	892	Обеспечена
ПКО ПП	ДСПГ	1311	1250	Обеспечена
	Депо 2	3685	1272	Обеспечена
Депо 2	ДСПГ	3685	2267	Обеспечена
	ПКО ПП	3272	1325	Обеспечена

Вывод: анализ результатов расчета МНПР показывает, что ЭМС обеспечена целиком и полностью для радиостанций ПКО ПП и Депо 2, но не обеспечен для пары радиостанций ДСПГ-ПКО ПП. Однако стоит учитывать, что антенны пораженных радиостанций разнесены на такой расстояний, при котором не будут испытывать влияния рабочих интермодуляционно-несовместимых частот друг на друга, а значит что все три рассматриваемые радиостанции могут работать на этих частотах и не оказывать мешающего воздействия друг на друга.

Рис. Б2. Расчет ЭМС на интермодуляционно-несовместимых частотах в программе СРС ЦСС