車地無線通信下的車輛基地信號系統應用

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摘要：截止目前，軌道交通車輛基地的主流模式是非自動化模式，即非自動化車輛段，但車輛段內車地無線通信的覆蓋方式有很多種，每種方式的工藝、成本等差異很大。故文章針對非自動化模式的車輛段，結合工程實踐，淺談一下車輛段內信號車地無線通信的應用，希望為從事軌道交通相關專業技術人員提供一種參考思路。

關鍵詞：無線通信；車輛基地；信號

1車輛基地信號系統

車輛基地包含車輛段和停車場，根據列車日常維護需求，配置了車輛車載通信信號設備的維護、生產、辦公等設施[1-2]。車輛段/停車場的作業方式主要是列車的進出段場和段場內的調車作業，與大鐵作業方式基本相同。在車輛段/停車場，信號系統計算機聯鎖與正線信號系統的接口清晰，車輛段/停車場計算機聯鎖上位機直接與ATS分機接口，傳輸ATS系統所需的車輛段/停車場站場信息。列車在段場內的正常運行模式為限制人工駕駛模式，在此模式下，車載ATP限制列車在某一固定的速度下運行，司機則根據調度命令和地面信號顯示駕駛列車。若列車運行超過該固定限速時，則車載ATP設備對列車實施緊急制動，迫使列車停車。列車運行的安全則由聯鎖設備、ATP車載設備、調度人員和司機共同保證。車載信號設備上電自檢無誤后，通過轉換區段前的輪徑校準區段完成輪徑校準/檢查。列車駛至出入段場線占用轉換區段，ATS對列車編組號進行確認，并賦予列車車次號，車地通信初始化及列車位置檢測同步完成，列車進行篩選并升級至預設最高模式，列車可在ATP下的人工駕駛模式或ATO模式駛往正線投入運營。完成運營的列車由正線駛向出入段場線，在轉換區段至移動授權末端前，司機通過人工駕駛接管列車，確認進段場信號開放的情況下由人工駕駛列車進入車輛段/停車場。

2車地無線通信方式

車輛段/停車場內車地無線通信的方式有無線天線方式、漏纜方式、波導管方式。2.1無線天線方式無線天線方式的主要特點：采用無線天線技術傳輸信息；約200米設置一個AP點；采用FHSS技術、DSSS、OFDM技術[3]；便于實現網絡重疊冗余覆蓋；傳輸介質為空氣自然傳播，衰耗相對較大，需考慮不同電磁環境下的干擾；軌旁設備簡單，并高度通用模塊化，維修工作量極小；軌旁設備安裝比較簡單，工程投資相對較少；已廣泛應用于國內外城市軌道交通線路。2.2波導管方式波導管方式的主要特點：采用泄漏波導方式傳輸信息；采用OFDM技術，波導管沿線貫通敷設；具有較寬的帶寬，不僅可傳輸車地雙向連續數據，還可傳輸音頻和視頻信號；每處調制解調器雙冗余設置可控制2段800米的通信單元。即每處無線接入點可控制覆蓋1.6Km的單線線路。如果需要傳輸大量視頻信息，對帶寬要求較高，控制距離會適當縮短；波導傳輸方式衰耗小，且衰耗均勻，無反射波、鄰頻干擾、傳輸死區等情況；軌旁調制解調器與波導、車載調制解調器與天線之間的距離都有嚴格的要求，安裝精度要求高；在不斷的開發、完善、定型中。2.3漏纜方式漏纜方式的特點：采用漏泄電纜方式傳輸信息；場強覆蓋效果均勻；可提供較寬的帶寬，可傳輸車地雙向連續數據及音頻、視頻信號；軌旁控制單元在無中間放大情況下一般可控制400米左右的漏泄電纜。如果根據對最低需要的帶寬，控制距離還可延長；漏纜方式傳輸速率高，傳輸衰耗小，但漏纜價格較貴，工程投資較大；漏纜敷設的安裝要求較苛刻，施工安裝較復雜；在不斷的開發、完善、定型中。

3車地通信傳輸方式的分析

通過對上述三種車地通信方式特點的介紹，現對上述三種方式進行如下分析。3.1性能分析漏纜和波導管在傳輸特性、衰減特性、抗干擾等方面優于無線天線。線天線是無線網絡覆蓋最常用的一種方式，也是應用較早的。天線的最大優點是覆蓋范圍廣，所以室外覆蓋基本都采用無線天線覆蓋方式。對于軌道交通車輛基地來說，無線天線方式更容易實現對段場及岔區的無線覆蓋。但是無線天線是使用開放式的傳播方式，其抵抗同頻干擾的能力為三者中最弱。3.2成本分析漏纜和波導管的成本價格比無線天線高很多。漏纜和波導管設計和生產工藝相對復雜，且均需貫通股道敷設，費用均較高。而無線天線是使用開放式的傳播方式，在車輛段停車場布點較少，成本遠遠低于漏纜和波導管。3.3安裝條件分析無線天線的安裝條件比漏纜和波導管寬松。漏纜和波導管均要安裝于軌旁或隧道壁或隧道頂部，安裝位置必須與車載天線位置對應且要保證和車站天線的距離幾乎不變，其安裝精度要求較高。實際安裝時，需要用激光測距儀和激光角度尺不斷進行測試和修正。波導管和漏纜為全線路貫通式安裝，全線各區段幾乎均需具備同樣的安裝條件，施工安裝較復雜，安裝要求苛刻，安裝精度較高。相比而言，采用無線天線安裝條件則更為靈活，只要在需安裝天線的范圍內滿足條件即可。同時，由于無線天線的安裝精度要求不高，安裝位置在設計里程左右的幾米甚至數十米的范圍內均可調整，所以，無線天線的軌旁安裝條件更易于被滿足。3.4調試維護方面分析波導管、漏纜安裝完成后需進行回聲測試、傳輸測試后再進行車地傳輸測試。無線天線可直接進行車地傳輸測試，調試工作量較小。波導管、漏纜在運營維護過程中表面和內部維護量較大，需解決好防水，熱脹冷縮，防止沙塵侵入和污物覆蓋等問題。波導管、漏纜表面的鹽分、金屬顆粒、水分和油污也會增加傳輸衰減，如果安裝在隧道底部，則維護工作量將會增加。而無線天線采用的全密封式設計，天線本身基本無需維護。

4結語

綜上所述，車輛段/停車場的非移動閉塞的信號系統對傳輸特性、干擾問題等要求較正線低，且段場多為開放型空間、電磁環境相對正線而言較單一、純凈，鑒于無線天線在軌旁安裝及維護等方面好于波導管和漏纜，因此，通過綜合考慮，在車輛段/停車場信號系統車地無線通信應用上，在滿足功能需求及安裝條件，可以優先考慮無線天線覆蓋方式。

參考文獻：

[1]GB50157-2013地鐵設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社,2014.

[2]GB50458-2008跨座式單軌交通設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社,2009.

[3]張輝,曹麗娜.現代通信原理與技術[M].西安:西安電子科技大學出版社,2008.7.

作者:陳冠群 單位:重慶市軌道交通設計研究院有限責任公司