林于新，朱 杰，陳弘揚

（國家無線電監(jiān)測中心福建監(jiān)測站，福建 廈門 361004）

1 地鐵車地?zé)o線通信系統(tǒng)的干擾

當(dāng)今世界地鐵系統(tǒng)已成為各大城市通勤出行的重要工具，其穩(wěn)定運行的重要性不言而喻。目前，國內(nèi)外地鐵系統(tǒng)主要利用無線通信方式來完成車地數(shù)據(jù)傳輸交換，在高效便捷運行的同時也帶來一定的電磁兼容風(fēng)險。國內(nèi)地鐵曾發(fā)生過多起外來信號干擾地鐵車地?zé)o線通信系統(tǒng)造成列車緊急制動的事故。隨著電磁環(huán)境日趨復(fù)雜，地鐵車地?zé)o線通信系統(tǒng)所面臨的電磁兼容問題將日益突出。

海島型城市中，出于其特殊的地形及施工條件考慮，在地鐵跨海鏈接島內(nèi)外過程中，不可避免受到周邊公路鐵路橋梁影響。為此，本文從干擾源、干擾途徑、敏感設(shè)備出發(fā)，分析了某地地鐵跨海段所面臨的電磁兼容風(fēng)險，并就如何提升電磁兼容性能提出了相關(guān)建議。

2 地鐵車地?zé)o線通信系統(tǒng)電磁兼容分析

2.1 基本情況

某地地鐵全長30多千米，呈南北走向，設(shè)有20余座地下及地面站點。設(shè)計過程中，考慮其地形及施工條件，該地鐵通過改造既有海堤解決跨海運行問題。但該跨海段緊挨公路大橋及鐵路橋，最近處僅有數(shù)米，公路大橋日常車流量較大，鐵路橋動車組列車進(jìn)出頻繁。相比地下封閉線路，開放的空間加上較近的距離導(dǎo)致地鐵車地?zé)o線通信系統(tǒng)構(gòu)存在一定的電磁兼容風(fēng)險。

圖1 某地地鐵跨海運行圖

2.2 系統(tǒng)主要敏感設(shè)備

地鐵在用無線通信系統(tǒng)主要包括專用無線通信系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)（PIS）及列車控制系統(tǒng)（CBTC）。其中，專用無線通信系統(tǒng)的為數(shù)字集群無線系統(tǒng)，工作在860 MHz附近頻點，提供 行車人員及地鐵沿線數(shù)據(jù)通信及語音服務(wù)；PIS系統(tǒng)主要以顯示終端為媒介向乘客提供出行換乘、緊急提示、視頻監(jiān)控信息，采用TD-LTE制式，工作頻率為1790-1800 MHz。CBTC系統(tǒng)利用車地數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)連續(xù)自動的列車運行控制的信號系統(tǒng)，基于WLAN技術(shù)，使用頻段為2.4 GHz。

在該線路中，專用無線通信系統(tǒng)及PIS主要采用漏泄同軸電纜實現(xiàn)場強(qiáng)覆蓋。其中，在隧道區(qū)段內(nèi)漏泄同軸電纜采用專用卡具敷設(shè)于隧道壁；在高架路基區(qū)段采用專用卡具敷設(shè)于中間疏散平臺或兩側(cè)電纜支架上；在跨海段，由于空間限制，采用了單條同軸泄露電纜。CBTC系統(tǒng)主要通過車載天線及軌道線路上的應(yīng)答器實現(xiàn)通信。由分析可知，無論是同軸泄露電纜還是軌道應(yīng)答器，其信號覆蓋及傳輸均需使用無線方式，因此較容易受到電磁干擾的影響。[1-3]

2.3 潛在騷擾源

在地下站點及隧道中，車地?zé)o線通信系統(tǒng)受混凝土墻體、屏蔽門保護(hù)，隔離性較好，電磁兼容性能較好；在跨海段，由于其開放性的布置方式，同時與公路、鐵路大橋距離較近，機(jī)動車及電氣化鐵路所帶來的電磁兼容風(fēng)險不可忽視。

機(jī)動車輛產(chǎn)生的電磁噪聲主要來自高壓點火系統(tǒng)、DC/DC變換器、DC/AC逆變器等車載電子電氣系統(tǒng)。其中，點火系統(tǒng)在火花放電過程中產(chǎn)生的電磁干擾頻段在1 MHz-1 GHz；DC/DC變換器中非線性開關(guān)開閉過程中產(chǎn)生的電磁噪聲也可能以輻射方式對周邊環(huán)境產(chǎn)生干擾。[4]

電氣化鐵路主要電磁噪聲包括弓網(wǎng)離線、不平衡牽引電流、牽引逆變器以及各種專用無線系統(tǒng)如GSM-R、無線列調(diào)、列尾防撞系統(tǒng)等。其中，由工頻電場所引發(fā)的不平衡牽引電流、牽引逆變器干擾，其干擾頻率較低；專用無線通信系統(tǒng)均工作在專用通信頻段，且滿足無線通信系統(tǒng)型號核準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，故上述系統(tǒng)不會對地鐵車地系統(tǒng)產(chǎn)生太大影響；列車弓網(wǎng)離線所產(chǎn)生的噪聲為瞬發(fā)信號，頻譜較寬，覆蓋頻率從30 MHz-1 GHz，應(yīng)當(dāng)引起重視。[5]

3 地鐵車地?zé)o線通信系統(tǒng)電磁兼容實驗分析

3.1 電磁干擾源測試

本實驗主要通過對運行在大橋上的機(jī)動車輛及電氣化鐵 路列車進(jìn)行測 試，分析驗 證其 在860MHz、1790-1800 MHz、2400-2483 MHz等頻段的干擾特性。

在機(jī)動車與電氣化鐵路測試結(jié)果中，相關(guān)頻段所出現(xiàn)的信號均為集群或ISM常發(fā)信號，機(jī)動車輛與列車經(jīng)過瞬間并未引起電平抬升，可見機(jī)動車輛與電氣化鐵路在上述頻段對車地?zé)o線通信系統(tǒng)的干擾較小。

3.2 地鐵車地?zé)o線通信系統(tǒng)測試

測試分為地鐵車地?zé)o線通信系統(tǒng)頻譜特性實驗和電磁敏感性實驗。

（1）頻譜特性實驗選取多個地下封閉式站點測試，地下封閉式站點系統(tǒng)隔離較好，電磁干擾較少，經(jīng)分析比對可了解地鐵車地系統(tǒng)正常運行狀態(tài)下的頻譜特性，以此作為參照樣本。測試結(jié)果如圖2～圖4所示。

圖2 860 MHz測試結(jié)果

圖3 1790-1800 MHz測試結(jié)果

圖4 2400-2483 MHz測試結(jié)果

（2）電磁敏感性實驗地點選取跨海運行的地鐵列車，觀察其與機(jī)動車輛及列車交匯時頻譜變化情況。經(jīng)多次往返測試，頻譜顯示信號波形基本保持不變，未發(fā)現(xiàn)其他干擾波形，這表明機(jī)動車輛和電氣化鐵路對地鐵車地?zé)o線通信系統(tǒng)電磁干擾較小。

此外，我們還可以觀察到，專用無線通信系統(tǒng)和PIS系統(tǒng)信號電平與地下車站測試結(jié)果相比均有不同程度下降，分析是由于基站布設(shè)在站點側(cè)，跨海段通過線纜保障覆蓋，線纜較長導(dǎo)致信號衰減較為明顯。這是一個潛在的風(fēng)險點，應(yīng)加強(qiáng)日常測試巡檢，保障信號覆蓋處于正常范圍；同時積極關(guān)注干擾信號，及時溝通解決可能出現(xiàn)的電磁干擾。

4 結(jié)束語

本文從電磁兼容三要素出發(fā)分析車了機(jī)動車和電氣化鐵路對車地?zé)o線通信系統(tǒng)可能存在的電磁干擾，通過實驗測試研究了車地?zé)o線通信系統(tǒng)及騷擾源在特定頻段的頻譜特性，對比實驗結(jié)果說明車地系統(tǒng)在開放空間及近距離條件下對機(jī)動車和電氣化鐵路該仍具有較好的電磁兼容性。同時，針對測試過程中所出現(xiàn)的電磁兼容隱患提出了建議。