陳澤武 肖 威 莊海國(guó)

（廣州地鐵集團(tuán)有限公司，廣東 510000）

廣州地鐵新建折返區(qū)無(wú)線覆蓋組網(wǎng)優(yōu)化

陳澤武 肖 威 莊海國(guó)

（廣州地鐵集團(tuán)有限公司，廣東 510000）

對(duì)廣州地鐵4號(hào)線新建折返區(qū)既有的無(wú)線組網(wǎng)方式進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)際情況提出更為可靠的無(wú)線組網(wǎng)方案，并開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)改造。通過(guò)對(duì)既有的組網(wǎng)方式進(jìn)行優(yōu)化改造，最大程度降低了無(wú)線通信發(fā)生故障時(shí)對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)關(guān)鍵區(qū)域造成的不良影響。

地鐵無(wú)線通信；無(wú)線覆蓋；優(yōu)化

1 概述

隨著城市發(fā)展，地鐵線網(wǎng)的擴(kuò)張，地鐵運(yùn)輸系統(tǒng)的作用越來(lái)越顯著。地鐵運(yùn)營(yíng)的正常與否，會(huì)對(duì)整個(gè)城市的運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)直接影響，保障地鐵運(yùn)營(yíng)的安全、高效、快捷具有重大意義。地鐵專用無(wú)線通信作為地鐵運(yùn)營(yíng)組織的重要通訊手段，在保障運(yùn)營(yíng)安全，提高運(yùn)營(yíng)效率方面起著舉足輕重的作用。地鐵專用無(wú)線通信系統(tǒng)必須保持良好的通信質(zhì)量以及高可靠性，才能為運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)提供穩(wěn)定的通信服務(wù)。在無(wú)線通信系統(tǒng)出現(xiàn)突發(fā)故障的緊急情況下，能否快速、有效的保證重要區(qū)域的無(wú)線通信服務(wù)，成為保障地鐵正常運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵。

目前，城市軌道交通專用無(wú)線通信集群系統(tǒng)常采用多基站多區(qū)制的集群系統(tǒng)，配以一些外加的連接和信號(hào)中繼放大設(shè)備（如射頻/光纖直放站），形成一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，如針對(duì)里程較長(zhǎng)的區(qū)間，為使區(qū)間有良好的無(wú)線信號(hào)覆蓋，確保無(wú)線通信質(zhì)量，一般采用“基站+光纖直放站”的組網(wǎng)方式，避免出現(xiàn)信號(hào)盲區(qū)。

地鐵線路在投入運(yùn)營(yíng)后，隨著運(yùn)營(yíng)模式的變化（如大小交路的開(kāi)通），部分原本為非關(guān)鍵行車組織區(qū)的隧道區(qū)間由于列車折返的需要，成為重要的關(guān)鍵行車組織區(qū)。由于專用無(wú)線通信系統(tǒng)在初期設(shè)計(jì)時(shí)，不會(huì)對(duì)這種運(yùn)營(yíng)期間的改變作考慮，因此，結(jié)合既有情況對(duì)新增關(guān)鍵行車組織區(qū)的無(wú)線覆蓋進(jìn)行優(yōu)化頗具意義。

2 新建折返區(qū)無(wú)線通信現(xiàn)狀及風(fēng)險(xiǎn)分析

隨著廣州地鐵4號(hào)線大小交路的開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，在4號(hào)線新造—石碁區(qū)間新增一個(gè)重要的列車折返區(qū)域，公里標(biāo)為K24+664。小交路列車在下行線路通過(guò)新造站后，在此區(qū)域進(jìn)行折返，然后進(jìn)入新造站上行。既有的專用無(wú)線覆蓋情況如圖1所示。

圖1　既有折返區(qū)域無(wú)線組網(wǎng)示意圖

新建站基站信號(hào)為S1，區(qū)間直放站信號(hào)源來(lái)自新建車輛段基站，其信號(hào)為S2，區(qū)間信號(hào)覆蓋情況如下：

K23+456至K24+567區(qū)間：S1+S2

K24+567至K25+410區(qū)間：S2

入廠線：S2

在開(kāi)行小交路列車的情況下，目前的組網(wǎng)方式存在以下風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)：

1）新建基站信號(hào)S1最遠(yuǎn)只能覆蓋到K24+ 567，距離折返區(qū)還有100多m，其信號(hào)無(wú)法覆蓋到折返區(qū)；折返區(qū)只能靠直放站信號(hào)覆蓋。

2）直放站遠(yuǎn)端機(jī)安裝于區(qū)間，發(fā)生故障時(shí)，必須到區(qū)間處理，增加了處理難度。

3 新建折返區(qū)無(wú)線覆蓋組網(wǎng)優(yōu)化

廣州地鐵4號(hào)線隧道的無(wú)線覆蓋采取漏泄電纜方式，漏泄同軸電纜的指標(biāo)有傳輸損耗和耦合損耗兩項(xiàng)。傳輸衰減反映電磁能量沿電纜傳輸?shù)膿p耗，其大小隨頻率變化。耦合損耗是描述漏泄電纜輻射量及可接收量的綜合指標(biāo)。系統(tǒng)參數(shù)及相關(guān)預(yù)估值如表1所示。

表1　系統(tǒng)參數(shù)及相關(guān)預(yù)估值

由表1計(jì)算得到，漏泄電纜在理想狀態(tài)下最大理論覆蓋距離約為1.96km，但是受設(shè)備本身合路、接頭損耗等影響，實(shí)際信號(hào)覆蓋范圍與理論值之間會(huì)存在一定的誤差。

方案1：直放站只覆蓋入廠線，上下行正線只由新站基站覆蓋

斷開(kāi)直放站與上下行區(qū)間漏纜的連接，斷點(diǎn)處由跳線直接連通，直放站只覆蓋入廠線，上、下行正線只由新站基站覆蓋，優(yōu)化后區(qū)間信號(hào)覆蓋情況如圖2所示。

K23+456至K24+567區(qū)間：S1

K24+567至K25+410區(qū)間：S1

入廠線：S2

該方案的優(yōu)點(diǎn)如下：

1）故障處理?xiàng)l件改善

道岔重要區(qū)域由新建基站覆蓋，故障時(shí)避開(kāi)了到區(qū)間處理的條件限制，在設(shè)備房即能處理。

2）無(wú)線信道資源優(yōu)化

折返區(qū)域涉及入場(chǎng)線，在該區(qū)域故障搶險(xiǎn)的情況下，車輛段必將與正線同步進(jìn)行。由于直放站使用的是新建車輛段基站的信號(hào)源，將會(huì)導(dǎo)致車輛段基站信道資源緊張。改變鏈路后，正線與車輛段使用不同的基站，合理分配有限的資源。

圖2　直放站只覆蓋入廠線，上下行正線由新站基站覆蓋

該方案的缺點(diǎn)如下：

新建基站的覆蓋范圍由1 111 m增加到1 954 m，接近漏泄電纜在理想狀態(tài)下最大的理論覆蓋距離1.96 km，在其覆蓋范圍的末端會(huì)存在信號(hào)覆蓋較差，甚至覆蓋盲區(qū)的現(xiàn)象。

方案2：K24+567后的上下行區(qū)間由新建基站與直放站共同覆蓋

新建基站信號(hào)S1到達(dá)K24+567處與直放站信號(hào)S2通過(guò)合路器進(jìn)行合路，合路后的信號(hào)共同對(duì)折返區(qū)進(jìn)行覆蓋，優(yōu)化后區(qū)間信號(hào)覆蓋情況如圖3所示。

圖3　K24+567后的上下行區(qū)間由新建基站與直放站共同覆蓋

K23+456至K24+567區(qū)間：S1

K24+567至K25+410區(qū)間：S1+S2

入廠線：S2

該方案的優(yōu)點(diǎn)如下：

覆蓋網(wǎng)絡(luò)雙重保障：關(guān)鍵折返區(qū)同時(shí)存在新建基站及直放站的信號(hào)，二者間其中一個(gè)發(fā)生故障仍能保障折返區(qū)區(qū)域的無(wú)線通信。

該方案的缺點(diǎn)如下：

合路器故障時(shí)仍然會(huì)導(dǎo)致整段折返區(qū)域無(wú)通信信號(hào)覆蓋，需要進(jìn)入?yún)^(qū)間處理才能恢復(fù)通信。

4 無(wú)線信號(hào)覆蓋可靠性方案的測(cè)試

方案1：直放站只覆蓋入廠線，上下行正線由新建基站覆蓋

未增加新建站基站功率，直接跳通上行，區(qū)間信號(hào)強(qiáng)度如圖4所示。測(cè)試期間步行通話清晰，但出現(xiàn)過(guò)脫網(wǎng)的現(xiàn)象。在上下行折返區(qū)（K24+664）車速慢問(wèn)題不大，洞口段速度快會(huì)有影響。上下行線K24+950-K25+410段由于位置較遠(yuǎn)，新建站基站信號(hào)覆蓋不理想，影響通話。信號(hào)覆蓋情況如圖4所示。

圖4　方案1信號(hào)覆蓋情況

方案2：K24+567后的上下行區(qū)間由新建基站與直放站共同覆蓋

在K24+567處新建基站信號(hào)S1與直放站信號(hào)S2直接通過(guò)合路器形成合路信號(hào)，對(duì)K24+ 567至K25+410區(qū)間上下行區(qū)域進(jìn)行覆蓋，折返區(qū)信號(hào)覆蓋網(wǎng)絡(luò)雙重保障，同時(shí)存在基站及直放站的信號(hào)S1、S2，信號(hào)覆蓋情況如圖5所示。

如圖5所示，在新建下行——W1412——入廠線——W1416——新建上行折返區(qū)域內(nèi)，在折返區(qū)域上下行正線部分，新建基站信號(hào)S1的覆蓋場(chǎng)強(qiáng)為-80～-90 dBm左右，直放站信號(hào)S2的覆蓋場(chǎng)強(qiáng)為-53 dBm左右，實(shí)現(xiàn)該區(qū)域的雙網(wǎng)覆蓋，當(dāng)其中一路信號(hào)發(fā)生故障時(shí)，另一路信號(hào)可暫時(shí)滿足信號(hào)覆蓋，提高了無(wú)線信號(hào)覆蓋的可靠性。

圖5　基站與直放站信號(hào)臺(tái)路場(chǎng)強(qiáng)情況

方案1：直放站只覆蓋入廠線，上下行正線只由新站基站覆蓋，斷開(kāi)了直放站對(duì)上下行線的信號(hào)覆蓋，導(dǎo)致位置較遠(yuǎn)的線路，由于新建站基站信號(hào)覆蓋不理想，影響通話。當(dāng)新建站基站故障時(shí)，上下行區(qū)間將直接受到影響，無(wú)信號(hào)覆蓋。

方案2：K24+567后的上下行區(qū)間由新建基站與直放站共同覆蓋，使得基站、直放站均正常工作時(shí)，K24+567后的上下行區(qū)間信號(hào)覆蓋情況良好，充分利用直放站的信號(hào)；當(dāng)新建站基站故障時(shí)，在一定程度上減少影響范圍，折返區(qū)間仍然由直放站進(jìn)行信號(hào)覆蓋；當(dāng)直放站故障時(shí)，折返區(qū)間仍然由新建站基站進(jìn)行信號(hào)覆蓋，在應(yīng)急情況下保障折返區(qū)間的無(wú)線信號(hào)覆蓋，滿足無(wú)線通信功能。

綜合比較上述兩種方案，方案2充分利用基站、直放站對(duì)區(qū)間進(jìn)行無(wú)線信號(hào)覆蓋，實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)共存，大大減少設(shè)備故障時(shí)對(duì)無(wú)線通信的影響，在應(yīng)急情況下保障折返區(qū)間的無(wú)線信號(hào)覆蓋，滿足無(wú)線通信功能。方案2新建基站與直放站共同覆蓋更為有效的解決折返區(qū)無(wú)線覆蓋問(wèn)題，因此，采取方案2對(duì)組網(wǎng)方式進(jìn)行改造。

根據(jù)方案2對(duì)新建折返區(qū)進(jìn)行改造以來(lái)，該段區(qū)間無(wú)線信號(hào)覆蓋良好，滿足正常的無(wú)線通信；經(jīng)過(guò)測(cè)試，在基站、直放站單獨(dú)故障時(shí)，折返區(qū)間的無(wú)線覆蓋情況較原先的組網(wǎng)方式更為保障，基本能滿足應(yīng)急情況下折返區(qū)間的無(wú)線通信，達(dá)到預(yù)期的效果。

5 總結(jié)

在條件有限的情況下，方案新建基站信號(hào)到達(dá)K24+567處與直放站信號(hào)直接通過(guò)合路器形成混合信號(hào)對(duì)K24+567至K25+410區(qū)間上下行區(qū)域進(jìn)行覆蓋，折返區(qū)信號(hào)覆蓋網(wǎng)絡(luò)雙重保障，同時(shí)存在基站及直放站的信號(hào)。一旦直放站發(fā)生故障時(shí)，折返區(qū)域還存在新建基站信號(hào)的覆蓋，將直放站故障帶來(lái)的嚴(yán)重影響大大降低，提高了該區(qū)域內(nèi)無(wú)線覆蓋的可靠性，以滿足運(yùn)營(yíng)組織的開(kāi)展。

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The paper analyzes the wireless networking mode for newly-built turn-back area of Guangzhou metro line 4， and puts forward a reliable wireless networking scheme combined with acutal conditions. Through optimized reconstruction， the harmful effects caused by wireless communication failure can be decreased in the maximum degree.

metro wireless communication； wireless coverage； optimization

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.04.018

2015-09-16）