РАСЧЕТ СЕТКИ РАБОЧИХ ЧАСТОТ СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ РАДИОСВЯЗИ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ

АННОТАЦИЯ

В работе рассматриваются вопросы расчета сетки рабочих частот системы технологической радиосвязи на железнодорожном транспорте. Дан анализ потребностей в каналах связи для технических работников, не связанных непосредственно с маневровой работой, который показал, что в крупных железнодорожных узлах для этих абонентов необходимо организовать до 60 радиосетей.

ABSTRACT

The paper deals with the calculation of the operating frequency grid of the technological radio communication system in railway transport. An analysis of the needs for communication channels for technical workers not directly related to shunting work is given, which showed that in large railway junctions for these subscribers it is necessary to organize up to 60 radio networks.

Ключевые слова: расчет сетки рабочих частот, технологическая радиосвязь, железнодорожный транспорт, канал связи.

Keywords: calculation of the grid of operating frequencies, technological radio communication, railway transport, communication channel.

Основными параметрами, регламентирующими электромагнитную совместимость -ЭМС радиоэлектронных средств -РЭС на железнодорожном транспорте, являются двух и трехсигнальная избирательности приемника для радиостанций, отвечающих требованиям ГОСТ 12252–66, а также избирательность по соседнему каналу и интермодуляционная избирательность для радиостанций[1-4]. Эффективным методом борьбы с интермодуляционными помехами является рациональный выбор рабочих частот, полностью исключающий появление этих помех. Интермодуляционные частоты в общем виде можно представить следующим выражением:

n₁/f_k1 ± n₂/f_k2 ± … ± n_q/f_г = f_ПЧ ± Δf_ПЧ                                                           (1)

где  n₁, n₂,…,n_q = 1, 2, 3,…– целые числа;

f_k – частоты мешающих радиостанций;

f_г – частота гетеродина;

f_ПЧ – промежуточная частота;

Δf_ПЧ – рас стройка по промежуточной частоте.

Порядок интермодуляционной помехи представляет собой сумму модулей коэффициентов n слагаемых этого выражения. Естественно, чем выше порядок интермодуляционной помехи, тем меньшую опасность она представляет. Это объясняется, с одной стороны, уменьшением вероятности одновременной работы большого числа передатчиков, а с другой – уменьшением амплитуды гармонической составляющей с ростом ее порядка. Помехами четного порядка можно пренебречь, поскольку в этом случае помеха, имеющая частоту настройки приемника, может появиться лишь при взаимодействии частот, значительно отличающихся от рабочей частоты. Помехи четного порядка будут подавлены в широкополосной части приемного тракта.

Из всех составляющих интермодуляции наибольшую опасность представляют составляющие третьего порядка, которые определяются следующими зависимостями:

А + В – С = D; 2А – В = D,                                                                   (2)

где  А , В и С – частоты взаимодействующих мешающих сигналов; D – частота интермодуляционной помехи, полученная в результате взаимодействия мешающих сигналов и совпадающая с частотой настройки приемника.

Такой вид интермодуляции наиболее опасен, так как частоты взаимодействующих сигналов могут быть достаточно близки к частоте настройки приемника.

Рабочие частоты желательно выбирать так, чтобы указанные равенства не выполнялись. Однако при расчете сетки частот это сопряжено с использованием большей минимально необходимой полосы частот.  Поэтому при разработке алгоритма расчета сетки частот должна быть предусмотрена возможность определения сетки частот, удовлетворяющей как двум, так и одному из проводимых равенств. С учетом особенностей технологической радиосвязи на железнодорожном транспорте обязательным условием является удовлетворение требования по интермодуляции вида 2А–В=D. Частоты, удовлетворяющие этим равенствам, будем условно называть интермодуляционной несовместимыми, а не удовлетворяющие–интермодуляционное совместимыми.

Расчет сетки рабочих частот, исключающей интермодуляционное несовместимые частоты, представляет собой достаточно сложную комбинаторную задачу, для решения которой требуются большие затраты времени. В связи с этим эту задачу решала ЭВМ. При составлении алгоритма расчета учитывалось, что ширина полосы частот, в которой могут быть выбраны рабочие каналы, составляет 1МГц. Поэтому в качестве текущей последовательности частот были выбраны последовательные номера рабочих каналов (1, 2, 3, . . ., 39, 40) с  частотным разносом между соседними каналами 25кГц. С учетом технологических особенностей организации радиосвязи на станциях при расчете принималось, что группа рабочих каналов должна состоять из шести частот ("шестерка" частот).

Введем следующие обозначения: A_l={а_lj}– текущая последовательность частот, при l = 1 имеем исходную последовательность частот А₁ = {а_lj} ,

(j = 1, 2,…, N –целые числа); N_l и N₁ – число членов соответственно текущей и исходной последовательностей частот; L_max = [N₁/6]- максимальное теоретически возможное число оптимальных "шестерок" частот, удовлетворяющих обоим равенствам;

l = 1, 2,…, L_max – текущий номер "шестерки" в наборе оптимальных "шестерок" частот, а также номер очередной последовательности частот.

Матрица номеров частот (рабочих каналов), входящих в набор   оптимальных "шестерок", имеет вид:

                                                  (3)

при k = 1, 2,...,6 и l = 1, 2,..., L_max.

Первая строка матрицы при l = I{i_1k} определяет номера частот исходной последовательности А₁ входящих в первую "шестерку" набора оптимальных "шестерок" частот. Вторая строка матрицы {i_1k} при l = 2 определяет в новой последовательности А₂ номера частот, входящих во вторую "шестерку" набора. Последовательность частот А₂ получена из исходной последовательности А₁ удалением частот, входящих в первую оптимальную "шестерку".

Матрица частот, входящих в набор оптимальных "шестерок", может быть представлена в виде:

                                                     (4)

Первая строка матрицы представляет собой совокупность частот, входящих в первую "шестерку" набора, вторая строка – совокупность частот, входящих во вторую "шестерку" набора, и т. д. Рабочая строка номеров частот для выборки на поверку очередной "шестерки" заданной последовательности частот записывается в виде

P = {P_k} = {P₁, P₂,…, P₆}.

Для определения максимального числа оптимальных "шестерок" в заданную исходную последовательность следует ввести коэффициент набора оптимальных "шестерок" К_ОПТ. Если задана исходная последовательность, состоящая, например, из 20 членов, и К_ОПТ =2, это означает, что первая и вторая "шестерки" в наборе не должны удовлетворять сразу двум равенствам, а третья – только второму. Вводится также ограничение на исходную последовательность частот: она должна быть строго возрастающей [5-8].

Каналы в выделенной полосе частот нумеруют и группируют в зависимости от их назначения в различных радиосетях. Рекомендуемые номера рабочих каналов, которые следует использовать при организации маневровой и горочной радиосвязи на железнодорожных станциях и узлах, приведены в табл.1. В качестве основной серии применяемых рабочих частот принята серия В, исходя из ее оптимального расположения в общей полосе занимаемых частот с точки зрения обеспечения ЭМС РЭС. На неразветвленных участках сети железных дорог при линейном расположении станций необходимо применять частоты основной серии В, учитывая при этом условия обеспечения координационных расстояний, т.е. пространственного разнесения радиостанций, работающих на совпадающих частотах. Использование одной двенадцати канальной серии частот обеспечивает возможность работы локомотивов на любой станции участка без замены приемо-передатчика в случае необходимости перестройки радиостанции на другую частоту. На пересекающихся железнодорожных направлениях к частотам серии B в первую очередь следует добавлять частоты серии Г. На направлениях запад-восток можно рекомендовать использовать частоты серии В, а на направлениях север-юг – частоты серии Г.

Таблица 1.

Рабочие каналы при организации маневровой и горочной радиосвязи на железнодорожных станциях и узлах

На крупных железнодорожных узлах, где число радиосетей велико, для обеспечения ЭМС РЭС можно применять до шести различных серий рабочих частот.

Как уже указывалось, для более полного удовлетворения потребностей технических работников станций в каналах связи необходимо дополнительно организовать радиосети для лиц, не связанных непосредственно с маневровой работой: для работников ПТО, ОТК, ПКО, грузовых дворов, СЦБ и связи, железнодорожной охраны. Рассчитанные по разработанному алгоритму частоты образуют группу, использование которой позволяет организовывать радиосвязь технических работников на промежуточных, участковых, грузовых, технических и односторонних сортировочных станциях (табл. 2).

Таблица 2.

Рабочие каналы при организации станционной радиосвязи на промежуточных, участковых, грузовых, технических и сортировочных станциях

Заключение

Если расстояния между железнодорожными станциями меньше координационных, следует применять вторую группу частот. Эти две группы частот интермодуляционном совместимы с частотами основной серии В, которую используют для маневровой и горочной радиосвязи.

Анализ потребностей в каналах связи для технических работников, не связанных непосредственно с маневровой работой, показал, что в крупных железнодорожных узлах для этих абонентов необходимо организовать до 60 радиосетей. В таких случаях следует использовать на вторичной основе рабочие частоты, приведенные в табл.1. на которых в данном районе не организованы радиосети маневровой и горочной связи. В этом случае также необходимо обеспечить заданные координационные расстояния и ЭМС РЭС в выбранных группах частот.

Список литературы:

1. Волков В.М., Головин Э.С., Кудряшов В.А. Электрическая связь и радио на железнодорожном транспорте. /– М.: Транспорт, 1991. 311с.
2. Кривопишин В.А., Халиков А.А. Станционная и поездная радиосвязь. / Учебное пособие. Ташкент «Янги аср авлоди» 2007. 321с
3. Связь с подвижными объектами на железнодорожном транспорте: Справочник / Ваванов Ю.В., Доценко Н.Е., Малявко В.Е., Тропкин С.И. М: Транспорт, 1984. 320с.
4. Телекоммуникационные технологии на железнодорожном транспор­те / Горелов Г.В., Кудряшов В.А., Шмытинский В.В. и др. Под ред. Горелова Г.В. – М.: УМК МПС России, 1999. 576с.
5. Халиков А.А., Ураков О.Х.  Математическая модель процесса функционирования сети ОТС - IP  при передаче редкоследующего потока данных. // UNIVERSUM: Технические науки: электрон. научн. журн. Раздел Радиотехника и связь Москва –2020. № 3(72). – С.56-61. URL: tech@7universum.com
6. Халиков А.А., Ураков О.Х. Усовершенствование сети оперативно- технологической связи на АО «Узбекистон темир йуллари». Монография. / Под ред.проф. Халикова А.А. Ташкент –Тамбов: Консальтинговая компания Юком, 2020. 98с. https://ukonf.com/doc/mon.2020.04.01.pdf.
7. Халиков А.А., Хуррамов А.Ш. Анализ электромагнитной совместимости и методы разработки частотного плана. UNIVERSUM: Технические науки: Раздел-09. Радиотехника и связь. Москва –2022. № 8(101). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/
8. Халиков А.А., Хуррамов А.Ш. Технико-экономическое сравнение вариантов организации радиосвязи на железнодорожном транспорте. // Intellectual education technological solutions and innovative digital tools: a collection of scientific works of the international scientific online conference (13rd august, 2022) – netherlands, Amsterdam : "cess", 2022. part 7– 136-138p. http://interonconf.com