淺談地鐵車站400M同頻單工無線對講系統(tǒng)故障原因及解決辦法

0 引言

地鐵400M同頻單工無線對講系統(tǒng)為車輛段、停車場列檢人員、運營人員、車站運營人員提供無線對講服務。本文以深圳地鐵環(huán)中線五和站為例，詳細分析了該系統(tǒng)出現(xiàn)故障的原因及解決辦法。

1 400M同頻單工無線對講系統(tǒng)介紹

車站設400M固定臺和400M單工便攜臺，無線模式分為同頻單工對講和一呼百應。

五和站為環(huán)中線與深圳地鐵后續(xù)規(guī)劃線路16號線換乘，換乘方式為通道換乘方式。車站形式為地下二層島式車站，站廳層在地下一層設通道，環(huán)中線站臺設在地下二層，16號線站臺設在地下三層。400M無線對講系統(tǒng)的饋線通過橋架匯接，分別通往站廳站臺，在站廳層和站臺層均分為南北兩路，由東至西，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1。

2 故障原因及解決辦法

故障現(xiàn)象分為三種：固定臺無法與全站對講機進行通話；固定臺與站廳（或站臺）層對講機無法通話；固定臺與某區(qū)對講機無法通話。還需對400M信號傳輸過程中的損耗進行計算。

2.1 固定臺與全站對講機無法通話

當出現(xiàn)車站全部對講機無法與車控室400M固定臺通話時，因站廳層和站臺層設備同時故障的幾率較小，故判定400M固定臺至功分器1之間出現(xiàn)故障。故障點包括：400M固定臺、1/2”饋線、接口、功分器1。

（1）測試天線的駐波比，若駐波比大于1.5，說明從A點至C1點出現(xiàn)故障。饋線在線槽內(nèi)斷裂可能性小，而功分器作為無源器件且安裝在室內(nèi)，也不可能出現(xiàn)故障。最大的可能就是接口松脫，可緊固接口。若駐波比在1和1.5之間，則說明A點至C1點之間線路完好，可推斷是400M固定臺故障，需進一步排查。

（2）當400M固定臺出現(xiàn)故障時，首先應檢查400M固定臺電源與各個接口是否正常。

若接口完好，則應從電源、信道、PTT按鍵等幾個常見故障原因來進行排查?？梢詮娜齻€方面確認固定臺電源是否正常：確認固定臺的電源是否正常；電源電纜保險絲是否燒斷；電源電纜接插頭是否松動。

排除電源無故障后，應從軟件上查看400M固定臺所編寫的信道是否與對講機在同一信道上，同時查看固定臺旋鈕是否與對講機在同一個信道上。

對于400M固定臺常出現(xiàn)的PTT按鍵失靈的情況下，可以通過替換法來排除故障。

在排查了以上幾個故障原因后，若400M固定臺還是無法進行通話，應更換固定臺。

2.2 固定臺與站廳（站臺）層對講機無法通話

以400M固定臺與站廳層對講機無法通話為例，當出現(xiàn)此故障時，可判定圖1中C1至功分器2之間出現(xiàn)故障。由于饋線和功分器故障概率較低，可判斷故障原因為接口松脫，可緊固接口。

2.3 固定臺與某區(qū)對講機無法通話

當出現(xiàn)固定臺與某個區(qū)域（假設為站廳西側(cè)）對講機無法通話時，可以判定為圖1中E1至天線間通路故障。首先先緊固接口，緊固接口后若依然不能通話，則判定為天線故障。用駐波儀對此天線進行測試，若駐波比大于1.5，則是天線故障，更換天線。

2.4 傳輸損耗計算

除了以上三種硬件故障以外，400M固定臺還有可能因為發(fā)射功率不夠?qū)е屡c對講機無法通話。由于400M同頻單工對講系統(tǒng)采用頻點為416.850MHZ至416.950MHZ（頻點間隔為25KHZ），頻率范圍為403MHZ-470MHZ（默認為450MHZ），因此本方案覆蓋設計如下：

（1）在車站站臺距車頭、車尾25米處各設置1個400MHZ吸頂全向天線，每個天線覆蓋半徑為50米，兩個天線覆蓋150米站臺區(qū)， 站臺區(qū)滿足400MHZ便攜臺邊緣場強，吸頂全向天線端口電平計算如下：

根據(jù)無線電傳輸模型，L=32.4+20㏒（F） +20㏒（D），其中F為頻率（單位為MHz），D為距離（單位為km）。站臺天線自由空間損耗計算為： L=32.4+20㏒（450） +20㏒（D）=32.4+53+20㏒（50/1000）=85.4+20㏒（50/1000）=59.4dB。

由P（站臺400M天線端口電平）≥P（便攜臺邊緣場強電平）+L（空間損耗）+（穿墻損耗）+（人體損耗）-（天線增益），得 P≥ -85+（59.4+15+10）-3，則P≥3.6（dBm）。

站臺區(qū)只要天線口功率≥3.6dBm，就能達到覆蓋半徑50米站臺區(qū)域的要求。

（2）在站廳東、西二側(cè)各設置1個400MHZ吸頂全向天線，每個天線覆蓋半徑50m，在覆蓋站廳的同時兼顧覆蓋出入口通道。吸頂全向天線端口電平計算如下：

則站廳天線端口所需功率為：P（站廳400M天線端口電平）≥P（便攜臺邊緣場強電平）+L（空間損耗）+（阻擋損耗）+（人體損耗）-（天線增益），得P≥ -85+（59.4+15+10）-3

，則P≥3.6（dBm）。

站廳及出入口區(qū)天線口功率≥3.6dBm就能達到覆蓋半徑50米站廳區(qū)域及縱深50米出入口通道的要求。

從400M固定臺發(fā)射到天線的過程中，二功分器的損耗是3.5dB，而7/8”饋線的傳輸損耗為4.2dB/100m，1/2”跳線的損耗是1.2dB。從圖1可知，4根天線中距離400M固定臺7/8”饋線最長的是190米，且需要經(jīng)過5米1/2”跳線，兩個二功分器。故400M固定臺的最小功率應為：3.6+1.2+4.2*1.9+3.5*2=19.78dBm。而深圳無線委員會批準給我們的400M固定臺功率為2W，換算為33dBm，滿足400M固定臺的最小功率。

3 換乘站信號覆蓋

五和站是環(huán)中線與16號線的換乘站，站廳在地下一層，環(huán)中線站臺在地下二層，16號線站臺在地下三層。16號線站臺層天線的功率應為3.6dBm，從400M固定臺發(fā)射到天線的過程中，需要經(jīng)過一個三功分器和一個二功分器，而7/8”饋線的傳輸損耗為4.2dB/100m，從五和站現(xiàn)場看來，從400M固定臺至16號線站臺天線的最長距離估計為210米，故固定臺的最小功率應為：3.6+1.2+4.2*2.1+3.5+5.3=22.42dBm，在33dBm的范圍之內(nèi)。為了增強信號，我們常用4W（即36dBm）的功率，目前400M固定臺的功率能夠覆蓋到16號線的站臺。

4 結(jié)語

400M無線對講系統(tǒng)是地鐵車站日常運營、安全保障方面非常重要的一個系統(tǒng)，故障發(fā)生概率也很高。通過對五和站400M對講系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析和故障分析可發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)的接口及設備故障是高發(fā)故障點，后續(xù)的系統(tǒng)故障分析可以參考這一點。各地更多地鐵后期工程仍在建設當中，本文中對于換乘站信號覆蓋的考慮十分有助于新線設備的調(diào)試。