肖 威

（南寧軌道交通集團有限責(zé)任公司，南寧 530029）

1 概述

隨著城市的不斷發(fā)展，地鐵線網(wǎng)也在不斷擴張，地鐵運營指揮的重要性越來越受到重視。專用無線通信系統(tǒng)作為地鐵組織運營指揮的重要通訊手段，是為保證地鐵安全、高密度、高效運營而建設(shè)的話音、數(shù)據(jù)專用通信系統(tǒng)，為地鐵運營的固定用戶和移動用戶之間的語音和數(shù)據(jù)信息交換提供可靠的通信手段，對行車安全、提高運營效率和管理水平、改善服務(wù)質(zhì)量提供重要保證。同時，在地鐵運營出現(xiàn)異常情況或有線通信出現(xiàn)故障時，亦能迅速提供防災(zāi)救援和事故處理等指揮所需要的通信手段。

地鐵專用無線通信系統(tǒng)采用800 MHz頻段的TETRA數(shù)字集群調(diào)度系統(tǒng)，由“多基站+直放站”的集群系統(tǒng)形成一個有線、無線相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)根據(jù)地鐵運行的特點對各基站的覆蓋區(qū)域進行劃分。當系統(tǒng)正常運行時，各基站由設(shè)置在控制中心的中心交換設(shè)備控制；當基站與中心交換設(shè)備通信中斷時，系統(tǒng)能以單站集群方式支持單站系統(tǒng)的降級運行。

專用無線通信系統(tǒng)在控制中心調(diào)度大廳分別設(shè)置行車調(diào)度臺、環(huán)控調(diào)度臺及維修調(diào)度臺，各調(diào)度員根據(jù)角色的不同，實現(xiàn)系統(tǒng)的各項調(diào)度臺功能，調(diào)度臺采用有線連接的方式。手持臺作為各調(diào)度員的備用通信方式，均配置了相同功能的通話組，具有移動性強、操作方便的特點。本文主要針對控制中心調(diào)度大廳專用無線通信系統(tǒng)的覆蓋方式進行優(yōu)化，提高該區(qū)域內(nèi)無線覆蓋的可靠性。

2 控制中心調(diào)度大廳專用無線通信系統(tǒng)信號覆蓋及場強分析

2.1 調(diào)度大廳專用無線通信系統(tǒng)信號覆蓋方式

地鐵專用無線通信系統(tǒng)內(nèi)的基站均配置兩個收發(fā)信機，每個收發(fā)信機有4個信道，系統(tǒng)默認第1個收發(fā)信機的第1個信道為控制信道。每個收發(fā)信機采用25 kHz信道間隔，不存在同頻干擾。地鐵控制中心的無線覆蓋范圍分為設(shè)備區(qū)和調(diào)度區(qū)，采用室內(nèi)吸頂天線，收發(fā)天線共用。

單線路運營時：在臨近控制中心的車站通信設(shè)備房內(nèi)配置一套直放站近端機，控制中心的通信設(shè)備房配置一套遠端機，通過光纖將車站的無線基站信號延伸至控制中心，最終由控制中心大樓內(nèi)的室內(nèi)天線完成無線信號覆蓋。單線路運營時控制中心的無線覆蓋方式如圖1所示。

圖1 單線路運營時控制中心的無線覆蓋示意圖Fig.1 Schematic diagram of wireless coverage of control center during single line operation

雙線路運營時：新增線路的專用無線通信系統(tǒng)在控制中心不需要配置基站，通過兩條線路的MSO進行互聯(lián)互通，在控制中心范圍內(nèi)的新增線路手持臺將通過既有線路的無線覆蓋設(shè)備入網(wǎng)，新增線路的手持臺處于漫游狀態(tài)。

三線路運營時：專用無線通信系統(tǒng)在控制中心通信設(shè)備房配置1套無線基站，并在相應(yīng)線路的設(shè)備區(qū)安裝1套全向吸頂天線，用于覆蓋設(shè)備區(qū)。3號線的MSO作為主站，分別與1、2號線的MSO進行互聯(lián)互通，在控制中心覆蓋范圍內(nèi)的3號線手持臺（除四樓設(shè)備區(qū)外）將通過1號線的無線覆蓋設(shè)備入網(wǎng)，2、3號線手持臺處于漫游狀態(tài)。三線路運營時控制中心的覆蓋方式如圖2所示。

2.2 調(diào)度大廳專用無線通信系統(tǒng)信號場強分析

根據(jù)當前調(diào)度大廳的覆蓋方式，下面對既有調(diào)度大廳的信號覆蓋場強進行計算。本次只計算末端天線的場強電平是否滿足設(shè)計電平要求，如表1所示。

圖2 三線路運營時控制中心的無線覆蓋示意圖Fig.2 Schematic diagram of wireless coverage of control center during three lines operation

表1 末端天線場強值計算Tab.1 Field strength calculation of terminal antenna

由表1的計算可知，調(diào)度大廳的場強覆蓋能滿足設(shè)計要求。

3 控制中心調(diào)度大廳既有專用無線通信系統(tǒng)覆蓋風(fēng)險分析

隨著運營線路的增加，調(diào)度大廳內(nèi)的移動終端用戶也不斷增加。根據(jù)三線路運營時的覆蓋方式，當前控制中心調(diào)度大廳的專用無線通信系統(tǒng)的信號覆蓋存在以下風(fēng)險。

1）當車站基站覆蓋范圍內(nèi)有7個及以上的移動終端用戶（含手持臺、車載臺、車站電臺）同時建立呼叫時，在此基站覆蓋范圍下的移動終端用戶會出現(xiàn)信道資源占滿，用戶需要排隊等候信道資源的現(xiàn)象。

2）當車站基站出現(xiàn)故障，以單收發(fā)信機運行時，有3個及以上的移動終端用戶（含手持臺、車載臺、車站電臺）同時建立呼叫，在此基站覆蓋范圍下的移動終端用戶會出現(xiàn)信道資源占滿，用戶需要排隊等候信道資源的現(xiàn)象。

3）當車站基站或直放站出現(xiàn)整體故障時，導(dǎo)致覆蓋范圍內(nèi)無集群網(wǎng)絡(luò)信號，將影響控制中心所有移動終端用戶的使用。

4）當1號線與3號線的MSO互聯(lián)互通發(fā)生故障時，將影響控制中心覆蓋范圍內(nèi)所有2、3號線手持臺的使用（除四樓設(shè)備區(qū)外）。

4 控制中心調(diào)度大廳專用無線通信系統(tǒng)信號覆蓋優(yōu)化及分析

4.1 控制中心調(diào)度大廳專用無線通信系統(tǒng)信號覆蓋方式改造

通過對控制中心3號線MSO下的無線基站覆蓋方式進行改造，增加一個二功分器，將基站輸出的射頻信號一分為二，一路對四樓設(shè)備區(qū)進行無線信號覆蓋，新增一路無線覆蓋信號至調(diào)度大廳，采用室內(nèi)吸頂天線。改造后控制中心的覆蓋方式如圖3所示。

4.2 控制中心調(diào)度大廳3號線基站覆蓋場強分析

根據(jù)改造后調(diào)度大廳的覆蓋方式，下面對調(diào)度大廳的3號線基站輸出信號覆蓋場強進行計算，分析場強電平是否滿足設(shè)計電平要求，如表2所示。

由表2的計算可知，控制中心調(diào)度大廳的3號線基站輸出場強覆蓋能滿足設(shè)計要求。

4.3 改造后控制中心調(diào)度大廳覆蓋方式優(yōu)點

調(diào)度大廳作為專用無線通信系統(tǒng)的重點覆蓋區(qū)域，通過在控制中心調(diào)度大廳內(nèi)增加3號線專用無線通信系統(tǒng)的信號源，覆蓋方式優(yōu)點如下。

1）冗余覆蓋：通過改造，當調(diào)度大廳內(nèi)任何一個覆蓋源的設(shè)備出現(xiàn)故障（1號線車站無線基站或直放站故障；控制中心3號線無線基站故障時），都能確保控制中心調(diào)度大廳內(nèi)的手持臺可以正常使用；

圖3 改造后控制中心的覆蓋方式示意圖Fig.3 Schematic diagram of coverage mode of the modified control center

表2 3號線基站天線場強值計算Tab.2 Field strength calculation of Line 3 base station antenna

2）用戶分擔(dān)：將控制中心調(diào)度大廳內(nèi)的手持臺入網(wǎng)至3號線控制中心的無線基站，減少1號線車站無線基站的終端用戶接入數(shù)量，合理分配有限的信道資源，避免出現(xiàn)當多個用戶同時呼叫導(dǎo)致的信道資源不足的情況；

3）減少影響：當1號線與3號線的MSO互聯(lián)互通發(fā)生故障時，不會對控制中心調(diào)度大廳2、3號線手持臺的使用產(chǎn)生影響。

5 總結(jié)

通過對控制中心專用無線通信系統(tǒng)覆蓋方式進行改造，實現(xiàn)對調(diào)度大廳內(nèi)專用無線信號的冗余覆蓋，提高該區(qū)域無線覆蓋的可靠性，由于兩個基站使用的頻點不一樣，不會形成同頻干擾；分擔(dān)部分1號線車站無線基站的終端用戶，對有限的信道資源進行合理分配，避免或減少出現(xiàn)信道資源不足的情況；降低互聯(lián)互通設(shè)備故障時對終端用戶使用造成的影響，確保地鐵運營組織的通信手段滿足需要。