9.1. Общие сведения о кабелях и кабельных линиях
9.1. Общие сведения о кабелях и кабельных линиях
Кабелем называется совокупность нескольких проводников, заключённых в общую защитную оболочку.
Изолированные проводника называются жилами кабеля. Жилы кабеля используются для образования электрических цепей, по которым передаются электрические сигналы и осуществляется питание устройств АТиС.
Защитная оболочка из пластмассы или металла предохраняет изоляцию жил от воздействия сырости и влаги.
Для защиты кабеля от механических повреждений поверх оболочки может быть наложен металлический броневой покров.
Повышенная защищённость жил кабеля позволяет прокладывать его в любых условиях - на открытом воздухе, под землёй, под водой. В зависимости от способа прокладки кабели делят на воздушные, подземные и подводные.
На железнодорожном транспорте преимущественное применение находят подземные кабели.
Подводные кабельные линии применяются только в качестве вставок в кабельные воздушные линии связи и высоковольтно-сигнальные линии автоблокировки при пересечении ими водных преград.
Воздушные кабельные линии на железнодорожном транспорте находят весьма ограниченное применение на небольших кабельных сетях местной телефонной связи некоторых железнодорожных станций.
Кабельные заводы поставляют кабель на деревянных кабельных барабанах. Длина кабеля, навитого на барабан, называется строительной длиной. В зависимости от типа и размеров сечения кабеля она изменяется от 125м до 1000м.
При прокладке кабеля приходится соединять между собой строительные длины, подключать жилы кабеля к аппаратуре, укреплять кабель на трассе, делать от него ответвления.
Детали и устройства, которые используются для производства этих работ, называются кабельной арматурой.
В состав кабельной арматуры входят:
- металлические и пластмассовые соединительные муфты для герметического соединения жил и оболочек кабеля;
- кабельные боксы;
- кабельные ящики, служащие для герметичной оконечной разделки кабельных жил;
- разветвительные муфты, позволяющие подключить к кабелю с большим числом жил несколько кабелей с меньшим числом жил;
- стальные оцинкованные скобы для закрепления кабеля на столбе или стене здания и т.д.
- пупиновские катушки и ящики;
- согласующие автотрансформаторы и т.д.
Кабельные ящики устанавливают на столбах - кабельных опорах, кабельные боксы монтируют в кабельных будках и шкафах. Иногда в городах и крупных железнодорожных узлах подземные кабели прокладывают в трубах (канализации) и устраивают колодцы и шахты для монтажа и для наблюдения за кабелем. Все эти устройства называют кабельными сооружениями.
Проложенный кабель в совокупности с арматурой и кабельными сооружениями образует кабельную линию.
Кабельные линии, проложенные в пределах крупных железнодорожных узлов, станций или городов, связанные между собой в определённую систему, называются местными кабельными сетями.
Внутри одного железнодорожного узла может существовать несколько независимых кабельных сетей:
- местная телефонная сеть;
- сеть стрелочных приводов;
- сеть, питающая рельсовые цепи и т.д.
На местных сетях используют кабели - местные телефонные, сигнальные, контрольные и т.д., рассчитанные на передачу сигналов и энергии на сравнительно небольшие расстояния.
Кабельные линии находят всё более широкое применение на железнодорожном транспорте.
Местные сети А.,Т. и С. делаются только кабельными. На участках железной дороги с электротягой переменного тока все виды железнодорожной связи и цепи А и Т осуществляются по кабелям.
Железнодорожные кабельные линии в зависимости от назначения можно разделить на три группы:
- Кабельные линии связи, предназначенные для организации дальней или местной телефонной и телеграфной связи;
- Кабельные линии А. и Т., предназначенные для организации кабельных сетей электрической централизации, станционной блокировки, а также автоматической блокировки на станциях и перегонах;
- Кабельные линии силовые, предназначенные для передачи и распределения электрической энергии постоянного и переменного тока, питающей разнообразные энергетические установки, устройства связи, автоматики и телемеханики.
9.2. Классификация и маркировка кабелей
Конструкция отдельных элементов кабеля, выбор материалов для их изготовления, ёмкость кабеля (число жил в нём) и его электрические характеристики определяются в зависимости от того, на какой линии данный кабель предполагается использовать.
Соответственно образуются три группы кабелей, различных по конструкции: 1) кабели связи, 2) кабели А. и Т. и 3) силовые кабели.
Внутри каждой группы кабели можно классифицировать:
- по спектрам частот, на которые рассчитаны кабели;
- по видам диэлектриков, используемых для изоляции жил;
- по способам наложения изоляции;
- по материалам, применяемым для оболочек;
- по характеру брони кабеля и т.д.
Марка кабеля. Для упорядочения классификации и облегчения пользования кабелями их маркируют. Марка состоит из нескольких букв - начальных букв тех слов, которые характеризуют основные признаки кабеля. Например:
ТГ - телефонный голый (т.е. без брони поверх оболочки),
СБ - силовой бронированный и т.д.
В конце марки указывается число жил в кабеле и их диаметр.
СБПБ - сигнально-блокировочный, полиэтиленовой оболочки, бронированный.
Например, марка ТГ - 1200х2х0,5 означает: телефонный голый, состоящий из 1200 пар (цепей) с жилами диаметром 0,5 мм.
СБПБ - 3072 или СБВБ - 12
МКБАБ - Магистральный, Кордельно-Бумажная изоляция, Алюминиевая оболочка, Бронированный стальными лентами из низкоуглеродистой стали и защитным внешним слоем.
МКПАБП - 7х4х1,05+5х2х0,7+1х0,7 - в 4 магистральный кабель, КП - кордельно-трубчатый полиэтиленовой изоляцией жил, А - алюминиевой оболочкой, Б - бронированный двуми стальными лентами, П - полиэтиленовое покрытие, 7 четвёрок, d = 1,05 мм, 5 пар d = 0,7 мм и одна контрольная жила.
ТЗПАПБПш - низкочастотный железнодорожный кабель с полиэтиленовой изоляцией, в алюминиевой оболочке, в полиэтиленовых шлангах поверх оболочки и ленточной брони.
МКТ - малогабаритный коаксиальный кабель.
КМ - коаксиальный кабель со средними размерами.
СБПАШП - 14х2 - сигнально-блокировочный кабель, полиэтиленовая изоляция жил, алюминиевая оболочка, полиэтиленовый шланг , 14 пар жил.
СБВБ-12 - 12 жил, d = 1 мм.
МКБАБ 7х4х1,2+6х0,9
МКСАБМШП 4х4 (1х4) (7х4)
МКПАКП 7х4х1,05+5х2х0,7+1х0,7 (2,4,6)
МКПАБ 14х4х1,05+5х2х0,4+1х0,7 (в 4 1,2,3,4 и 5)
9.3. Организация связи на железнодорожном транспорте
В железнодорожном магистральном кабеле необходимо предусмотреть все виды связи. На участках с электротягой переменного тока в этом же кабеле размещают также цепи А. и Т.
Отделенческие связи предназначены для оперативной работы в пределах отделения дороги. Они имеют абонентов на всех раздельных пунктах отделения. Каждая из этих связей занимает в кабеле отдельную двухпроводную или 4-х проводную цепи и осуществляются пока в спектре тональных частот.
Магистральные и дорожные связи работают на большие расстояния. Для снижения стоимости таких дальних связей применяют уплотнение кабельной цепи несколькими одновременными передачами, каждая из которых занимает определённый спектр частот (канал) шириной 3100 Гц.
Чем большим числом каналов уплотняется кабельная цепь, тем шире должен быть общий спектр частот, передаваемый по цепи.
Однако с повышением частоты растёт затухание кабельной цепи и сокращается расстояние, на которое можно вести передачу сигнала без усиления (длина усилительного участка).
Многоканальные связи могут быть организованы по двух- и четырёхпроводной схеме.
При двухпроводной схеме (Рис.1)
Передача в прямом и обратном направлении осуществляется по одной и той же кабельной цепи. При двухпроводной схеме общий спектр частот состоит из двух частей: нижняя часть спектра используется для передачи в одном направлении, верхняя - в другом. (Например, при К-12+12 связи: 72-124 и 8-60 кГц)
При четырёхпроводной схеме (Рис.2)
Рис. 2
Связь в прямом направлении ведётся по одной цепи, а в обратном - по другой. При 4-хпроводной схеме связь в прямом и обратном направлении осуществляется в одной и той же полосе частот (12-252 кГц при 60 каналах ВЧ уплотнения), так что общий диапазон частот оказывается вдвое меньше. Это позволяет работать при меньшем затухании и сокращает количество усилителей на магистрали.
Однако, если по двум соседним цепям в кабеле передаются токи одинаковых частот, они могут оказывать сильное взаимное влияние и снижать тем самым качество передачи.
Это влияние может быть устранено применением двухкабельной системы, при которой цепи прямого и обратного направления размещаются в разных кабелях.
Возможно также разделение цепей прямой и обратной передачи в одном кабеле специальными разделительными экранами, которые исключают влияние одной цепи на другую.
Рис. 3
Некоторые виды связей в магистральном кабеле организуют по так называемым искусственным цепям (Рис.3).
Искусственная цепь накладывается на две кабельные пары, каждая из которых образует, кроме того, самостоятельную цепь. Два провода одной пары служат прямым проводом искусственной цепи, два провода другой пары - её обратным проводом. Эта цепь называется фантомной цепью.
Уплотнение кабельных цепей ВЧ каналами предъявляет особые требования к конструкции кабелей и к свойствам кабельных материалов. Кабель связи должен обладать такими электрическими характеристиками, чтобы передача электрических сигналов могла производиться с возможно меньшим затуханием в возможно более широком спектре частот. Для этого необходимо стремиться к снижению величины километрического затухания a кабельной цепи и к уменьшению его зависимости от частоты.
Чем меньше |a|, тем меньше усилителей требуется на кабельной магистрали, тем ниже её стоимость и меньше расход материалов.
Чем медленнее a увеличивается с частотой, тем большим числом каналов может быть уплотнена кабельная цепь и тем дешевле становится каждый канал связи.
Поэтому в основу разработки конструкции кабеля положен расчёт электрических параметров передачи в заданном спектре частот.
Однако, при выборе конструкций и материалов для изготовления кабеля приходится считаться не только с процессом распространения энергии вдоль кабельной цепи, но и с возможным переходом её с одной цепи на другую.
Чтобы цепи кабеля, расположенные под общей оболочкой, были защищены от взаимных влияний, конструкция кабеля должна обеспечивать достаточно большое затухание энергии между цепями (переходное затухание).
Специальных конструктивных решений требует защита кабельных цепей от влияния внешних ЭМ полей, возбуждаемых установками сильного тока, а особенно тяговыми сетями железных дорог, электрифицированных на переменном токе.
Для организации устойчивой связи по кабельным линиям важно также, чтобы электрические параметры были стабильны как по длине кабеля, так и во времени.