Использование волоконно-оптических систем связи для регулирования движения поездов

Перед железнодорожным транспортом  нашей страны стоит задача обеспечения непрерывно растущих объемов перевозок грузов и пассажиров. Для этого необходимо повышать пропускную способность железнодорожных участков, скорость и массу поездов при одновременном повышении безопасности движения. Без сложной, разветвленной сети связи невозможно организовать интенсивный перевозочный процесс и оперативно управлять им.

Количество сообщений, которое может быть передано по проводным частотным каналам связи, ограничено рабочей полосой частот, используемых для передачи информации. Расширение этой полосы в сторону высокочастотных диапазонов неэффективно в связи с резким увеличением при этом потерь энергии.

    Значительное расширение рабочей полосы частот становится возможным при использовании волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Волоконно-оптическая связь является областью техники, которая возникла в результате объединения оптической связи — передачи информации в виде модулированного пучка света и волоконной оптики — распространения света внутри гибких оптических волокон. Это объединение обусловило широкое внедрение средств волоконно-оптической связи в различных отраслях производства. Их каналы которых являются универсальными, способными передавать аналоговые (например, речевые) и кодированные дискретные сигналы.

Оптическое волокно представляет из себя волновод (диэлектрический), где канализирующее действие обеспечивается скачкообразным или непрерывным изменением диэлектрической проницаемости в поперечном сечении волновода.

Наиболее широкое применение имеют два типа оптических волокон, отличающихся профилем распределения коэффициента преломления:

Ступенчатый профиль – показатель преломления в волокне изменяется скачком;

Градиентный профиль – показатель преломления в волокне изменяется непрерывно.

Реже используются волокна и с более сложным профилем распределения коэффициента преломления по объему.

   По сравнению с медными жилами кабелей связи оптические волокна, используемые в волоконно-оптических кабелях (ВОК), обладают следующими преимуществами:

  — большой пропускной способностью;

   — защищенностью от внешних электромагнитных воздействий;

   — отсутствием взаимных влияний между сигналами, передаваемыми по различным оптическим волокнам ВОК;

    — малыми потерями энергии сигнала при его распространении;

    — электробезопасностью;

    — экономичностью;

    — высокой степенью защищенности от несанкционированного доступа к передаваемой информации;

    — небольшой массой и габаритами;

    — экономией дефицитных цветных металлов.

     К недостаткам ВОЛС можно отнести высокую стоимость оптического интерфейсного оборудования.

Волоконно-оптические системы передачи информации на ж/д транспорте состоят из типового оборудования каналообразования и группообразования, единого для всех цифро- вых систем, а также оборудования цифрового волоконно-оптического линейного тракта, обеспечивающего передачу цифровых сигналов от одной оконечной станции к другой.

Оборудование каналообразования и группообразования обеспечивает формирование группового потока, соответствующего тридцати каналам (со скоростью передачи 2,048 Мбит/сек); вторичного потока, соответствующего 120 телефонным каналам (скорость пере- дачи8,448 Мбит/сек); третичного группового потока, соответствующего 480 телефонным ка- налам (34,368 Мбит/сек); четвертичного группового потока, соответствующего 1920 теле- фонным каналам (139,264 Мбит/сек). В настоящее время используются системы синхронной цифровой иерархии на следующие скорости передачи: 155 Мбит/сек, 622 Мбит/сек, 2488 Мбит/сек и т.д.

Основу системы составляет оптический кабель (ОК). В качестве электронно-

оптического преобразователя (ЭОП) наибольшее распространение получили поляризован- ный лазер (ПЛ) и светоизлучающий диод (ФД). Кроме того, для преобразования кода и со- гласования элементов схемы применяются кодирующие устройства (ПК), а также согласую- щие оптические устройства (СУ).

Электрический предварительный сигнал ИКМ через ПК поступает в ЭОП. Здесь Электрические импульсы сигнала ИКМ лазеры или светодиоды трансформируются в опти- ческие и через передающее согласующее устройство поступает в оптический кабель. На приеме оптический сигнал через приемное согласующее устройство поступает в фотодиод, где он преобразуется в электрический сигнал и через преобразователь тока ПК поступает в приемники ИКМ.

Особенностью систем передачи на ж/д транспорте является необходимость организа- ции выделения каналов из группового потока на промежуточных станциях. Для этого при- меняется аппаратура выделения (АВ), с помощью которой производится выделение, поворот и транзит цифровых сигналов. Здесь же производится регенерация сигналов (Р).

Для организации магистральной связи используется аппаратура уплотнения типа ИКМ-100Т, STM-системы, SDH-технологии и т.д.

Оперативно-технологическая связь осуществляется, например, аппаратурой уплотне- ния типа ДСС, ОТГ-Е и др.