徐州站無線干擾案列分析與處理

梅　靖　上海鐵路局上海通信段

鐵路列車無線調(diào)度通信系統(tǒng)（簡稱無線列調(diào)）是重要的鐵路行車通信設(shè)備，號稱列車行車“三大件”之一，是鐵路行車指揮系統(tǒng)重要組成部分。在保證列車正點(diǎn)運(yùn)行、降低機(jī)車能耗、提高通過能力、通告險(xiǎn)情、防止事故、救援搶險(xiǎn)等各方面都具有重要的作用。無線列調(diào)系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著列車與地面的無線通信作用，其使用成員包括行車調(diào)度員、車站值班員、助理值班員、機(jī)車司機(jī)、運(yùn)轉(zhuǎn)車長等。其通信質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到鐵路的運(yùn)輸效率和行車安全。

目前上海鐵路局管內(nèi)普速鐵路普遍采用450MHz頻段同頻單工無線通信方式，上海鐵路局徐州站地處于鐵路京滬線、隴海線交匯的交通樞紐車站，客運(yùn)流量大，鐵路運(yùn)輸繁重，在鐵路運(yùn)輸中發(fā)揮著重要作用。車站無線列調(diào)通信質(zhì)量的好壞直接影響本站的運(yùn)輸秩序，影響行車安全。近期，徐州站出現(xiàn)外界干擾、直放站設(shè)備故障等問題，影響徐州站無線列調(diào)正常通信，直接影響鐵路行車安全。因干擾發(fā)生時(shí)間不固定，排查處理時(shí)存在一定困難。為此，通過對徐州站干擾查找和直放站設(shè)備、車站無線電臺設(shè)備進(jìn)行排查方法進(jìn)行總結(jié)，為類似問題處置提供參考。

1　普速鐵路中存在常見的干擾種類

1.1　同頻干擾

同頻干擾指的是因無線電磁波所傳輸環(huán)境較為復(fù)雜，有用信號同其他不同信號的載頻可能相同，由此引發(fā)該同頻信號對接收機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生影響。

1.2　鄰頻干擾

鄰頻干擾指的是干擾信號載頻類似于有用信號，造成其功率落入接收機(jī)接收有用信號的頻譜頻帶內(nèi)，對接收機(jī)產(chǎn)生影響。

鐵路上鄰頻干擾與同頻干擾問題主要出現(xiàn)樞紐地區(qū)和機(jī)務(wù)段所在地區(qū)、大型客運(yùn)站、編組站等。這類區(qū)域由于用戶較多，使用頻繁，所以會產(chǎn)生同頻干擾比較嚴(yán)重；而在同一區(qū)域內(nèi)，存在多部門使用相鄰頻段的電臺較多，距離又比較近，而且頻率非常接近，便會產(chǎn)生鄰頻干擾。

2　徐州站無線干擾分析

2.1　問題描述

徐州站無線列調(diào)車站電臺，在晚間20：00～22：00時(shí)間段內(nèi)，車站與列車車機(jī)聯(lián)控存在外界干擾，車站電臺接收到干擾源為457.710MHz的單一噪聲源，耳機(jī)中發(fā)出“吱……”的長時(shí)間噪聲。影響車站與列車司機(jī)之間的正常通話。

2.2　干擾查找

在發(fā)生干擾時(shí)間段內(nèi)，組織現(xiàn)場車間安排技術(shù)人員利用手持頻譜儀（R&SFSH）和八木天線，分別在徐州站東、南、西、北方向各300m處和徐州站廣場進(jìn)行電磁環(huán)境測試，測得干擾源457.710MHz信號最強(qiáng)處為35dBu，地點(diǎn)在徐州站北方向300m處，如圖1中地點(diǎn)4。

圖1　徐州站附近地圖

沿著強(qiáng)信號方向，通過繼續(xù)往北面方向進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)圖1中A點(diǎn)附近存在較強(qiáng)干擾信號，頻率為457.710MHz，信號強(qiáng)度為40dBu。

通過現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)：A點(diǎn)處為徐州CIR檢修工區(qū)，工區(qū)5樓樓頂設(shè)有一臺無線中繼設(shè)備，是為了增強(qiáng)徐州站往徐州北站和徐州西站區(qū)間的無線場強(qiáng)覆蓋，解決市區(qū)彎道復(fù)雜地形的無線通信困難的問題，如圖2所示。通過對中繼設(shè)備的檢查測試，發(fā)現(xiàn)中繼器在457.6875MHz至457.7125MHz范圍的信號都通過中繼器放大后轉(zhuǎn)發(fā)。

圖2　徐州站附近二次查找地圖

經(jīng)過深入分析，車站無線電臺的收發(fā)頻率為457.7MHz，干擾信號頻率為457.710MHz，如圖3所示，其中f1為車站無線電臺工作頻率，f2為干擾信號頻率，因干擾信號頻率非常接近車站電臺的工作頻率，干擾信號通過無線中繼器放大后，使干擾信號增大，經(jīng)車站電臺接收后，導(dǎo)致干擾信號部分信號進(jìn)入車站電臺工作頻率的帶寬內(nèi)，造成對車站電臺的干擾。通過關(guān)閉無線中繼器，再進(jìn)行電磁環(huán)境測試，發(fā)現(xiàn)457.710MHz干擾信號消失。

圖3　干擾信號

2.3　結(jié)論

由于無線中繼器設(shè)備故障，造成底噪信號通過無線中繼器放大后轉(zhuǎn)發(fā)出去，因中繼器內(nèi)部發(fā)射機(jī)問題，導(dǎo)致無線中繼器產(chǎn)生一個(gè)457.710MHz的干擾信號，且此干擾信號頻率非常接近車站無線電臺工作頻率457.7MHz，導(dǎo)致干擾信號部分信號進(jìn)入車站電臺工作頻率帶寬內(nèi)，影響車站電臺的正常使用。

2.4　解決處理

因無線中繼器為早期產(chǎn)品，目前市場上已停產(chǎn)，無法進(jìn)行維修。若停用此中繼器將會影響徐州站與徐州西、徐州北方向的場強(qiáng)覆蓋。為了解決干擾問題以及后續(xù)設(shè)備維護(hù)問題，最終將無線中繼器更換為無線光纖直放站加以解決。在車站無線電臺側(cè)增加一臺光纖直放站近端機(jī)，在原無線中繼器處安裝一臺光纖直放站遠(yuǎn)端機(jī)，近端機(jī)和遠(yuǎn)端機(jī)用光纖進(jìn)行連接。光纖直放站設(shè)備硬件連接如圖4所示。

圖4　光纖直放站設(shè)備硬件連接示意圖

3　光纖直放站系統(tǒng)說明

3.1　系統(tǒng)工作原理和連接拓?fù)?/h3>

無線光纖直放站由耦合器、近端機(jī)、光傳輸部分、遠(yuǎn)端機(jī)、遠(yuǎn)端天線或漏纜等部分構(gòu)成，具體參見圖5。

圖5　光纖直放站示意圖

如圖5所示，近端機(jī)與遠(yuǎn)端機(jī)之間是通過對光纖來實(shí)現(xiàn)整個(gè)通信過程的。

（1）正向（下行）信號傳輸過程為：通過耦合器（40dB/35dB/30dB）把車站臺的信號耦合出很小一部分傳到近端機(jī)射頻口，然后通過環(huán)形器或雙工器濾波把信號送到光端機(jī)（1550），通過光端機(jī)（1550）把正向射頻信號轉(zhuǎn)換為光信號由光纖傳送到遠(yuǎn)端機(jī)；而遠(yuǎn)端機(jī)的光端機(jī)（1310）把光信號轉(zhuǎn)換為射頻信號輸出，經(jīng)由功放進(jìn)行功率放大，通過環(huán)形器或雙工器濾波再經(jīng)天線或漏纜把正向信號覆蓋到弱場區(qū)。

（2）反向（上行）信號傳輸過程為：機(jī)車或移動(dòng)臺的信號通過遠(yuǎn)端天線接收輸入到遠(yuǎn)端機(jī)，經(jīng)環(huán)形器或雙工器濾波把反向信號通過低噪聲放大器放大到-30dBm～0dBm，然后再把放大后的反向信號經(jīng)過門限開關(guān)送到遠(yuǎn)端機(jī)的光端機(jī)（1310），通過光端機(jī)（1310）把反向射頻信號轉(zhuǎn)換為光信號由光纖傳送到近端機(jī)；而近端機(jī)的光端機(jī)（1550）把光信號轉(zhuǎn)換為射頻信號輸出,通過環(huán)形器或雙工器濾波經(jīng)耦合器傳到車站臺。

3.2　系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

光纖直放站系統(tǒng)從車站電臺耦合微小射頻信號，通過近端機(jī)進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換，利用光纖傳輸至遠(yuǎn)端機(jī)，再通過遠(yuǎn)端機(jī)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，通過射頻功放放大后將信號轉(zhuǎn)發(fā)出去，反之亦然。由于利用光纖進(jìn)行信號傳輸，不受外界影響，覆蓋更為靈活，可根據(jù)區(qū)間長短靈活設(shè)置。光纖直放站具有抗干擾強(qiáng)，信號傳輸穩(wěn)定、設(shè)備維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)，非常適合鐵路線型覆蓋要求，是解決鐵路沿線復(fù)雜山區(qū)、隧道、路塹、城市樞紐等地區(qū)場強(qiáng)補(bǔ)強(qiáng)的有效方法。

4　結(jié)束語

上海局既有普速鐵路列車無線調(diào)度通信系統(tǒng)還是使用450MHz頻段的模擬通信方式，在一些城市樞紐車站、大型站場、機(jī)車維修點(diǎn)，由于鐵路部門使用用戶多，類似同頻干擾十分常見，加之路外非法使用無線電臺情況，鐵路無線干擾問題形勢非常嚴(yán)峻。徐州站的無線干擾，是因無線中繼器設(shè)備原因造成的干擾，與常見的外界同頻、臨頻干擾不同，屬于特殊案例，可為今后排查干擾提供新的思路。