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      控制系統
      解決方案
      地鐵裂縫波導網絡系統評估
      2019/07/31

      1.  項目背景分析

      地鐵無線通信擔負著提高地鐵運營效率、保障行車安全的重要使命。因此,地鐵無線通信系統應該確保高通信質量和全線信號覆蓋。同時,通過高清數字視頻通信,使各級行車指揮調度對列車車廂內電視圖像以及行駛列車對前方車站客流情況進行實時監視。列車無線通信所提供的車-地之間的數據傳輸通道必須兼備高數據容量與快速移動性能。

      列車信號系統中,控制中心、地面軌旁子系統和車載子系統三個部分共同組成了自動控制系統(CBTC)。地面軌旁子系統主要為行駛中的列車和其他軌旁設備提供實時雙向、安全可靠的數據交互。在基于無線通信的列車CBTC中,車地通信方式分為無線電臺、漏泄同軸電纜和裂縫波導管三種傳輸方式,本項目主要采用裂縫波導網絡解決地面軌旁子系統的信號傳輸。

      2.  裂縫波導網絡系統

      2.1系統特點

      裂縫波導管為鉛制矩形管,頂部朝向車輛天線方向,使得波導管中傳輸的無線信號沿裂縫向外均勻福射。在裂縫波導管附近的無線接入點可W接收波導管福射的信號。因為波導管具有較好的物理特性和衰減性能,其傳輸距離較遠,抗干擾能力較強,沿線無線場強覆蓋均勻,且呈現良好的方向性分布,從而可很好的實現列車與地面設備的雙向、實時通信。如圖1所示,為基于裂縫波導管通信的CBTC系統方案。波導管可W安裝在隧道頂部或地面上,在安裝時應保證其與列車無線天線的距離不變。為了保證傳播的可靠性和有效性,裂縫波導管與列車車載天線的距離應保持在30cm40cm之間。

      2.2系統組成

      裂縫波導網主要由中空鋁質矩形管(W G )、無線接入設備(TRE)、波導管連接器(TGC)、雙面連接法蘭(DFL)、末端負載等組成。信號傳輸是通過控制中心、地面無線接入設備、車載天線以及車載無線接入設備交互實現,以裂縫波導為載體雙向傳輸列車實時信息,如下圖1所示。

      1 基于裂縫波導網絡通信的CBTC系統原理圖

      1 裂縫波導網絡組成說明

      組成

      功能說明

      無線接入設備

      無線信號的接收與發射

      波導耦合單元

      無線信號的鏈路分解

      同軸線纜

      耦合單元與裂縫波導管之間連接

      法蘭盤

      裂縫波導管之間連接

      負載

      裂縫波導終端匹配

      裂縫波導網絡

      無線信號的空間輻射

       

      3.   網絡中裂縫波導的配置方式

      3.1裂縫波導與無線接入設備的連接

      由于無線信號為4G公網信號,信號分為上行鏈路和下行鏈路,故無線接入設備連接的裂縫波導也分為上行和下行兩部分,無線接入設備通過耦合器、射頻同軸線纜與波導管連接,波導管延長線通過法蘭盤連接。

      3.2裂縫波導網絡無線鏈路衰減分析

      2 裂縫波導網絡衰減環節

      組成

      衰減值(dB

      耦合器

      -6.3

      射頻同軸線纜(10m

      -1.3

      600m波導管

      -6.2

      法蘭盤

      -0.2

      裂縫空間與車載天線增益

      -64

      按照無線接入設備(TER)的行業標準發射值+18dBm的發射功率、-90 dBm6Mps)的接收靈敏度分析,車載無線接入設備可滿足-60dBm的接收信號強度,遠大于-90 dBm的接收靈敏度,故該系統可以確保信號的接收質量。

      4.  裂縫波導網絡的安裝調試

      波導管如安裝于隧道頂部, 應采取膨脹螺栓固定支架波導管懸掛的方式。根據隧道頂部距離軌面的高度不同, 可以選取不同長度的支架, 確保波導管與軌面的距離符合技術要求。波導管如安裝于隧道地面, 應采取膨脹螺栓固定支架支撐波導管的方式。根據線路條件, 安裝時采用可調高度的支架, 以確保波導管與軌面的距離符合技術要求

      安裝后要進行波導管的傳輸性能測試, 測試不合格的區段要及時進行故障排查, 保證傳輸通道穩定可靠。測試的儀器采用高頻信號發生器和微波功率儀測衰減值定位故障,也可采用適量網絡分析儀測量反射系數定位故障。

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      八、法律適用及爭議解決
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