陳澤武 肖 威 莊海國

（廣州地鐵集團有限公司，廣東 510000）

廣州地鐵新建折返區(qū)無線覆蓋組網(wǎng)優(yōu)化

陳澤武 肖 威 莊海國

（廣州地鐵集團有限公司，廣東 510000）

對廣州地鐵4號線新建折返區(qū)既有的無線組網(wǎng)方式進行分析，結(jié)合實際情況提出更為可靠的無線組網(wǎng)方案，并開展現(xiàn)場改造。通過對既有的組網(wǎng)方式進行優(yōu)化改造，最大程度降低了無線通信發(fā)生故障時對地鐵運營關鍵區(qū)域造成的不良影響。

地鐵無線通信；無線覆蓋；優(yōu)化

1 概述

隨著城市發(fā)展，地鐵線網(wǎng)的擴張，地鐵運輸系統(tǒng)的作用越來越顯著。地鐵運營的正常與否，會對整個城市的運轉(zhuǎn)帶來直接影響，保障地鐵運營的安全、高效、快捷具有重大意義。地鐵專用無線通信作為地鐵運營組織的重要通訊手段，在保障運營安全，提高運營效率方面起著舉足輕重的作用。地鐵專用無線通信系統(tǒng)必須保持良好的通信質(zhì)量以及高可靠性，才能為運營生產(chǎn)提供穩(wěn)定的通信服務。在無線通信系統(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)域的無線通信服務，成為保障地鐵正常運營的關鍵。

目前，城市軌道交通專用無線通信集群系統(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中繼放大設備（如射頻/光纖直放站），形成一個無線網(wǎng)絡，如針對里程較長的區(qū)間，為使區(qū)間有良好的無線信號覆蓋，確保無線通信質(zhì)量，一般采用“基站+光纖直放站”的組網(wǎng)方式，避免出現(xiàn)信號盲區(qū)。

地鐵線路在投入運營后，隨著運營模式的變化（如大小交路的開通），部分原本為非關鍵行車組織區(qū)的隧道區(qū)間由于列車折返的需要，成為重要的關鍵行車組織區(qū)。由于專用無線通信系統(tǒng)在初期設計時，不會對這種運營期間的改變作考慮，因此，結(jié)合既有情況對新增關鍵行車組織區(qū)的無線覆蓋進行優(yōu)化頗具意義。

2 新建折返區(qū)無線通信現(xiàn)狀及風險分析

隨著廣州地鐵4號線大小交路的開通運營，在4號線新造—石碁區(qū)間新增一個重要的列車折返區(qū)域，公里標為K24+664。小交路列車在下行線路通過新造站后，在此區(qū)域進行折返，然后進入新造站上行。既有的專用無線覆蓋情況如圖1所示。

圖1　既有折返區(qū)域無線組網(wǎng)示意圖

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

K23+456至K24+567區(qū)間：S1+S2

K24+567至K25+410區(qū)間：S2

入廠線：S2

在開行小交路列車的情況下，目前的組網(wǎng)方式存在以下風險點：

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

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

3 新建折返區(qū)無線覆蓋組網(wǎng)優(yōu)化

廣州地鐵4號線隧道的無線覆蓋采取漏泄電纜方式，漏泄同軸電纜的指標有傳輸損耗和耦合損耗兩項。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。系統(tǒng)參數(shù)及相關預估值如表1所示。

表1　系統(tǒng)參數(shù)及相關預估值

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

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

斷開直放站與上下行區(qū)間漏纜的連接，斷點處由跳線直接連通，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)點如下：

1）故障處理條件改善

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

2）無線信道資源優(yōu)化

折返區(qū)域涉及入場線，在該區(qū)域故障搶險的情況下，車輛段必將與正線同步進行。由于直放站使用的是新建車輛段基站的信號源，將會導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存在信號覆蓋較差，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S1到達K24+567處與直放站信號S2通過合路器進行合路，合路后的信號共同對折返區(qū)進行覆蓋，優(yōu)化后區(qū)間信號覆蓋情況如圖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)點如下：

覆蓋網(wǎng)絡雙重保障：關鍵折返區(qū)同時存在新建基站及直放站的信號，二者間其中一個發(fā)生故障仍能保障折返區(qū)區(qū)域的無線通信。

該方案的缺點如下：

合路器故障時仍然會導致整段折返區(qū)域無通信信號覆蓋，需要進入?yún)^(qū)間處理才能恢復通信。

4 無線信號覆蓋可靠性方案的測試

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)間信號強度如圖4所示。測試期間步行通話清晰，但出現(xiàn)過脫網(wǎng)的現(xiàn)象。在上下行折返區(qū)（K24+664）車速慢問題不大，洞口段速度快會有影響。上下行線K24+950-K25+410段由于位置較遠，新建站基站信號覆蓋不理想，影響通話。信號覆蓋情況如圖4所示。

圖4　方案1信號覆蓋情況

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S1與直放站信號S2直接通過合路器形成合路信號，對K24+ 567至K25+410區(qū)間上下行區(qū)域進行覆蓋，折返區(qū)信號覆蓋網(wǎng)絡雙重保障，同時存在基站及直放站的信號S1、S2，信號覆蓋情況如圖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S1的覆蓋場強為-80～-90 dBm左右，直放站信號S2的覆蓋場強為-53 dBm左右，實現(xiàn)該區(qū)域的雙網(wǎng)覆蓋，當其中一路信號發(fā)生故障時，另一路信號可暫時滿足信號覆蓋，提高了無線信號覆蓋的可靠性。

圖5　基站與直放站信號臺路場強情況

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，斷開了直放站對上下行線的信號覆蓋，導致位置較遠的線路，由于新建站基站信號覆蓋不理想，影響通話。當新建站基站故障時，上下行區(qū)間將直接受到影響，無信號覆蓋。

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，K24+567后的上下行區(qū)間信號覆蓋情況良好，充分利用直放站的信號；當新建站基站故障時，在一定程度上減少影響范圍，折返區(qū)間仍然由直放站進行信號覆蓋；當直放站故障時，折返區(qū)間仍然由新建站基站進行信號覆蓋，在應急情況下保障折返區(qū)間的無線信號覆蓋，滿足無線通信功能。

綜合比較上述兩種方案，方案2充分利用基站、直放站對區(qū)間進行無線信號覆蓋，實現(xiàn)雙網(wǎng)共存，大大減少設備故障時對無線通信的影響，在應急情況下保障折返區(qū)間的無線信號覆蓋，滿足無線通信功能。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)無線覆蓋問題，因此，采取方案2對組網(wǎng)方式進行改造。

根據(jù)方案2對新建折返區(qū)進行改造以來，該段區(qū)間無線信號覆蓋良好，滿足正常的無線通信；經(jīng)過測試，在基站、直放站單獨故障時，折返區(qū)間的無線覆蓋情況較原先的組網(wǎng)方式更為保障，基本能滿足應急情況下折返區(qū)間的無線通信，達到預期的效果。

5 總結(jié)

在條件有限的情況下，方案新建基站信號到達K24+567處與直放站信號直接通過合路器形成混合信號對K24+567至K25+410區(qū)間上下行區(qū)域進行覆蓋，折返區(qū)信號覆蓋網(wǎng)絡雙重保障，同時存在基站及直放站的信號。一旦直放站發(fā)生故障時，折返區(qū)域還存在新建基站信號的覆蓋，將直放站故障帶來的嚴重影響大大降低，提高了該區(qū)域內(nèi)無線覆蓋的可靠性，以滿足運營組織的開展。

［1］關國俊.淺談地鐵專用無線通信網(wǎng)絡的優(yōu)化［J］.鐵道通信信號，2012，48（9）：72-74.

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［3］朱秋林.城市軌道交通數(shù)字集群系統(tǒng)的場強設計［J］.都市快軌交通，2006，19（2）：27-30.

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）