CC BY
52
УДК 656.27:656.254.4
А. Б. Никитин, д-р техн. наук, И. В. Кушпиль
Кафедра «Автоматика и телемеханика на железных дорогах», Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I
ВОЗМОЖНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ ЦИФРОВОЙ РАДИОСВЯЗИ И ОРГАНИЗАЦИИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ МЕЖДУ СТАНЦИЯМИ НА МАЛОДЕЯТЕЛЬНЫХ ЛИНИЯХ
В статье изложены особенности организации цифровой радиосвязи и передачи данных между станциями на малодеятельных линиях при минимальных затратах. Показано, что технология DMR является наиболее гибкой при организации цифровой радиосвязи диапазона 160 МГц на таких полигонах. Выполнен подробный расчет дальности действия станционной и поездной радиосвязи для условий, в которых эксплуатируются эти линии. По полученным данным построены графики зависимости дальности действия радиосвязи от уровня надежности, мощности радиопередатчиков, высоты установки антенн и различных типов трассы. Описан способ передачи данных между железнодорожными станциями при использовании существующих кабелей железнодорожной связи. Полученные результаты могут быть полезны при разработке и проектировании систем управления движением поездов и систем интервального регулирования, принцип работы которых основан на передаче данных по радиоканалу.
малодеятельная линия; технология digital mobile radio; станционная цифровая радиосвязь; поездная цифровая радиосвязь; дальность действия радиосвязи; управление движением поездов
DOI: 10.20295/2412-9186-2019-1-45-61.
Введение
Проблема убыточности малодеятельных железнодорожных линий (МДЛ) широко известна во многих странах мира. В России линия имеет статус малодеятельной, если суммарный размер движения пассажирских и грузовых поездов 8 пар в сутки и менее, а приведенная грузонапряженность составляет менее 5 млн т-км брутто/км в год [1, 2]. Такие линии, как правило, не приносят доходов, но требуют финансовых вложений для поддержания работоспособного состояния. Одна из их особенностей - минимальные капитальные вложения в техническое оснащение. Как следствие, возникает необходимость в содержании неэффективно загруженного персонала, выполняющего по большей части ручную работу и рутинные операции.
Зарубежный опыт эксплуатации МДЛ показал, что наиболее перспективные решения по снижению расходов основаны на использовании цифровой радиосвязи совместно с системами спутникового позиционирования для управления движением поездов [3, 4]. Это значительно сокращает ко-
личество станционного персонала и позволяет практически полностью отказаться от напольного оборудования систем СЦБ [5]. Особенно актуальным это может быть для линий, которые эксплуатируются в сложных климатических условиях Крайнего Севера.
1. Основные положения
В настоящее время на смену существующим аналоговым видам железнодорожной радиосвязи приходят цифровые. Последние обладают рядом известных преимуществ: возможность передачи данных, защита информации, возможность сопряжения с аппаратурой по стандартному интерфейсу, улучшенное качество голосовой связи и т. д. [6].
Широко известные в железнодорожной отрасли технологии цифровой радиосвязи GSM-R (Global System for Mobile communications - Railway) и TETRA (Terrestrial Trunked Radio) достаточно дороги в реализации, а значит, неприемлемы для МДЛ [7].
Наиболее гибким и менее затратным решением является технология DMR (Digital Mobile Radio). Работающая в диапазоне 160 МГц аппаратура DMR может использоваться для организации станционной цифровой радиосвязи (СРС-Ц) и поездной (ПРС-Ц). Технологию DMR выгодно отличает от технологий GSM-R и TETRA низкая стоимость радиоаппаратуры, совместимость ее с аппаратурой различных производителей и возможность работы одновременно в двух режимах: аналоговом и цифровом. Это позволяет выполнить гибкий переход от аналоговых средств радиосвязи к цифровым с минимальными затратами. На первом этапе все виды существующей аналоговой радиосвязи на МДЛ сохраняются, а цифровой канал DMR лишь накладывается на них. В дальнейшем предполагается полная замена всей аналоговой аппаратуры [8].
Оборудование цифрового радиоканала на каждой станции состоит из базовой радиостанции (БС) и антенны (рис. 1) [9]. БС располагается в постовом помещении. В кабине локомотива, обращающегося на участке, устанавливается радиомодем (РМ) связанный с антенной. БС отслеживает все РМ в зоне покрытия и поддерживает с каждым постоянное соединение.
Рис. 1. Принцип организации железнодорожной цифровой радиосвязи
Для реализации радиосвязи на МДЛ необходимо выполнить расчеты с учетом условий эксплуатации. По полученным результатам можно будет сделать выводы о максимальной дальности действия радиосвязи, дать рекомендации по необходимому количеству БС и их мощности, высоте установки антенн.
В основе расчетов СРС-Ц и ПРС-Ц диапазона 160 МГц может быть использована методика, приведенная в [10, 11].
2. Расчет дальности действия станционной цифровой радиосвязи диапазона 160 МГц на малодеятельных линиях
Для расчета введем следующие параметры:
г - дальность действия радиосвязи, км;
и - уровень полезного сигнала на входе приемника (радиомодема), дБ;
Ц2ш1п - уровень минимально допустимого полезного сигнала на входе приемника, дБ; зависит от рода тяги на станции, на МДЛ широко применяется тепловозная тяга (ишп = 4 дБ);
Рпер - мощность сигнала на выходе радиопередатчика, Вт;
а1(а2) - затухание в коаксиальном кабеле передающей (приемной) антенны, дБ/м;
/1 (/2) - длина коаксиального кабеля передающей (приемной) антенны, м;
М(^2) - высота установки передающей (приемной) антенны, м;
61^2) - коэффициенты усиления передающей (приемной) антенны, дБ;
р - надежность радиосвязи, % (принимаем 97-99 %).
Для учета местных условий, особенностей аппаратуры и явления интерференции сигналов введем в расчеты поправочные коэффициенты:
Вф - коэффициент ослабления сигнала, дБ, вследствие затухания сигнала в коаксиальном кабеле передающей (приемной) антенны, Вф = а1/1 + а2/2;
Вм - коэффициент, учитывающий отличие Рпер от 12 Вт, дБ, Вм =
= 10 ^ (Рпер /12);
Вл - коэффициент ослабления сигнала корпусом локомотива, дБ (Вл = = 9 дБ);
Ви - коэффициент ослабления сигнала в результате интерференции, дБ; зависит от требуемой надежности связи р (при р = 97 % Ви = -9 дБ; при р = 98 % Ви = -11 дБ; при р = 99 % Ви = -14 дБ).
Расчет сводится к вычислению значения и и далее по аппроксимирующему уравнению определяется дальность действия станционной радиосвязи г:
и2=и2шШ+Вф - Вм + Вл - Ви - а!- а2;
г =
77,5/^2/10
и2+10Л°,5 20
Расчет дальности действия СРС-Ц выполним для Рпер = 5, 10, 20 Вт при трех уровнях надежности связи (97-99 %). Для каждого передатчика будут также рассмотрены два варианта установки передающей (приемной) антенны, при = 25 м2 и = 50 м2. Стоит отметить, что значение Н2 не будет меняться в силу того, что локомотивная антенна всегда находится на уровне 5 м.
Результаты вычислений приведены в табличной (см. табл. 1-3) и графической форме (рис. 2).
Таблица 1. Дальность действия СРЦ-Ц при Рпер = 5 Вт
hih2, м2 P пер, Вт ai(a2), дБ/м /1(/2), м G1(G2), дБ р, % Вф, дБ Вм, дБ Вл, дБ Ви, дБ U2min, дБ U2, дБ r, км
25 5 0,1 (0,1) 5 (5) 0 (0) 97 1 -3,8 9 -9 4 26,8 5,3
25 5 0,1 (0,1) 5 (5) 0 (0) 98 1 -3,8 9 -11 4 28,8 4,7
25 5 0,1 (0,1) 5 (5) 0 (0) 99 1 -3,8 9 -14 4 31,8 4,0
50 5 0,1 (0,1) 10 (5) 0 (0) 97 1,5 -3,8 9 -9 4 27,3 7,3
50 5 0,1 (0,1) 10 (5) 0 (0) 98 1,5 -3,8 9 -11 4 29,3 6,5
50 5 0,1 (0,1) 10 (5) 0 (0) 99 1,5 -3,8 9 -14 4 32,3 5,5
Таблица 2. Дальность действия СРЦ-Ц при Рпер = 10 Вт
h1h2, м2 Рпер, Вт a1(a2), дБ/м /1(72), м G1(G), дБ р, % Вф, дБ Вм, дБ Вл, дБ Ви, дБ U2min, дБ U2, дБ r, км
25 10 0,1 (0,1) 5 (5) 0 (0) 97 1 -0,8 9 -9 4 23,8 6,3
25 10 0,1 (0,1) 5 (5) 0 (0) 98 1 -0,8 9 -11 4 25,8 5,6
25 10 0,1 (0,1) 5 (5) 0 (0) 99 1 -0,8 9 -14 4 28,8 4,7
50 10 0,1 (0,1) 10 (5) 0 (0) 97 1,5 -0,8 9 -9 4 24,3 8,6
50 10 0,1 (0,1) 10 (5) 0 (0) 98 1,5 -0,8 9 -11 4 26,3 7,7
50 10 0,1 (0,1) 10 (5) 0 (0) 99 1,5 -0,8 9 -14 4 29,3 6,5
Таблица 3. Дальность действия СРЦ-Ц при Рпер = 20 Вт
h1h2, м2 Рпер, Вт a1(a2), дБ/м /1(72), м G1(G2), дБ р, % Вф, дБ Вм, дБ Вл, дБ Ви, дБ U2min, дБ U2, дБ r, км
25 20 0,1 (0,1) 5 (5) 0 (0) 97 1 2,2 9 -9 4 20,8 7,5
25 20 0,1 (0,1) 5 (5) 0 (0) 98 1 2,2 9 -11 4 22,8 6,7
25 20 0,1 (0,1) 5 (5) 0 (0) 99 1 2,2 9 -14 4 25,8 5,6
50 20 0,1 (0,1) 10 (5) 0 (0) 97 1,5 2,2 9 -9 4 21,3 10,3
50 20 0,1 (0,1) 10 (5) 0 (0) 98 1,5 2,2 9 -11 4 23,3 9,2
50 20 0,1 (0,1) 10 (5) 0 (0) 99 1,5 2,2 9 -14 4 26,3 7,7
при = 25 м2
по «
У 0х а и ►2 98 5
V • ч
Л • %
« ' о Л н о О 07 ^ \ • \
\ \
V • %
\ • • \
<и V • \
\ \
3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 Дальность действия связи г, км Рпер=5Вт......Рпер=10 Вт -- - Рпер=20 Вт
при = 50 м2
ПЛ с
,р и з
ч • N
V Ч
я98,5 в с Л т с о ч • • Ч
V * ч
\ • ч
V • ч
е ад ►т4 ПЛ « > к •
\ » >
5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 Дальность действия связи г, км Рпер=5 Вт......Рпер=10 Вт --- Рпер=20 Вт
Рис. 2. Графики зависимости дальности действия СРС-Ц от уровня надежности
3. Расчет дальности действия поездной цифровой радиосвязи диапазона 160 МГц на малодеятельных линиях
Для расчета введем следующие параметры: г - дальность действия связи, км; Е - напряженность поля, дБ;
Ц.шт - уровень минимально допустимого полезного сигнала на входе приемника, дБ; при тепловозной тяге Ц.шш = 4 дБ;
Рпер - мощность на выходе передатчика (базовой станции), Вт; Вм - коэффициент, учитывающий отличие мощности передатчика от мощности 1 Вт, дБ, Вм = 10^(Рпер/1 Вт);
а1(а2) - затухание в коаксиальном кабеле передающей (базовой станции) и приемной (локомотивной) антенны, дБ/м;
/1(12) - длина коаксиального кабеля передающей (приемной) антенны, м; М(^2) - высота установки передающей (приемной) антенны, м; 01{02) - коэффициент усиления передающей (приемной) антенны, дБ;
р - надежность связи, %; принимаем 93-95 %, так как при более высоких уровнях надежности значительно снижается достоверность расчетов;
Для учета местных условий, особенностей радиоаппаратуры и явления интерференции сигналов введем также в расчеты поправочные коэффициенты:
Кст - коэффициент сложности трассы от 1 до 5; в большинстве районов европейской части России и Сибири встречается трасса второго типа -среднепересеченная, с колебаниями уровня не более 50 м (Кст = 2), трасса третьего типа - легкая горная (Кст = 3); дальнейшие расчеты будут производиться для этих двух типов трасс;
ат - коэффициент, учитывающий особенности распространения радиоволн, дБ, в зависимости от Кст (при Кст = 2 ат = 0 дБ; при Кст = 3 ат = -3,4 дБ);
М - высотный коэффициент, дБ, учитывающий отличие произведения высот установки антенн М и И2 от 100 м2, М = 20 ^ (^2/100 м2);
Вф - коэффициент ослабления сигнала, дБ, вследствие затухания сигнала в коаксиальном кабеле передающей (приемной) антенны, Вф = а1/1+ а2/2;
Кэ - коэффициент ослабления поля влиянием металлической крыши локомотива, дБ; зависит от типа локомотива и антенны; при тепловозной тяге на МДЛ используются локомотивы типов: М62, 2М62, ТЭМ2, 2ТЭМ116, ТЭМ18ДМ [12], для них Кэ = 2 дБ при установленном четвертьволновом петлевом вибраторе;
g2 - коэффициент перехода от напряженности поля сигнала к напряжению в точке соединения приемной антенны с фидером, дБ; при фидере 75 Ом g2 = 10 дБ.
Ки - коэффициент, учитывающий наличие интерференционных волн, дБ; при р = 93 % Ки = 1,8 дБ; при р = 94 % Ки = 2 дБ; при р = 95 % Ки = 2,2 дБ;
Кв - колебания напряженности поля (суточные и сезонные) за счет изменения рефракции в тропосфере, дБ; при р = 93 % Кв = 2,5 дБ; при р = = 94 % Кв = 2,8 дБ; при р = 95 % Кв = 3,1 дБ;
Км - медленные колебания напряженности поля вследствие изменения рельефа местности, дБ; для типа трассы Кст = 2: при р = 93 % Км = 4,8 дБ; при р = 94 % Км = 5 дБ; при р = 95 % Км = 5,3 дБ; для типа трассы Кст = 3: при р = 93 % Км = 6 дБ; при р = 94 % Км = 6,4 дБ; при р = 95 % Км = 6,7 дБ;
Ккс - коэффициент ослабления напряженности поля контактной сетью, дБ; при тепловозной тяге Ккс = 0 дБ.
Расчет сводится к вычислению Е и далее по аппроксимирующим уравнениям рассчитывается дальность действия радиосвязи г для худших условий, когда направления связи и трассы железнодорожной линии не совпадают:
Е = ^2Ш1п- ат - Вм - в2- М +Вф +КЭ + Ки + Кв + Км + ККС; г = 10 ехр[ - (Е -15)/20,2] (при И1И2= 25 м2); г = 10 ехр[-(Е -25)/19,6] (при }ф2= 100 м2).
Расчет дальности ПРС-Ц выполним для Рпер = 5, 10, 20 Вт при трех уровнях надежности связи (р = 93, 94, 95 %), для двух типов трасс (Кст = 2; 3). Также будут рассмотрены два варианта установки передающей (приемной) антенны, при = 25 м2 и при = 100 м2. Стоит отметить, что значение Н2 не будет меняться в силу того, что локомотивная антенна всегда устанавливается на уровне 5 м.
Результаты вычислений приведены графической форме (рис. 3, 4) и в табличной (см. табл. 4-9).
при = 25 м2
о« «
чР 0х а « ^ (М ^
• \
•
94,5 о Л н о § 93 5 \ • \
\ • \
\ • %
\ • \
О к т гп « \ •
• \
4,0 5,0 6,0 Дальность действия связи г, км Рпер=5Вт......Рпер=10Вт -- - Рпер=20 Вт
при = 100 м2
О4 ,р и з я
• 1
%
вя94,5 с Л н с но93,5 •
\ \
\ •
>
е аде Д • \
11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 17,0 18,0 Дальность действия связи г, км Рпер=5Вт......Рпер=10Вт --- Рпер=20Вт
Рис. 3. Графики зависимости дальности действия ПРС-Ц от уровня надежности на среднепересеченной местности (Кст = 2)
US ON I/Î vf <0 K VO in
in n si CO ViO VO m
r^ 1/-1 (N vo (N T Vl
|(A M « o o O O o o
S ta ¡si « as M vi 00 V> vs
* M w 3 m (vT oo <N n m <N 00 ri ri
s « n oo (N (N 00 <N ri rf
A S to n O O O o o o
n LC W fct CN M r-1 (N CN
i—i - - in ri in (N in es"
tN 7 CM T CN 7 o O o
•—- E£ o © o *—' o o v-' o o o O *—* O s o N—' o
X « cq R f«"> n m m Cl m
o o o o O O
C 1 ta £ « Tt- T "t TT
e£ fl Os TT ITl Os Cl Os Tt Os in Os
S in v—■ in ¡n <S1 >o — LT. o (N VI O es VI o" rN
o — .—* cT o çT o cT
a © o o © o o
ei rr of® o o M o r! o M o es o (N
^ iS 1 S wo m in (n VI (n o o o o c o
С 00 чг V Ч-. ч- го 00 г! го сч"
% Ьа оС О! \о о" го -т ГО аС о" СМ О* о см
й М О о о о о о
I и и ц ЧО Ч^ « ч^ чо чо
■ из М Ч 1Л сч во. см" го и-; еч во (Ч~ го
£ И К Ч во см <ч сч 00 (Ч <4 (М
г5 Щ йО ч о о о о о о
и 5 сч сч <ч СЧ <ч (N1
С5 Ч - - - 1Л ГчГ 1П <ч" т ся
<ч 7 <ч 7 гч о о о
о § о § о о о о о --N о V_-* о о в
£ и5 К) ч № го го го го го
С И в ч ч^ 1 чг„ 1 ч- 7 ч 7 ч- 7 ч 7
1 И ч ч- ч ч ч ч
^ а. го ч* ск т о\ го СЧ ч- о\ ио о^
Е щ чч -—. ¡л *-> Ц-1 чо — © СЧ 1Л о СМ (п ^ о см
а 4 о" о" о -—- о о © о" о" о* о о" о"
Я а, ™ о м о <ч о о сч о <4 о сч
гС * "Чн <4 см т СЧ о о о о о о
при hih2 = 25 м
П« «
4Ç 0х a S CO S щ:
\ • \
\ •
« 94,5 О Л H о о \ • ч
\ • • \
\ ■ \
> • л
(D X m « k •
\ • \
3,0 4,0 5,0 Дальность действия связи r, км Рпер=5 Вт......Рпер=10 Вт - -- Рпер=20 Вт
при hih2 = 100 м2
о« «
чР 0х а s со S Qi ?
V • \
\ • \
« 94,5 о Л H о о V • \
\ •
\ • \
•
<D и X m « • • \
\
9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0 Дальность действия связи r, км Рпер=5 Вт......Рпер=10 Вт --- Рпер=20 Вт
Рис. 4. Графики зависимости дальности действия ПРС-Ц от уровня надежности на легкой горной местности (Кст = 3)
4. Передача данных между станциями на малодеятельных линиях
Очевидно, что подключение аппаратуры цифровой радиосвязи напрямую к существующим аналоговым межстанционным линиям отделенческой связи не представляется возможным. Поэтому необходимо рассмотреть возможность передачи данных между станциями при минимально возможных затратах.
Одним из вариантов коммуникации может служить передача информации через общедоступные сети (Intranet, местные телефонные линии связи, аренда линий передачи данных близлежащих предприятий). В результате этого могут быть снижены затраты, но наличие таких сетей не всегда гарантировано местными условиями [13].
Другим решением является прокладка волоконно-оптических линий передачи (ВОЛП) между станциями, что, с одной стороны, гарантированно обеспечит передачу данных, а с другой, потребует значительных капиталовложений в инфраструктуру. Так, средняя стоимость прокладки 1 км ВОЛП вдоль пути с учетом стоимости кабеля находится в пределах 300-400 тыс. руб. в текущих ценах [14]. С учетом расстояний между станциями (5-15 км),
протяженности малодеятельных линий (20-120 км) и стоимости аппаратуры (мультиплексоры, регенераторы) суммарные затраты окажутся значительными. Поэтому данное решение также не является приемлемым.
Особый интерес представляет технология SHDSL (Single-pair High-speed Digital Subscriber Line), обеспечивающая передачу данных по существующим симметричным медным кабелям связи со скоростью до 12 Мбит/с, при этом отсутствует необходимость в прокладке новых линий связи.
Железнодорожные кабели связи представлены тремя группами.
1. Низкочастотные кабели местной связи - для связи станции с местными телефонными станциями, связь со стрелочными постами. Типы используемых кабелей: Т, ТПП, КСП с диаметром жил 0,4-0,9 мм.
2. Низкочастотные кабели дальней связи - для организации всех видов отделенческой связи. Типы используемых кабелей: ТЗ, ТЗП, ТЗА, ТЗС, ЗКП с диаметром жил 0,8-1,2 мм.
3. Высокочастотные кабели дальней связи (магистральные) - для организации магистральной, дорожной и отделенческой связи. Типы используемых кабелей: МКП, МКС, МКБ с диаметром жил 0,7-1,2 мм [15].
Передача данных осуществляется при помощи SHDSL-модемов, устанавливаемых по одному на каждой станции участка. Модем подключается к паре ненагруженных симметричных медных жил. В зависимости от конфигурации модем может иметь выходной Ethernet-порт или интерфейсный разъем RS-232.
Скорость передачи данных (Кпер) определяется исходя из потребностей системы управления, необходимой длины регенерационного участка (^рег), типа кабеля и его состояния [16, 17] (табл. 10, рис. 5). Особо стоит отметить низкую стоимость таких модемов (80-120 тыс. руб./шт. в текущих ценах).
Таблица 10. Длина регенерационного участка SHDSL-линии
Кпер, Кбит/с (по одной паре) £рег, км, при использовании кабеля типа:
ТПП-0,4 ТПП-0,5 КСПП-0,9 КСПП-1,2 ЗКП-1,2 МКС-1,2
12672 0,8 1,2 2,3 2,6 3,7 4
10240 1,4 2 4,5 5 6,8 7,2
8192 1,9 2,8 5,4 6,1 8,6 9,3
6144 2,3 3,4 5,7 6,3 8,5 9
5696 2,5 3,6 7 7,7 10 11
4096 3 4,6 8 10,5 12 14
3072 3,2 4,8 9,4 10,5 14,8 16
2048 4,3 6,2 12 13,3 20 21
1536 4,6 6,8 13,2 15 21 22,7
1024 5,3 7,8 17 18,2 28 28
768 5,7 8,4 16,5 18,5 26 30
512 6,1 9 17,6 19,8 27,8 30
256 6,8 10 19,6 22,1 31 33,4
192 7 10,2 20 22,5 31,5 34
ы о
01 О)
01 —I
п
< о
(л о
> с
о о
3
01 1Л
тз о
35
30
25
5
£20 --1
15
10
1000 2000 3000 -1000 5000 6000 7000 8000
Спер, кбит/с {по одной паре) ■ТПП-0,4 ......ТПП-0,5 -- - КСПП-0,9 X КС Л П-1.2
9000 10000 П000 12000 13000
■МКС-1,2
■ЗКП-1,2
Рис. 5. График зависимости длины регенерационного участка от скорости передачи данных
для разных типов симметричных кабелей
с
т о
3
О) д-
о' а
О)
а о.
о о а
(л
г?
(л
Специализированные модемы позволяют строить все виды топологий сетей передачи данных. С точки зрения надежности и живучести на МДЛ предпочтительной является кольцевая топология (рис. 6). Благодаря специальному протоколу резервирования, в случае обрыва линии или отказа одного из модемов, переключение на обходной резервный канал произойдет автоматически.
SHDSL SHDSL SHDSL
- - модем
SHDSL 12 Мбит/с
Ethernet, RS-232
Ethernet, RS-232
SHDSL 12 Мбит/с
SHDSL SHDSL SHDSL
модем 12 Мбит/с модем
Ethernet, RS-232
Ethernet, RS-232
Рис. 6. Кольцевая топология сети передачи данных построенной на SHDSL-модемах
Заключение
Исследование позволяет сделать следующие выводы:
1. При организации цифровой радиосвязи на МДЛ следует отдавать предпочтение технологии DMR вместо GSM-R или TETRA, так как она позволяет при минимуме затрат выполнить переход от аналоговых средств связи к цифровым.
2. На МДЛ сложились благоприятные условия для организации цифровой радиосвязи благодаря отсутствию контактной сети на станциях и перегонах.
3. Для организации СРС-Ц достаточно одного радиопередатчика мощностью 5 Вт при высоте установки передающей антенны на уровне 5 м. При этом обеспечивается дальность действия, равная 4 км, при уровне надежности связи 99 %. Этого вполне достаточно, поскольку протяженность раздельных пунктов в пределах МДЛ редко бывает более 2-3 км. При необходимости дальность действия радиосвязи можно увеличить за счет снижения уровня надежности.
4. Для организации ПРС-Ц необходимо увеличивать мощность передатчика, высоту установки передающей антенны или одновременно оба эти параметра. Следует также учитывать тип трассы участка и длину перегонов. Кроме того, вследствие возможной сложности рельефа местности, для повышения надежности ПРС-Ц желательно использовать радиоаппаратуру,
поддерживающую несколько диапазонов одновременно, например 160, 330, 450 МГц.
5. Полученные графики зависимости (см. рис. 2-5) могут использоваться при разработке и проектировании систем управления движением поездов и систем интервального регулирования, основанных на передачи данных.
6. При организации передачи данных между станциями наименее затратным решением является применение SHDSL-модемов, которые делают возможной передачу данных на скорости до 12 Мбит/с по существующим медным симметричным кабелям отделенческой связи.
Библиографичесий список
1. Об утверждении методики классификации и специализации железнодорожных линий ОАО «РЖД». Распоряжение № 3048р. - М., 2015.
2. Об утверждении результатов классификации железнодорожных линий. Распоряжение № 3188р. - М., 2015.
3. Никитин А. Б. Упрощенные принципы управления движения поездов на малодеятельных линиях железных дорог мира / А. Б. Никитин, И. В. Кушпиль // Сборник материалов I Международной научно-практической конференции «Транспортные интеллектуальные системы-2017». - СПб., 2017. - С. 181-188.
4. Ран В. Х. Спутниковая навигация и управление движением поездов на малодеятельных линиях / В. Х. Ран // Железные дороги мира. - 1999. - № 2. - С. 13-17.
5. Никитин А. Б. Новый порядок организации движения поездов на малодеятельных линиях ОАО «РЖД» / А. Б. Никитин, И. М. Кокурин, И. В. Кушпиль // Автоматика на транспорте. - 2018. - № 4. - С. 15.
6. Горелов Г. В. Радиосвязь с подвижными объектами железнодорожного транспорта / Г. В. Горелов, Ю. И. Таныгин. - М. : Маршрут, 2006. - 263 с.
7. Гайстер А. ETCS уровня 2 с альтернативными системами радиосвязи / А. Гайстер, М. Шваб // Железные дороги мира. - 2013. - № 10. - С. 57-63.
8. Распоряжение об утверждении обобщенного частотного плана ОАО «РЖД» в диапазоне 160 МГц № 340р от 11.02.2013. - [М., 2013].
9. НТП-ЦТКС-ФЖТ-2002. Нормы технологического проектирования цифровых телекоммуникационных сетей на федеральном железнодорожном транспорте. - М. : Трансиздат, 2002.
10. Горелов Г. В. Системы связи с подвижными объектами / Г. В. Горелов, Д. Н. Роен-ков, Ю. В. Юркин. - М. : ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2014. - 335 с.
11. Методические указания по организации и расчету сетей поездной радиосвязи ОАО «РЖД» № 2854 от 23.12.2013. - [М., 2013].
12. Паспорта малодеятельных железнодорожных линий Октябрьской железной дороги ОАО «РЖД». - М., 2017.
13. Рисбек Т. Передача данных по технологии DSL в МПЦ ESTW L90 / Т. Рисбек, К. Айсерманн // Железные дороги мира. - 2010. - № 11. - С. 58-60.
14. Справочник базовых цен на проектные работы в строительстве // Железные дороги. - 2014. - № 590.
15. Виноградов В. В. Линии железнодорожной автоматики, телемеханики и связи / В. В. Виноградов, С. Е. Кустышев, В. А. Прокофьев. - М. : Маршрут, 2002.
16. Балашов В. А. Технологии широкополосного доступа xDSL. Инженерно-технический справочник / В. А. Балашов, А. Г. Лашко, Л. М. Ляховецкий. - М. : Эко-Трендз, 2009. - 256 с.
17. Зелакс М-1. Руководство пользователя М-1-МЕГА. - Редакция 06 от 27.10.2015 ПО 02.02.0036. - [М., 2015].
Alexander B. Nikitin, Igor V. Kushpil, «Automation and remote control on railways» department Emperor Alexander I St. Petersburg state transport university
Investigation of the possibility of introduction of digital radio communications and organization of data transfer between stations at low-density lines
The article describes the main provisions of the organization of digital radio communication and data transmission between stations on low-density railway lines with minimal costs. It is show that DMR technology is the most flexible in the organization of digital radio communications of the 160 MHz band on the polygon of low-density lines. A detailed calculation of the range of station and train radio communication for the conditions in which these lines are operated is performed. According to the received data, the dependencies of the radio communication range on the level of reliability, the power of the radio transmitters, the height of the antenna installation and various types of the route are plotted. A method for data transmission between railway stations is described, using existing railway communication cables. The results obtained can be useful in the development and design of train control systems and interval control systems, the operation principle of which is based on radio data transmission.
low-density railway line; regional line; secondary line; technology (digital mobile radio); station digital radio communication; train digital radio communication; radio communication range; train traffic control
References
1. On approval of the methodology for the classification and specialization of railway lines of JSC Russian Railways [Rasporyazheniye N 3048r Ob utverzhdenii metodiki klassi-fikatsii i spetsializatsii zheleznodorozhnykh liniy OAO RZHD]. Moscow, 2015.
2. On the approval of the results of the classification of railway lines. Ordinance N 3188r [Ob utverzhdenii rezul'tatov klassifikatsii zheleznodorozhnykh liniy. Rasporyazheniye N 3188r]. Mosœw, 2015.
3. Nikitin A. B., Kushpil I. V. (2017). Simplified principles of train traffic management on the low-density lines of the world railways. Collection of materials of the First International Scientific and Practical Conference «Transport» Intelligent Systems-2017» [Up-roshchennyye printsipy upravleniya dvizheniya poyezdov na malodeyatel'nykh liniyakh zheleznykh dorog mira]. St. Petersburg. - Pp. 181-188.
4. Rahn W. H. (1999). Satellite navigation and control of the movement of trains on low-activity lines. Railways of the World, N 2.
5. Nikitin A. B., Kokurin I. M., Kushpil I. V. (2018). Novyy poryadok organizatsii dvizheniya poyezdov na malodeyatel'nykh liniyakh OAO «RZHD». New method of trains movement for low-density railway lines of JSC Russian Railways. Automation in Transport [Avtomatika na transporte], N 4. - P. 15.
6. Gorelov G. V., Tanygin Yu. I. (2006). Radio communication with mobile objects of a railway transportation [Radiosvyaz' s podvizhnymi ob'yektami zheleznodorozhnogo transporta]. Mos^w, Marshrut.
7. Geistler A., Schwab M. (2013). ETCS level 2 with alternative radio systems. Railways of the World, N 10. - Pp. 57-63.
8. Order on approval of the generalized frequency plan of JSCo «Russian Railways» in the range 160 MHz N 340r as of 11.02.2013 [Rasporyazheniye ob utverzhdenii obobshchen-nogo chastotnogo plana OAO «RZHD» v diapazone 160 MGts № 340r ot 11.02.2013].
9. NTP-CTC-FZHT-2002. Norms of technological design of digital telecommunication networks on the federal railway transport [NTP-TSTKS-FZHT-2002. Normy tekhnologicheskogo proyektirovaniya tsifrovykh telekommunikatsionnykh setey na federal'nom zheleznodorozh-nom transporte]. Mos^w, Transizdat.
10. Gorelov G. V., Roenkov D. N., Yurkin Yu. V. (2014). Communication systems with mobile objects [Sistemy svyazi s podvizhnymi ob'yektami]. The Educational-methodical center on formation on a railway transportation [FGBOU «Uchebno-metodicheskiy tsentr po obrazovaniyu na zheleznodorozhnom transporte»]. Mos^w. - 335 p.
11. Methodical instructions for organizing and calculating train radio communication networks of JSCo Russian Railways N 2854 of December 23, 2013, Moscow [Metodicheskiye ukazaniya po organizatsii i raschetu setey poyezdnoy radiosvyazi OAO «RZHD» № 2854 ot 23.12.2013. Mos^a].
12. Passports of inactive railway lines of the October Railway of JSC «RZD» [Pasporta malodeyatel'nykh zheleznodorozhnykh liniy Oktyabr'skoy zheleznoy dorogi OAO «RZHD»], 2017, Moscow.
13. Riesbeck T., Eisermann K. (2011). Transmission of DSL data to the MPC ESTW L90. Railways of the world [Peredacha danny'kh po tekhnologii DSL v MPTC ESTW L90]. Zhelezny'e dorogi mira, N 11. - Pp. 58-60
14. Reference book of basic prices for design works in construction. Railways [Spravochnik bazovykh tsen na proyektnyye raboty v stroitel'stve Zheleznyye dorogi N 590. Moscow, 2014.
15. Vinogradov V. V., Kustyshev S. E., Prokofiev V. A. (2002). Line of railway automation, telemechanics and communications. Linii zheleznodorozhnoy avtomatiki, telemekhaniki i svyazi. Moscow, Marshrut.
16. Balashov V. A., Lashko A. G., Lyakhovetsky L. M. (2009). Broadband access technologies xDSL. Engineering and technical reference book. Tekhnologii shirokopolosnogo dostupa xDSL. Inzhenerno-tekhnicheskiy spravochnik. Moscow, Eko-Trendz. - 256 p.
17. Zelax M-1. User's manual of M-1-MEGA edition 06 of October 27, 2015 to 02.02.0036 [Zelaks M-1. Rukovodstvo pol'zovatelya M-1-MEGA, redaktsiya 06 ot 27.10.2015 PO 02.02.0036], Mos^w.
Статья представлена к публикации членом редколлегии М. Н. Василенко Поступила в редакцию 22.02.2018, принята к публикации 11.09.2018
НИКИТИН Александр Борисович - доктор технических наук, профессор кафедры «Автоматика и телемеханика на железных дорогах» Петербургского государственного университета путей сообщения Императора Александра I.
e-mail: nikitin@crtc.spb.ru
КУШПИЛЬ Игорь Васильевич - аспирант кафедры «Автоматика и телемеханика на железных дорогах» Петербургского государственного университета путей сообщения Императора Александра I.
e-mail: i_kushpil@mail.ru
© Никитин А. Б., Кушпиль И. В., 2019
