李新強(qiáng)

（朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司原平分公司 山西 原平 034100）

1 引言

2014年9 月，朔黃鐵路LTE-R寬帶無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)正式投入使用，為機(jī)車無(wú)線重聯(lián)、可控列尾、無(wú)線列調(diào)通信、調(diào)度命令、車次號(hào)校核等核心業(yè)務(wù)提供通信平臺(tái)。LTE-R網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)質(zhì)運(yùn)行是兩萬(wàn)噸機(jī)車開(kāi)行的安全保障，而良好無(wú)線場(chǎng)強(qiáng)覆蓋是保障LTE-R系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)運(yùn)行的前提。

2 漏纜覆蓋在原平分公司管段內(nèi)的應(yīng)用

朔黃鐵路原平分公司所轄線路穿行于恒山、云中山山脈和太行山系，線路高挖深填、橋隧相連，為更好地解決LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋問(wèn)題，漏纜覆蓋作為解決隧道內(nèi)及隧道間短距離覆蓋的主要手段，在原平分公司管段內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。漏纜覆蓋主要集中在神池南至北大牛，南灣至古月區(qū)間。直流阻斷器作為漏纜覆蓋場(chǎng)景中保證主設(shè)備及人員安全的安全器材，在原平分公司也得到大量使用。直流阻斷器故障后，將嚴(yán)重影響LTE-R系統(tǒng)無(wú)線信號(hào)傳播，出現(xiàn)弱覆蓋問(wèn)題。本文基于長(zhǎng)期的LTE-R無(wú)線網(wǎng)絡(luò)維護(hù)優(yōu)化工作，對(duì)直流阻斷器故障導(dǎo)致弱覆蓋問(wèn)題處理進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。

3 直流阻斷器的概念及作用

直流阻斷器（DC-biock），顧名思義是一種隔直流器件，在采用漏泄電纜的隧道分布系統(tǒng)中，直流阻斷器主要用于漏泄電纜上，從結(jié)構(gòu)上來(lái)講可以看作是一種耐高壓的電容器。其工作原理就是阻斷直流通路，同時(shí)不影響高頻無(wú)線信號(hào)的傳輸。從結(jié)構(gòu)上說(shuō)，直流阻斷器主要有3種：第1種是內(nèi)導(dǎo)體阻斷，而外導(dǎo)體連通；第2種是外導(dǎo)體阻斷，內(nèi)導(dǎo)體連通；第3種是內(nèi)外導(dǎo)體同時(shí)阻斷。朔黃鐵路原平分公司使用的是第3種內(nèi)外導(dǎo)體同時(shí)阻斷的直流阻斷器。

4 直流阻斷器在漏纜覆蓋場(chǎng)景中的作用

在采用漏泄電纜的隧道無(wú)線分布的LTE-R系統(tǒng)中，由于泄漏電纜距離高壓動(dòng)力接觸網(wǎng)的距離較近，泄漏電纜的內(nèi)外導(dǎo)體上都會(huì)存在一定強(qiáng)度的感應(yīng)電壓，而且感應(yīng)電壓的大小與泄漏電纜的長(zhǎng)度與高壓動(dòng)力網(wǎng)電流成正比。一般來(lái)講，內(nèi)導(dǎo)體的感應(yīng)電壓主要對(duì)主設(shè)備的安全造成威脅，同時(shí)，外導(dǎo)體上的感應(yīng)電壓會(huì)對(duì)維護(hù)人員的人身安全造成威脅。在工程上，一般采取外導(dǎo)體接地來(lái)降低這種人身風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)，對(duì)于泄漏電纜加裝內(nèi)外導(dǎo)體的直流阻斷器，以進(jìn)一步保證主設(shè)備及人員的安全。原平分公司管段內(nèi)漏纜覆蓋場(chǎng)景廣泛使用了直流阻斷器，以保證主設(shè)備及人員的安全。

5 直流阻斷器故障損壞的原因及對(duì)漏纜無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)挠绊?/h2>

如果漏泄電纜距離高壓動(dòng)力接觸網(wǎng)距離較近，漏泄電纜內(nèi)外導(dǎo)體上都會(huì)存在一定強(qiáng)度的縱向感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)感應(yīng)電壓過(guò)大時(shí)，直流阻斷器作為一種保護(hù)器材，將被擊穿燒毀。直流阻斷器損壞狀態(tài)、正常狀態(tài)見(jiàn)圖1、圖2，直流阻斷器燒毀故障后，依據(jù)其工作原理，高頻無(wú)線信號(hào)將無(wú)法進(jìn)行傳播，造成無(wú)線信號(hào)傳播中斷，出現(xiàn)弱覆蓋問(wèn)題[1]。

圖1 直流阻斷器損壞圖

圖2 直流阻斷器正常圖

6 直流阻斷器故障的排查方法

直流阻斷器故障可以通過(guò)日常LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化測(cè)試進(jìn)行排查。

LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化測(cè)試中信號(hào)強(qiáng)度（RSRP）是重要的測(cè)試指標(biāo)。作為隧道內(nèi)漏纜覆蓋場(chǎng)景，正常覆蓋模型為兩小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度呈線性衰減，即當(dāng)測(cè)試終端在兩小區(qū)覆蓋內(nèi)移動(dòng)時(shí)，RSRP值自RRU-0站點(diǎn)位置起向遠(yuǎn)離RRU-0站點(diǎn)方向平滑衰減，直至切換至另一小區(qū)RRU-1后，RSRP值呈平滑遞增并在到達(dá)RRU-1站點(diǎn)位置時(shí)RSRP達(dá)到最大峰值。RSRP變化與RRU站點(diǎn)位置關(guān)系見(jiàn)圖3。

圖3 RSRP變化與RRU站點(diǎn)位置關(guān)系圖

而當(dāng)漏纜的某一位置的直流阻斷器故障后，無(wú)線信號(hào)無(wú)法進(jìn)行傳播，將造成RSRP值阧降，出現(xiàn)明顯的弱覆蓋[2]。

問(wèn)題區(qū)域K018+720至K019+699區(qū)間，軌道車下行方向行駛時(shí)B網(wǎng)RSRP變化明顯出現(xiàn)異常，見(jiàn)圖4。在終端占用K019+669小區(qū)信號(hào)時(shí)RSRP雖呈線性衰減，但在切換前電平已降至-90 dbm以下，切換時(shí)電平阧降至-141 dbm，切換至K018+720小區(qū)后電平阧升至-70 dbm。

圖4 RSRP變化異常圖

我們將此過(guò)程的軌跡圖進(jìn)行放大分析，如圖5。終端自K019+699向K018+720移動(dòng)時(shí)，在黃色虛線區(qū)域占用K019+699 RSRP已經(jīng)明顯降低（-90 dbm以下），在紅色區(qū)域降低至-141 dbm，切換至K018+720后在粉色虛線區(qū)域RSRP明顯大幅提升（-85 dbm以上）。這種現(xiàn)象與正常情況下的漏纜覆蓋模型存在明顯的偏差。

圖5 問(wèn)題點(diǎn)軌跡放大圖

造成此現(xiàn)象的主要原因?yàn)樵诩t色區(qū)域由于漏纜原因?qū)е翶018+720站點(diǎn)RRU發(fā)射信號(hào)未能有效地（或是直接阻斷不能進(jìn)行信號(hào)泄露）向K019+699方向傳播，即在黃色虛線區(qū)域K018+720站點(diǎn)信號(hào)僅為空間雜散信號(hào)而不是通過(guò)漏纜泄露的正常信號(hào)。反觀K019+699站點(diǎn)向K018+720方向的信號(hào)，由于黃色虛線區(qū)域已經(jīng)距離K019+699較遠(yuǎn)，RRU發(fā)射的信號(hào)在強(qiáng)度上不足以對(duì)其進(jìn)行有效覆蓋，故RSRP降低至-90 dbm以下。

7 直流阻斷器故障點(diǎn)的位置判斷方法

由于隧道內(nèi)GPS無(wú)法鎖定衛(wèi)星，不能提供正常的位置信息。我們只能通過(guò)軌道車車速與經(jīng)過(guò)RRU站點(diǎn)及電平阧降點(diǎn)（直流阻斷器故障點(diǎn)）的時(shí)間差進(jìn)行估算。此種算法雖存在一定的誤差，但基本位置定位是可以參考的[3-4]。

RRU站點(diǎn)的判斷：由于漏纜信號(hào)呈線性平滑衰減，即當(dāng)電平值最強(qiáng)時(shí)（峰值）認(rèn)為是RRU站點(diǎn)位置。估算示意見(jiàn)圖6。

圖6 直流阻斷器故障點(diǎn)的位置估算示意圖

故障點(diǎn)與RRU站點(diǎn)距離=車速×RRU站點(diǎn)至電平故障點(diǎn)的時(shí)間差

舉例說(shuō)明：假設(shè)相關(guān)數(shù)值如下：車速=60km/h；機(jī)車到達(dá)RRU站點(diǎn)時(shí)間為8:10:25；機(jī)車到達(dá)故障點(diǎn)時(shí)間為8:10:58。

計(jì)算如下：時(shí)間差=8:10:58-8:10:25=33 s；車速（換算為m/s）=60 km/h×1000/3600=16.67 m/s；故障點(diǎn)與RRU站點(diǎn)距離=車速×?xí)r間差=33 s×16.67 m/s=550 m。

7 結(jié)論

及時(shí)對(duì)直流阻斷器故障的排查定位處理，將有效地保障朔黃LTE-R系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)運(yùn)行，以期更好地完成無(wú)線場(chǎng)強(qiáng)覆蓋的日常維護(hù)工作。通過(guò)日常軌道車網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化測(cè)試，重點(diǎn)對(duì)漏纜覆蓋區(qū)域的信號(hào)強(qiáng)度（RSRP）進(jìn)行分析，可以快捷有效地排查直流阻斷器故障導(dǎo)致的弱覆蓋問(wèn)題，并通過(guò)計(jì)算車速、時(shí)間段及RRU等的相對(duì)位置來(lái)定位直流阻斷器故障點(diǎn)[5]。