淺談異頻中繼在鐵路無(wú)線(xiàn)通信弱場(chǎng)區及隧道盲區的應用

[論文關(guān)鍵詞]無(wú)線(xiàn) 列調電話(huà) 弱盲區 應用

[論文摘要]介紹無(wú)線(xiàn)列調電話(huà)在無(wú)漏纜區段明區間和隧道內弱盲區通信系統的組成，并結合工程實(shí)例介紹設計及安裝的相關(guān)問(wèn)題。

一、引言

在大鄭線(xiàn)新立屯至通遼西區間增建第二線(xiàn)工程中，有相鄰的甲、乙、丙三個(gè)站，由于增建二線(xiàn)，乙站拆除，甲乙兩站相距12.2km，乙丙兩站相距13.4km，甲站出站1km處上下行線(xiàn)各有一座長(cháng)約500m的隧道，此1km內有較大曲線(xiàn)和路塹。因乙站車(chē)站臺拆除，致使甲、丙兩站間的無(wú)線(xiàn)列調電話(huà)通信出現弱、盲區，目前解決明區間弱場(chǎng)的方式主要有布放中繼臺及布放光纖直放站兩種，前者造價(jià)較低，但由于空間波不易控制，后者需要鋪設光纖，適合站間距離長(cháng)，同時(shí)造價(jià)相對較大，為解決弱、盲區通信問(wèn)題，針對本工程實(shí)際情況，設計中明區間采用異頻中繼，隧道內采用無(wú)漏纜隧道中繼器及特制平板天線(xiàn)的方案，設備選用華通時(shí)空通信技術(shù)有限公司的產(chǎn)品?，F將工程有關(guān)情況簡(jiǎn)介如下。

二、系統組成

本無(wú)線(xiàn)列調系統為450MHZ-C制式，弱場(chǎng)異頻中繼頻率為150MHZ。

(一)明區間弱場(chǎng)中繼設備

明區間弱場(chǎng)中繼設備由WJJ-11型首臺中繼器和WJJ-12型尾臺中繼器組成，首臺設在丙車(chē)站，尾臺設在弱場(chǎng)區邊緣的原乙站，通過(guò)首尾中繼器的中繼及無(wú)線(xiàn)轉發(fā)功能，實(shí)現車(chē)站臺與弱場(chǎng)區機車(chē)臺的通信。車(chē)站呼叫機車(chē):站臺將呼叫機車(chē)的114.8HZ信令調制到F1發(fā)射(F1為457.7MHZ)，首臺收F1解調出114.8HZ再調制到F2發(fā)射(F2為151.7MHZ。)，尾臺收F2解調出114.8HZ再調制到F1發(fā)射，車(chē)臺收F1解調出114.8HZ后顯示被呼叫并發(fā)415HZ回鈴信號，經(jīng)相應操作，雙方通話(huà)。機車(chē)呼叫車(chē)站:為上述反向流程，呼叫車(chē)站信令為123HZ。

(二)隧道內盲區中繼設備

WJS系列中繼器是解決無(wú)漏纜隧道內通信的專(zhuān)用設備，它由WJS-1型洞口中繼器、WJS-2型洞內中繼器、平板天線(xiàn)、連接洞內中繼器和平板天線(xiàn)的功分器、SYV-50-9射頻電纜和連接兩中繼器的中頻隔離器、YZW2X4.0控制電纜組成。其中控制電纜內既傳輸中繼器所需的220V交流電源又傳輸含有呼控信令的中頻455KHZ，兩者通過(guò)中頻隔離器分開(kāi)。隧道較短時(shí)洞內可不設中繼器，較長(cháng)時(shí)可設2臺以上中繼器，1臺中繼器可帶多達5個(gè)平板天線(xiàn)。洞口中繼器設在洞口中繼房?jì)?，洞內中繼器設在隧道內適當地點(diǎn)的避車(chē)洞內，平板天線(xiàn)貼裝在洞壁上部，控制電纜、射頻電纜及功分器等設在洞壁上。其通信過(guò)程如下，車(chē)站呼叫機車(chē):站臺將呼叫機車(chē)的114.8HZ信令調制到F1發(fā)射，洞口中繼器收F1后解調出含有114.8HZ信令的中頻455KHZ，中頻經(jīng)控制電纜傳至洞內各中繼器再調制到F1經(jīng)射頻電纜及功分器傳至平板天線(xiàn)發(fā)射，機車(chē)收F1解調出114.8HZ后顯示被呼叫并發(fā)415HZ回鈴信號，經(jīng)相應操作，雙方通話(huà)。機車(chē)呼叫車(chē)站:為上述反向流程，呼叫車(chē)站信令為123HZ。車(chē)站經(jīng)首尾中繼器與隧道內機車(chē)的通信與上述類(lèi)似。

三、設備配置

由于乙站拆除，在乙站新設WJJ-12型尾臺中繼器一套，丙站除原車(chē)站臺外另設WJJ-11型首臺中繼器，甲站原車(chē)站臺不變;上行線(xiàn)隧道的甲站側洞口設WJS-1型中繼器一套，負責甲站車(chē)站臺與上行線(xiàn)隧道內機車(chē)臺的通信中繼。因隧道較短，隧道內未設洞內中繼器，僅設平板天線(xiàn)3個(gè)、功分器2個(gè)，同時(shí)設相應的射頻電纜及中繼電纜;下行線(xiàn)隧道洞內設備與下行線(xiàn)隧道類(lèi)似，下行側洞口設WJS-1型中繼器一套，乙站設尾臺中繼器一套，丙站設首臺中繼器一套，下行線(xiàn)隧道內機車(chē)臺經(jīng)洞口中繼器、拆除乙站新設的尾臺中繼器、丙站首臺中繼器與丙站車(chē)站臺間的通信。

四、頻率選定和場(chǎng)強計算

根據TB/T3052-2002規定，450MHZ頻段C制式頻率選457.700MHZ，異頻中繼頻率選151.700MHZ。450MHZ頻段機車(chē)臺接收機輸入電平中值設計值取28dBμV(其中，電臺最小可用電平10dBμV，起伏量11.5dBμV，儲備量6.5dBμV)。因無(wú)線(xiàn)列調的場(chǎng)強計算范圍內地球曲率的影響并不顯著(zhù)，故用平面大地公式近似計算。

1.450MHZ:接收點(diǎn)入口電平:V入=P1-L1+G1-L0-F+G2-L2。式中:P1為發(fā)射功率5W(144dBμV);L1為發(fā)射饋線(xiàn)損耗6dBμV;G1為發(fā)射天線(xiàn)增益13dBμV;L0為自由空間傳輸衰減;F為衰減修正因子;G2為接收天線(xiàn)增益0dBμV;L2為接收饋線(xiàn)損耗3dBμV。

自由空間傳輸衰減:L0=22+20lgd+20lgf。式中:d為收、發(fā)天線(xiàn)間距離(km);f為載頻頻率(MHZ);L0=22+20lg13.4+20lg450=97.6dBμV。

平面大地傳播時(shí)衰減修正因子:F=22+20lgh1.h2.f/d=22+20lg25X4.8X

450/13400=34.1dBμV。

機車(chē)距車(chē)站13.4km時(shí):V入=144-6+13-97.6-34.1+0-3=16.3dBμ。V不滿(mǎn)足28dBμV的要求，但可以達到中繼器的工作開(kāi)門(mén)電平。

2.隧道內平板天線(xiàn)發(fā)射電平:(洞內中繼器輸出電平144dBμV[5W]，射頻電纜衰耗0.05dB/m，平板天線(xiàn)間距160m，增益1dBμV，功分器主路衰耗3dB，支路衰耗3-25dB可調。)最遠處天線(xiàn)發(fā)射電平:P=144-0.05×540-3×2+1=112dBμV，由遠至近調整功分器支路衰耗為12dB、24dB，則天線(xiàn)發(fā)射電平為112dBμV。因隧道內電波傳播受列車(chē)、洞壁構造、隧道截面及曲線(xiàn)等因素影響很大，工程中應據實(shí)測場(chǎng)強調整天線(xiàn)間距、功分器支路衰耗及中繼器輸出電平，使場(chǎng)強滿(mǎn)足要求。

五、設備安裝

丙站新建運轉室，車(chē)站臺及首臺中繼器設在的25米鐵塔上，天線(xiàn)塔設10Ω防雷地線(xiàn)，電臺所需交流電源由通信機械室接引;拆除乙站利用原20米鐵塔，尾臺中繼器設在無(wú)人值守的中繼房?jì)?，電源采用太?yáng)能供電。隧道口的洞口中繼器設在無(wú)人值守的區間中繼房?jì)?，電源采用太?yáng)能供電。區間中繼房應特別注意高頻避雷器、系統工作地線(xiàn)及天線(xiàn)塔防雷地線(xiàn)的良好設置，以確保設備安全運行。隧道內射頻電纜掛設在洞壁上部的掛鉤上，平板天線(xiàn)及功分器設在洞壁頂部。平板天線(xiàn)間的距離160m左右，施工時(shí)根據隧道內場(chǎng)強實(shí)測情況進(jìn)行調整。功分器主路衰耗3dB，支路衰耗3-25dB可調，愈靠近中繼器的支路衰耗愈大，使各天線(xiàn)的輸出電平基本一致。

六、小結

解決山區隧道等無(wú)線(xiàn)弱場(chǎng)是綜合性的工程，需要鐵路相關(guān)部門(mén)和生產(chǎn)廠(chǎng)家的共同努力。采用新技術(shù)的新型弱場(chǎng)覆蓋設備降低了投資，提高山區隧道等弱場(chǎng)區的通信質(zhì)量。對于已經(jīng)投入使用的設備應有改善措施解決存在的問(wèn)題，挖掘系統潛力，滿(mǎn)足鐵路快速發(fā)展的需要。

[1]鐵路工程設計技術(shù)手冊，通信.