光纖直放站在電氣化鐵路中對(duì)既有中繼器+漏纜方式的改造應(yīng)用

吳常廣

【摘要】本文因邯長(zhǎng)鐵路進(jìn)行電氣化改造對(duì)既有無(wú)線列調(diào)系統(tǒng)存在問題進(jìn)行分析，提出了采用光纖直放站解決無(wú)線信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)覆蓋的設(shè)計(jì)施工方案。

【關(guān)鍵詞】中繼器漏纜；光纖直放站

邯長(zhǎng)鐵路蜿蜒曲折，彎道多，彎曲半徑較小，途經(jīng)太行山區(qū)，隧道較長(zhǎng)，為提高邯長(zhǎng)鐵路的運(yùn)能，從2010年開始，對(duì)邯長(zhǎng)鐵路進(jìn)行增復(fù)線及電氣化改造。邯長(zhǎng)鐵路既有無(wú)線列調(diào)通信制式為450MHz頻段C制式，弱場(chǎng)強(qiáng)覆蓋方案采用中繼器+漏泄電纜的方式。但由于邯長(zhǎng)鐵路地形復(fù)雜，橋隧多，目前全線還存在很多處無(wú)線列調(diào)弱場(chǎng)區(qū)，在這些區(qū)段車站，調(diào)度無(wú)法和司機(jī)進(jìn)行較好的聯(lián)系。

1.中繼器+漏泄電纜覆蓋

1.1 原理

如圖1所示，中繼器+漏纜覆蓋方案是由洞口中繼器（I型），洞內(nèi)中繼器（Ⅱ型），漏泄電纜及天線、調(diào)相接頭（含頭、座）、固定接頭、終端接頭（含頭、座、阻抗轉(zhuǎn)換）、功率分配器、終端匹配負(fù)載等組成的。洞口中繼器通過無(wú)線與車站臺(tái)聯(lián)系，接收來(lái)自車站臺(tái)的下行信號(hào)，傳送到漏泄電纜，完成弱場(chǎng)強(qiáng)區(qū)（通常為隧道、山阻隔的彎道）的場(chǎng)強(qiáng)覆蓋，弱場(chǎng)強(qiáng)區(qū)的移動(dòng)臺(tái)發(fā)射的電波由漏纜和中繼器通過無(wú)線饋送給車站臺(tái)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)列車在弱場(chǎng)強(qiáng)區(qū)的通信。

圖1

圖2

1.2 存在問題

1.2.1 噪聲級(jí)聯(lián)

邯長(zhǎng)鐵路進(jìn)行電氣化改造，接觸網(wǎng)高電壓和電力機(jī)車運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生含諧波的大電流，從而對(duì)周圍的電磁環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾。

而采用中繼器+漏泄電纜覆蓋方案受電磁環(huán)境干擾，存在噪聲級(jí)聯(lián)累積放大的情況，直接影響話音通信質(zhì)量，因此中繼器串接的設(shè)備數(shù)量受到限制，在滿足用戶進(jìn)行較好話音通信的前提下，此方式只能解決一定距離的場(chǎng)強(qiáng)覆蓋。

1.2.2 采用無(wú)線接力方式存在的問題

無(wú)線接力方式運(yùn)用I型中繼器接收、放大車站電臺(tái)發(fā)射的信號(hào)，再通過天線發(fā)射給下一個(gè)I型中繼器，下一個(gè)中繼器采取同樣的方式向下傳輸，中繼器的上行天線用于接力，下行天線即接力同時(shí)也進(jìn)行無(wú)線信號(hào)覆蓋。

這種方式的缺點(diǎn)是，系統(tǒng)中的任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，將會(huì)導(dǎo)致與其接力的設(shè)備接收不到信號(hào)而不工作，造成大范圍的盲區(qū)。

1.2.3 自激問題

自激現(xiàn)象是指輸出信號(hào)傳入到輸入信號(hào)中，經(jīng)過中繼器設(shè)備內(nèi)的放大電路放大輸出，然后又重新傳入到輸入信號(hào)中，再次放大，這樣一直重復(fù)下去，形成正反饋，形成噪聲，最后就形成刺耳的尖叫現(xiàn)象。

在中繼器+漏纜的方式中，如果I型中繼器隔離度不夠就會(huì)產(chǎn)生自激。

2.解決方案

針對(duì)以上問題，對(duì)邯長(zhǎng)線無(wú)線列調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行改造，結(jié)合邯長(zhǎng)線擴(kuò)能改造的大施工環(huán)境，邯鄲-長(zhǎng)治新敷設(shè)干線通信光纜的機(jī)會(huì)，把既有的中繼+漏纜的方式改為光纖直放站，為光纖直放站專門敷設(shè)8芯、12芯或20芯光纜。

光纖直放站系統(tǒng)由近端機(jī)、遠(yuǎn)端機(jī)、天線、漏纜及相關(guān)的配件組成，其下行信號(hào)傳輸?shù)倪^程為：近端機(jī)把車站臺(tái)信號(hào)放大到-10dBm左右，轉(zhuǎn)或?yàn)楣庑盘?hào)通過光纖傳送到遠(yuǎn)端機(jī)。遠(yuǎn)端機(jī)把收到的信號(hào)進(jìn)行功率放大，通過天線或漏纜把下行信號(hào)覆蓋到弱場(chǎng)區(qū)。

上行信號(hào)傳輸過程為：移動(dòng)臺(tái)信號(hào)通過遠(yuǎn)端天線輸入到遠(yuǎn)端機(jī)，把移動(dòng)臺(tái)信號(hào)放大到-30～0dBm，然后送到遠(yuǎn)端機(jī)里的光端機(jī)，轉(zhuǎn)換為光信號(hào)通過光纖傳送到近端機(jī)，然后耦合到基站（車站臺(tái)）（如圖2所示）。如果是無(wú)線型近端機(jī)，則把光端機(jī)輸入的信號(hào)進(jìn)行功率放大，通過近端定向天線把上行信號(hào)傳送到車站臺(tái)。

與中繼器加漏纜方式相比，采用光纖直放站的方式，在光纖資源豐富的情況下，近端機(jī)可根據(jù)需要配置多個(gè)光收發(fā)模塊，每個(gè)光收發(fā)模塊對(duì)應(yīng)一個(gè)遠(yuǎn)端機(jī)，并與該遠(yuǎn)端機(jī)之間采用一根光纖來(lái)傳送上下行信號(hào)。由于采用光信號(hào)進(jìn)行傳輸，傳輸速度快，干擾小。而且光纖直放站系統(tǒng)具備遙控、遙測(cè)及完善的保護(hù)和報(bào)警功能，不但可以對(duì)光纖直放站進(jìn)行本地和遠(yuǎn)程監(jiān)控，還可以了解到設(shè)備的各個(gè)模塊是否工作正常。若工作不正常，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)立即報(bào)警，并報(bào)告監(jiān)測(cè)主機(jī)。如果是設(shè)備軟故障，通過遠(yuǎn)程操作即可恢復(fù)故障，極大地方便了檢修維護(hù)。

在本次的設(shè)計(jì)中，結(jié)合邯長(zhǎng)擴(kuò)能改造，針對(duì)噪聲級(jí)聯(lián)的問題，既有中繼器+漏纜450M C制式改造為光纖直放站450M B制式，近端機(jī)分別與遠(yuǎn)端機(jī)通過一條光纖相連，呈星型分布，遠(yuǎn)端機(jī)之間互不級(jí)聯(lián)，針對(duì)自激問題，改變正反向饋線的線路走向，針對(duì)地形問題引起的弱場(chǎng)強(qiáng)區(qū)，新設(shè)光纖直放站、雙定向天線、增加漏纜長(zhǎng)度，加大了覆蓋范圍。

施工中，由于電氣化鐵路產(chǎn)生的大感應(yīng)電流，大于500米的漏纜在每段的兩端及中間加設(shè)直流隔斷器，在饋纜的入室端加接地卡，良好接地，保證設(shè)備運(yùn)行安全。

3.結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，光纖直放站通過光纜傳輸信號(hào)，噪音小，受干擾小，維護(hù)方便，在鐵路無(wú)線列調(diào)改造中取得了很好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]《列車無(wú)線調(diào)度通信系統(tǒng)制式及主要技術(shù)》TB/T 3052-2002.