地鐵專用無線系統(tǒng)信號覆蓋方案淺析

【摘 要】本文簡述了地鐵專用無線通信系統(tǒng)在地鐵運(yùn)營中的重要性，逐一介紹了地鐵車站各種環(huán)境情況下的覆蓋方案；簡述了鏈路計算的影響因素以及漏泄電纜的接地安全保證。

【關(guān)鍵詞】地鐵無線系統(tǒng) 無線覆蓋 鏈路計算影響因素 接地安全

一、前言

近年來，城市交通壓力越來越大，各大城市開始快速建造地鐵來緩解交通壓力。地鐵交通作為一種高效、快捷、安全的交通方式，正在為緩解城市交通壓力做出巨大的貢獻(xiàn)。地鐵專用無線通信是地鐵內(nèi)部固定人員（如中心操作員、車站值班員等）與流動人員（如司機(jī)、運(yùn)營人員、流動工作人員等）之間進(jìn)行高效通信聯(lián)絡(luò)的最為重要的手段。地鐵專用無線通信除了應(yīng)滿足運(yùn)營本身所需的列車無線調(diào)度通信和車輛段無線通信外，根據(jù)地鐵運(yùn)營管理的實(shí)際情況，還滿足管理所需的必要的調(diào)度通信，如日常維修的維修調(diào)度無線通信，緊急情況下防災(zāi)調(diào)度無線通信以及必要的站務(wù)無線通信等。其中運(yùn)營線路無線通信系統(tǒng)用于運(yùn)營線路控制中心調(diào)度員對相應(yīng)的無線用戶實(shí)施調(diào)度專用無線通信，車輛段無線通信系統(tǒng)用于車輛段值班員實(shí)施調(diào)度作業(yè)專用無線通信。無線場強(qiáng)的覆蓋直接影響到無線通信系統(tǒng)的可靠性，為了切實(shí)保證列車調(diào)度通信的正常運(yùn)行與行車安全，必須保證地鐵運(yùn)行全區(qū)段內(nèi)的無線系統(tǒng)信號無縫覆蓋。

二、地鐵內(nèi)各種環(huán)境下的覆蓋方案

（一）車站站廳覆蓋。在車站站廳內(nèi)的信號覆蓋可用兩種方式進(jìn)行信號覆蓋，一種方式是采用泄漏電纜方式進(jìn)行信號傳遞與覆蓋，由于泄漏電纜有著很好的信號傳輸特性和信號耦合特性，因此用泄漏電纜來進(jìn)行信號覆蓋可以使信號傳遞時較為穩(wěn)定，但由于在站廳內(nèi)各個區(qū)域分布較為復(fù)雜，給施工及安裝帶來了一定的困難，而且使用泄漏電纜成本較高，因此在站廳的信號覆蓋時，也可以采用吸頂天線的方式進(jìn)行信號的覆蓋。一是吸頂天線組網(wǎng)靈活，可在不同的區(qū)域內(nèi)安裝天線，而且施工方便，成本較低。

（二）車站站臺覆蓋。站臺公共區(qū)和設(shè)備區(qū)一般情況下不考慮設(shè)置天線，利用區(qū)間漏泄電纜的漏泄信號覆蓋。但如遇站臺有外掛設(shè)備區(qū)域，應(yīng)考慮設(shè)置吸頂天線覆蓋。

（三）較長型出入通道和換乘通道。較長型出入通道及換乘通道的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，彎曲、交叉并可能存在高低落差，采用天線場強(qiáng)分布難以掌控，最后實(shí)施的造價不比漏泄同軸電纜方式低。所以對于彎道及坡道較多的通道，運(yùn)用漏泄同軸電纜比天線覆蓋質(zhì)量好，并且節(jié)省投資，故在出入通道及換乘通道采用漏泄同軸電纜比較合理。但在乘客通過的出入通道及換乘通道可否敷設(shè)漏泄同軸電纜最好取得相關(guān)部門對建筑美觀影響的許可，同時考慮通道彎曲對漏泄同軸電纜最小彎曲半徑的限制。

（四）地面車輛段覆蓋。地面車輛段無線覆蓋分為兩部分，一部分是車輛段室外場區(qū)采用鐵塔室外天線覆蓋，各檢修工區(qū)及信號樓采用光纖直放站加吸頂天線覆蓋。

（五）隧道出入口覆蓋。在隧道出入口考慮到隧道內(nèi)信號與隧道外的信號能合理對信號進(jìn)行順利切換，可以在隧道出入口處加裝定向天線，也可以使在隧道口處的泄漏電纜往隧道外再延伸150米左右，以使信號延伸至隧道外以保證信號的正常切換。如果使用定向天線，可能要加裝兩套定向天線，為防止信號間的干擾，最理想的方式是將信號用泄漏電纜在隧道口處往外再延伸至150米處，這樣信號在隧道外就已經(jīng)可以與隧道內(nèi)的信號完成了越區(qū)切換，保證了列車在高速行駛時能進(jìn)行正常通信。

（六）隧道內(nèi)覆蓋。來自基站的信號自基站天線口出來后，為一路信號，再經(jīng)過分配器后分至上、下行兩條隧道，由于專用無線通信系統(tǒng)無線通信載頻數(shù)量較少，當(dāng)中并無其它過多的干擾信號，因此可將上、下行信號共用一根泄漏電纜在隧道內(nèi)進(jìn)行傳輸覆蓋。隧道區(qū)間內(nèi)主要考慮車載臺的覆蓋，因此應(yīng)考慮所用泄漏電纜安裝在與隧道內(nèi)行駛車輛的車頂為準(zhǔn)，盡量使泄漏電纜安裝位置與車頂天線處于平行狀態(tài)。對于隧道內(nèi)使用漏泄電纜覆蓋還應(yīng)考慮隧道區(qū)間的長度問題，一般通過鏈路計算來明確漏泄電纜傳遞無線信號的長度，來明確某些較長區(qū)間需要增設(shè)中繼器的位置，也就是單段漏纜覆蓋最長長度。

鏈路計算需要考慮如下因素：無線信號車體穿透損耗；從基站至隧道處漏纜需饋線長度的損耗；耦合器、功分器損耗；在隧道內(nèi)不可避免的會出現(xiàn)由于其它原因或不可未知的信號對系統(tǒng)的干擾損耗余量；車速；基站輸出信號的輸出功率；基站系統(tǒng)的切換時間；車載臺發(fā)射功率；手持臺發(fā)射功率；上行信噪比；車載臺最低接收電平等。

三、無線信號覆蓋系統(tǒng)的接地安全考慮

為了保證無線信號的覆蓋質(zhì)量，漏泄電纜的節(jié)點(diǎn)安全也至關(guān)重要，主要有如下三種方式：

（一）通常連接漏纜的跳線或電纜需要接地，安裝接地卡。

（二）天饋線系統(tǒng)，因?yàn)樗性饫讚舻奈ｋU，需要接地，安裝避雷器。

（三）一根長電纜的兩端都接地，需要在連接到設(shè)備之前接一個直流隔斷器，避免產(chǎn)生由鐵路隧道中高感應(yīng)、高反向寄生電流造成的電流閉合回路。此外，直流隔斷器有助于隔離各接地點(diǎn)，這些接地點(diǎn)因?yàn)榻尤胨淼纼?nèi)不同的接地系統(tǒng)有勢差的危險（隧道接地，水接地，建筑物接地等）

四、結(jié)論

地鐵專用無線通信系統(tǒng)對于地鐵的安全運(yùn)營有著至關(guān)重要的作用，要做到無線信號的無縫覆蓋是一個比較復(fù)雜和綜合性的工作。既要考慮到采用的無線系統(tǒng)設(shè)備的具體技術(shù)參數(shù)，也要考慮到采用的漏泄電纜和無源器件等的技術(shù)參數(shù)，還要考慮到地鐵車站各類環(huán)境因素的影響。通過各種計算，因地制宜采用不同的覆蓋方案，既要節(jié)約成本更要滿足實(shí)際需求，達(dá)到保證地鐵專用無線系統(tǒng)信號無縫覆蓋，保證地鐵安全運(yùn)營的目的。

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