任海東

【摘要】? ? 隨著當(dāng)前城市交通壓力的不斷加大，為了進(jìn)一步提升人們的出行安全性和穩(wěn)定性，地鐵已經(jīng)成為了軌道交通建設(shè)中的重點(diǎn)，與此同時(shí)也成為了直接影響人們出行生活的重要工程，因此本文便是建立在地鐵信號(hào)系統(tǒng)建設(shè)的角度，通過(guò)對(duì)波導(dǎo)管技術(shù)進(jìn)行分析，來(lái)提升地鐵信號(hào)系統(tǒng)的規(guī)劃穩(wěn)定性，闡述了波導(dǎo)管技術(shù)的相關(guān)概念，分析了在信號(hào)系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用方式，論述了系統(tǒng)設(shè)備的技術(shù)調(diào)試方式以及優(yōu)化方法，意在通過(guò)文章論述能夠進(jìn)一步提升波導(dǎo)管技術(shù)體系的應(yīng)用價(jià)值，打造完善穩(wěn)定的地鐵信號(hào)系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】? ? 波導(dǎo)管技術(shù)? ? 地鐵信號(hào)系統(tǒng)? ? 應(yīng)用探究

當(dāng)前微波導(dǎo)管是地鐵信號(hào)系統(tǒng)建設(shè)中的主要技術(shù)體系之一，在當(dāng)前的地鐵架構(gòu)內(nèi)，具有較強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，能夠通過(guò)雙向傳輸實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的信號(hào)和數(shù)據(jù)傳播，是一種性能較好的傳輸媒介，波導(dǎo)管技術(shù)的應(yīng)用拓寬了原本的地鐵信號(hào)傳輸頻帶，同時(shí)能夠有效減少數(shù)據(jù)和信息的損耗，進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃?，因此分析波?dǎo)管技術(shù)的實(shí)際理論概念以及應(yīng)用方式，以優(yōu)化地鐵傳輸質(zhì)量為目的落實(shí)措施分析，不僅是本文論述的重點(diǎn)，也是進(jìn)一步強(qiáng)化地鐵信號(hào)系統(tǒng)運(yùn)行性能的關(guān)鍵研究課題。

一、基礎(chǔ)理論綜述

1.1波導(dǎo)管的基礎(chǔ)概述

波導(dǎo)管是一種內(nèi)壁光潔的空心狀態(tài)金屬導(dǎo)管，當(dāng)前也存在在導(dǎo)管內(nèi)部敷設(shè)金屬材料的非金屬導(dǎo)管[1]，該導(dǎo)管的主要應(yīng)用目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)超高頻電磁波的高效傳輸，利用波導(dǎo)管能夠進(jìn)一步減少脈沖信號(hào)在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的損耗，可以確保數(shù)據(jù)信號(hào)無(wú)損耗的傳輸至目的地，針對(duì)當(dāng)前的應(yīng)用情況來(lái)看，通常波導(dǎo)管的類型涵蓋了圓形、矩形、雷達(dá)波導(dǎo)管以及光纖波導(dǎo)管等多種形態(tài)。在應(yīng)用過(guò)程中能夠進(jìn)一步拓寬原有的傳輸頻帶寬?？梢缘挚雇獠啃盘?hào)以及電磁波的干擾，具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，通常來(lái)講需要在波導(dǎo)管的附近設(shè)置無(wú)線接收裝置，能夠?qū)⒉▽?dǎo)管運(yùn)行過(guò)程中輻射出的信號(hào)進(jìn)行收集和處理。這些配套設(shè)施涉及到了同軸電纜、漏隙波導(dǎo)管、無(wú)線接入設(shè)備、波導(dǎo)管連接器、雙面法蘭以及末端負(fù)載等結(jié)構(gòu)。

1.2波導(dǎo)管和信號(hào)系統(tǒng)的聯(lián)系

針對(duì)當(dāng)前的軌道交通系統(tǒng)信號(hào)傳輸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求來(lái)看，進(jìn)一步確保數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸穩(wěn)定性和可靠性是關(guān)鍵，與此同時(shí)還需要傳輸系統(tǒng)具備極強(qiáng)的抗干擾能力，那么建立在當(dāng)前的應(yīng)用需求角度，落實(shí)波導(dǎo)管應(yīng)用技術(shù)研發(fā)是核心的話題，經(jīng)過(guò)基礎(chǔ)研究之后發(fā)現(xiàn)漏隙波導(dǎo)管不僅能夠在列車上進(jìn)行信號(hào)傳輸，也可以在當(dāng)前干擾因素較多的城市軌道交通系統(tǒng)中進(jìn)行無(wú)線信號(hào)傳輸。其傳播范圍較廣，且具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力，波導(dǎo)管的內(nèi)部呈中空狀態(tài)，波導(dǎo)管朝向車輛天線的方向，利用等相間隔的方式開設(shè)長(zhǎng)三厘米寬兩厘米的窄縫，確保能夠使車載信息沿著波導(dǎo)管的裂縫向外界進(jìn)行均勻輻射[2]，只要按照合適的位置進(jìn)行布設(shè)，在配置無(wú)線接收器便能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)中斷處理和接收。當(dāng)前以法國(guó)為主的西方國(guó)家已經(jīng)具備了較為成熟的波導(dǎo)管數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)體系，通過(guò)耦合單元同軸電纜來(lái)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)備的連接，利用縫波導(dǎo)管作為信號(hào)傳輸?shù)幕A(chǔ)媒介，不僅能夠提升傳輸?shù)挠行?，也可以確保后期使用過(guò)程中不受外界環(huán)境干擾，這種傳輸體系在多項(xiàng)創(chuàng)新和改革之后，當(dāng)前已經(jīng)具備了極強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

二、波導(dǎo)管技術(shù)在信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用方式

當(dāng)前國(guó)內(nèi)波導(dǎo)管傳輸技術(shù)在信號(hào)控制體系中的技術(shù)分支較多，通常來(lái)講在地鐵信號(hào)傳輸中以CBTC技術(shù)為主，其應(yīng)用原理如圖1所示[3]，在當(dāng)前的城市軌道交通設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用范圍較為廣泛。

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述

在當(dāng)前的新型地鐵工程規(guī)劃的過(guò)程中，為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)交通的遠(yuǎn)程控制，必須要確保數(shù)據(jù)傳輸具有穩(wěn)定性和安全性，與此同時(shí)，信號(hào)傳輸系統(tǒng)以及通信系統(tǒng)，也是提升地鐵運(yùn)行質(zhì)量的重要體系與人們的出行安全和整體的交通線路規(guī)劃也有一定的聯(lián)系，因此在當(dāng)前波導(dǎo)管技術(shù)應(yīng)用于地鐵通信系統(tǒng)中后，必須要確保符合信號(hào)系統(tǒng)建設(shè)的相關(guān)需求，利用波導(dǎo)管技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，能夠提升通信技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用質(zhì)量，同時(shí)可以建立在原有技術(shù)體系的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的技術(shù)研發(fā)。結(jié)合圖1可知，在波導(dǎo)管技術(shù)應(yīng)用于地鐵信號(hào)系統(tǒng)建設(shè)的過(guò)程中，控制中心會(huì)利用光纖骨干網(wǎng)和車站之間實(shí)現(xiàn)通信聯(lián)系，軌旁的TRE箱將利用耦合單元將信息傳輸至波導(dǎo)管，再傳送至車載信號(hào)設(shè)備中，整體的信號(hào)通信附屬設(shè)備涉及到了區(qū)域控制器、連鎖和aTS系統(tǒng)、線路控制器以及車載atp系統(tǒng)，這其中，波導(dǎo)管主要負(fù)責(zé)與車載atp子系統(tǒng)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)命令以及狀態(tài)信息的傳輸和發(fā)布。

2.2波導(dǎo)管的布設(shè)方法

在當(dāng)前的地鐵信號(hào)系統(tǒng)規(guī)劃過(guò)程中，波導(dǎo)管的選擇通常以裂縫波導(dǎo)管以及普通波導(dǎo)管為主，需要根據(jù)不同的工況條件進(jìn)行有機(jī)選擇，也可以進(jìn)行組合布設(shè)，波導(dǎo)管的連接方法，也有一定的差異性。當(dāng)前較為流行的連接方式，以無(wú)線天線法為主，它是較為常見的，在列車運(yùn)行期間能夠?qū)崿F(xiàn)智能控制。與此同時(shí)，還需要結(jié)合實(shí)際的列車運(yùn)行需求，進(jìn)行布設(shè)環(huán)境和方法的優(yōu)化。必須要堅(jiān)持合理配置，信號(hào)穩(wěn)定，覆蓋率強(qiáng)，傳輸質(zhì)量?jī)?yōu)的原則?？梢酝ㄟ^(guò)降低無(wú)線天線接入的數(shù)量來(lái)控制成本，同時(shí)要確保波導(dǎo)管末端連接質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，避免后期的更換以及維修，影響整體系統(tǒng)的運(yùn)行。

從基礎(chǔ)的布設(shè)技術(shù)角度來(lái)講，首先，允許接入波導(dǎo)管的無(wú)線天線數(shù)量需要控制在4根，其長(zhǎng)度需要控制在500米左右，為了提升整體設(shè)備的傳輸效率，還需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)建立在工程需求的角度可以適當(dāng)增長(zhǎng)波導(dǎo)管的實(shí)際長(zhǎng)度，并且結(jié)合增長(zhǎng)的參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸效果檢測(cè)，避免對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行援a(chǎn)生影響，這種方法通常利用在單線單隧道波導(dǎo)管鋪設(shè)中，有著較強(qiáng)的靈活性。雙線雙軌道的通信導(dǎo)管鋪設(shè)也需要結(jié)合實(shí)際情況，靈活的選擇波導(dǎo)管的數(shù)量以及連接方式，為了確保傳輸質(zhì)量得到控制，通常以一段或者三段為主，能夠維持基礎(chǔ)的通訊需求[4]。

2.3波導(dǎo)管的安裝技術(shù)

在進(jìn)行波導(dǎo)管安裝施工之前，必須要結(jié)合實(shí)際的工程平面圖以及放線定位落實(shí)綜合分析，可以通過(guò)當(dāng)前先進(jìn)的bim技術(shù)進(jìn)行立體研究，選擇合適的安裝位置，通常來(lái)講隧道、地面都可以作為安裝地點(diǎn)。但是要根據(jù)實(shí)際情況做好防護(hù)工作，例如防水，防潮，防撞擊碾壓等，安裝的位置必須要維持與列車距離不變，同時(shí)漏縫波導(dǎo)管和無(wú)線天線之間也要保持30厘米至40厘米左右的距離，確保能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的正常傳輸。在安裝過(guò)程中可以利用激光測(cè)距儀或者激光角度尺進(jìn)行參數(shù)和距離的修正，確保能夠滿足實(shí)際的安裝需求，為后期的信號(hào)傳輸提供穩(wěn)定的條件和環(huán)境。

三、系統(tǒng)設(shè)備的調(diào)試方法

在波導(dǎo)管以及配套設(shè)施安裝之后，還需要結(jié)合實(shí)際的需求進(jìn)行調(diào)試和測(cè)驗(yàn)，確保波導(dǎo)管能夠起到穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸保障，同時(shí)也要建立在通信系統(tǒng)以及遠(yuǎn)程系統(tǒng)的角度進(jìn)行多項(xiàng)體系的聯(lián)合測(cè)試。首先需要進(jìn)行傳輸測(cè)試，進(jìn)一步檢查波導(dǎo)管的衰減量參數(shù)，首先需要選擇強(qiáng)度和頻率已知的信號(hào)進(jìn)行接入，確保信號(hào)傳輸具有連貫性，在波導(dǎo)管的末端要設(shè)置測(cè)量?jī)x器，分析信號(hào)的傳輸質(zhì)量和頻率，建立在完整性和全面性的基礎(chǔ)上進(jìn)行檢測(cè)，要檢測(cè)所有波導(dǎo)管覆蓋的區(qū)域，結(jié)合其強(qiáng)度計(jì)算衰減量，若符合則代表設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定，若存在問(wèn)題，需要及時(shí)的查找原因并且進(jìn)行優(yōu)化。其次要進(jìn)行回聲測(cè)試，回聲測(cè)試主要是分析在波導(dǎo)管安裝之后，其中是否存在異物，異物的存在不僅會(huì)降低導(dǎo)管自身的質(zhì)量，也會(huì)直接影響信號(hào)傳輸?shù)耐〞承院头€(wěn)定性，測(cè)試的設(shè)備涉及到了故障測(cè)試儀、微波檢測(cè)裝置[5]，需要事先在波導(dǎo)管系統(tǒng)內(nèi)部接入相關(guān)參數(shù)一致的高頻信號(hào)，在另外一端符合標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量范圍內(nèi)進(jìn)行信號(hào)捕捉，結(jié)合信號(hào)頻率的狀態(tài)分析異物的位置，及時(shí)清除并且恢復(fù)波導(dǎo)管的正常狀態(tài)。

四、系統(tǒng)耗損的優(yōu)化方法

4.1管道銜接處的損耗及優(yōu)化分析

在波導(dǎo)管配置的過(guò)程中，銜接的部分若存在系節(jié)上的問(wèn)題并有可能影響傳輸?shù)馁|(zhì)量，因此在落實(shí)管道優(yōu)化的過(guò)程中，必須要利用同軸電纜進(jìn)行銜接質(zhì)量的優(yōu)化。通常來(lái)講若裂隙管的衰減參數(shù)達(dá)到每米0.1DB時(shí)，需要通過(guò)tgcc配件進(jìn)行衰減優(yōu)化。另外也需要建立在波導(dǎo)管自身的無(wú)限損耗角度進(jìn)行測(cè)量，超出的部分需要結(jié)合每米0.11DB進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)劃分，若波導(dǎo)管的布設(shè)位置是在隧道的頂部時(shí)，則需要利用膨脹螺釘進(jìn)行懸掛敷設(shè)，若隧道頂管和地鐵的軌道之間的高度有差異時(shí)，需要挑選合適的支架，進(jìn)行軌道平面布置，進(jìn)一步增強(qiáng)二者之間的平均距離穩(wěn)定性。

4.2同軸線纜耗損及優(yōu)化分析

為了進(jìn)一步提升不同數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)挠行裕谶M(jìn)行波導(dǎo)管布設(shè)的過(guò)程中，必須要確保末端的體系強(qiáng)度，滿足標(biāo)準(zhǔn)，管路的末端配置需要具備額定的功率，并且進(jìn)行參數(shù)測(cè)量，涉及到了多重?zé)o線單元的組合結(jié)構(gòu)，由于同軸電纜自身具有較強(qiáng)的靈活性，能夠有效實(shí)現(xiàn)管路中多個(gè)分區(qū)的高效連接，但是同軸電纜自身也存在較高的損耗，以每米0.12DB為主，為了避免損耗積累，最終影響信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量，要進(jìn)一步減少電纜的實(shí)際應(yīng)用長(zhǎng)度，同時(shí)建立在損耗最大化的角度進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估，進(jìn)一步減少損耗發(fā)生的幾率，在滿足實(shí)際的電纜應(yīng)用長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，也能夠進(jìn)一步控制同軸電纜造成的損耗。

4.3選擇合適波導(dǎo)管進(jìn)行創(chuàng)新

波導(dǎo)管的選擇以及建設(shè)方式也是直接影響信號(hào)傳輸損耗程度的主要因素，因此在前期架構(gòu)系統(tǒng)規(guī)劃的過(guò)程中，就需要結(jié)合實(shí)際情況制定完善的波導(dǎo)管敷設(shè)方案，結(jié)合實(shí)際情況安裝固定支架，利用法蘭盤進(jìn)行銜接，其間只需要控制在200米，軌道的分叉區(qū)需要和同軸電纜進(jìn)行連接，并且將連接點(diǎn)定位在波導(dǎo)管的兩側(cè)，確保分散出去的信號(hào)，能夠具備通暢的傳輸條件。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)前地鐵工程已經(jīng)成為了城市軌道交通建設(shè)的重點(diǎn)，而地鐵運(yùn)行的穩(wěn)定性則依賴于地鐵信號(hào)系統(tǒng)的質(zhì)量，當(dāng)前波導(dǎo)管技術(shù)已經(jīng)成為了地鐵信號(hào)系統(tǒng)建設(shè)的主要技術(shù)體系之一，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中必須要結(jié)合實(shí)際情況嚴(yán)格設(shè)置波導(dǎo)管的敷設(shè)方法以及位置，加強(qiáng)對(duì)傳輸質(zhì)量的檢測(cè)和優(yōu)化，進(jìn)一步提升波導(dǎo)管技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，與此同時(shí)也要建立在既有技術(shù)體系的基礎(chǔ)上不斷進(jìn)行創(chuàng)新，打造新型的波導(dǎo)管應(yīng)用方案，這樣才能夠提升地鐵信號(hào)系統(tǒng)的建設(shè)效率和穩(wěn)定性。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]孫志法，張華軍.波導(dǎo)管技術(shù)在地鐵信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017，（18）：189-189.

[2]楊丁明.地鐵信號(hào)系統(tǒng)中波導(dǎo)管應(yīng)急搶修探討[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2012，（7）：109-111.

[3]邱奎，徐行，肖培龍等.波導(dǎo)管技術(shù)在地鐵信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].鐵道通信信號(hào)，2008，44（11）：43-46.

[4]柏承江.基于地鐵信號(hào)系統(tǒng)中波導(dǎo)管技術(shù)的應(yīng)用[J].西部皮革，2016，38（14）：25.

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