淺析地鐵信號(hào)系統(tǒng)中波導(dǎo)管技術(shù)的應(yīng)用

馮穎++葉松

[摘 要]隨著城市化建設(shè)的加快，地鐵建設(shè)獲得了飛速的發(fā)展，地鐵在人們出行中發(fā)揮的作用越來(lái)越巨大。在地鐵信號(hào)系統(tǒng)中通過(guò)應(yīng)用波導(dǎo)管技術(shù)，可以徹底解決同站臺(tái)換乘時(shí)，車地?zé)o線通信的干擾問(wèn)題。鑒于此，本文主要對(duì)波導(dǎo)管技術(shù)進(jìn)行了概述，其后分析了在地鐵信號(hào)系統(tǒng)中波導(dǎo)管技術(shù)的應(yīng)用，僅供參考。

[關(guān)鍵詞]地鐵；信號(hào)系統(tǒng)；波導(dǎo)管技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM111.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）28-0193-01

引言

作為當(dāng)前城市最常見(jiàn)的一種運(yùn)輸方式，地鐵已經(jīng)成為人們出行的首要選擇。同時(shí)，在地鐵發(fā)展過(guò)程中，地鐵信號(hào)系統(tǒng)也獲得了極快的發(fā)展。從當(dāng)前的發(fā)展來(lái)看，地鐵信號(hào)已經(jīng)逐漸擴(kuò)寬了其范圍，改變了列車必備的細(xì)化管控系統(tǒng)，并應(yīng)用了適合地鐵信號(hào)傳輸?shù)牟▽?dǎo)管。通過(guò)在地鐵信號(hào)系統(tǒng)中應(yīng)用波導(dǎo)管，無(wú)線通信技術(shù)獲得了極快的發(fā)展，為人們的出行提供了更加有力的安全保障。

1、波導(dǎo)管概述

與國(guó)家高速鐵路信號(hào)系統(tǒng)車地?zé)o線通信雙向傳輸采用GSM-R模式不同，在地鐵信號(hào)系統(tǒng)中，多采用定向天線、漏泄電纜和裂縫波導(dǎo)管模式。在上述三種模式中，裂縫波導(dǎo)管模式因其傳輸頻帶寬、傳輸損耗小、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)得到較廣泛應(yīng)用（尤其是在同站臺(tái)換乘車站）。比如上海在2012年底開(kāi)通的16號(hào)線，其信號(hào)系統(tǒng)中的車地?zé)o線通信的雙向傳輸就是采取的這種方式。波導(dǎo)管可以分為兩種，即普通波導(dǎo)管與裂縫波導(dǎo)管。波導(dǎo)管一般用來(lái)傳輸超高頻電磁波，常見(jiàn)的波導(dǎo)管橫截面形狀包括矩形與圓形，而且波導(dǎo)管的內(nèi)徑大小由于傳輸?shù)男盘?hào)波長(zhǎng)不同而有所差別。波導(dǎo)管在電路中呈現(xiàn)高通濾波器的特性：允許截止頻率以上的信號(hào)通過(guò)，而截止頻率以下的信號(hào)則被阻止或衰減。

2、地鐵信號(hào)系統(tǒng)中波導(dǎo)管技術(shù)的應(yīng)用

2.1 波導(dǎo)管技術(shù)特征概要

在地鐵信號(hào)系統(tǒng)中，波導(dǎo)管發(fā)揮著傳遞超高頻電磁波的作用。通過(guò)運(yùn)用這種導(dǎo)管，極大的縮短了電磁波在傳遞過(guò)程中的脈沖耗損，為電磁波的順利傳遞提供了保障。常見(jiàn)的波導(dǎo)管主要包括雷達(dá)形、矩形、圓形等形狀。在電磁波傳播過(guò)程中，波導(dǎo)管使其常見(jiàn)狀態(tài)下的頻帶寬度得到了拓展，可以抵抗不良因素的干擾。同時(shí)，在波導(dǎo)管周邊區(qū)段，可以布設(shè)無(wú)線接收器，以便接納管路裂痕輻射過(guò)來(lái)的地鐵信號(hào)。歷經(jīng)處理后，獲取可用信息。波導(dǎo)管配有的多重?zé)o線單元，包含銜接著的接入配件、連接器及末端負(fù)載、同軸電纜及添加的雙層法蘭。地鐵運(yùn)行之中，為確保各時(shí)段的行車安全，應(yīng)對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行規(guī)范。

2.2 布設(shè)波導(dǎo)管

普通波導(dǎo)管和裂縫波導(dǎo)管道是兩種常見(jiàn)的波導(dǎo)管類型。根據(jù)不同類型的工況，波導(dǎo)管的連接方式不同。其中，無(wú)線天線的連接方式是一種比較常見(jiàn)的波導(dǎo)管連接技術(shù)。在列車運(yùn)行智能控制系統(tǒng)中，地鐵信號(hào)系統(tǒng)發(fā)揮了重要作用，其設(shè)備故障關(guān)乎列車運(yùn)行的安全性。因此，在地鐵信號(hào)系統(tǒng)中應(yīng)用波導(dǎo)管技術(shù)，可以提高地鐵運(yùn)行的安全性，并為乘客提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。在波導(dǎo)管布設(shè)過(guò)程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：第一，在應(yīng)用無(wú)線天線接入設(shè)備時(shí)，允許接入的波導(dǎo)管數(shù)量是固定的，即4根，而且長(zhǎng)度一般在500m左右，從而有效保證設(shè)備的傳輸效率；第二，在單線單隧道中，可以根據(jù)工程實(shí)際需求，適當(dāng)增加波導(dǎo)管的長(zhǎng)度，到達(dá)610m時(shí)，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)，避免由于長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量；第三，對(duì)于雙線雙軌道，應(yīng)結(jié)合實(shí)際需求進(jìn)行連接，靈活選擇波導(dǎo)管的樣式，并將其數(shù)量控制在一段或者是三段，這樣既可以節(jié)約成本，又可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。

2.3 安裝波導(dǎo)管

在地鐵工程中，根據(jù)使用場(chǎng)地的實(shí)際情況，合理選擇波導(dǎo)管，在合適的位置安裝，可以安裝在隧道上，也可以安裝在地面上，無(wú)論怎樣，都要做好防水工作，避免水侵蝕對(duì)設(shè)備帶來(lái)的破壞。此外，對(duì)于一些波導(dǎo)管出現(xiàn)了漏縫，安裝時(shí)，要保持和列車距離不變。通常情況下，為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量，應(yīng)將裂出的無(wú)線天線與漏縫波導(dǎo)管隔開(kāi)一定距離，使其保持在30-40cm。

2.4 調(diào)試設(shè)備

2.4.1 測(cè)試傳輸

測(cè)試傳輸?shù)拈_(kāi)展是為了對(duì)波導(dǎo)管的衰減量進(jìn)行檢驗(yàn)。首先，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)已接入的頻率以及強(qiáng)度連續(xù)信號(hào)，給波導(dǎo)管末端裝配合適的測(cè)量?jī)x器，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行驗(yàn)收與檢驗(yàn)。同時(shí)，還應(yīng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行傳輸測(cè)試，保障測(cè)試的完整性和全面性，將所有波段管區(qū)覆蓋，測(cè)試信號(hào)強(qiáng)度減去接入信號(hào)強(qiáng)度得到波導(dǎo)管的衰減量，進(jìn)而讓其符合設(shè)計(jì)需求。

2.4.2 測(cè)試回聲

波導(dǎo)管在鋪設(shè)完成之后，內(nèi)部可能會(huì)存在異物，進(jìn)而對(duì)信號(hào)的傳輸質(zhì)量與效率產(chǎn)生影響，因此，可以采取回聲測(cè)試的方式檢查波導(dǎo)管內(nèi)部的異物。測(cè)試方式是：在設(shè)置了微波測(cè)試器的情況下，通過(guò)波導(dǎo)管傳輸一段已知詳細(xì)數(shù)據(jù)的信號(hào)，在信號(hào)折返后，對(duì)信號(hào)的缺失情況進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)定位儀確定缺失位置即異物位置，然后進(jìn)行異物排除工作，保證信號(hào)傳輸質(zhì)量。

2.5 分析系統(tǒng)耗損

2.5.1 管段銜接損耗

管件配置相應(yīng)的銜接配件，同時(shí)銜接同軸電纜。若是波導(dǎo)管內(nèi)部沒(méi)有出現(xiàn)損耗的部分，一般情況下表示為310Db。裂隙管衰減多出部分按照每米0.1dB計(jì)算。使用波導(dǎo)管配件，以減少管道內(nèi)部的縫隙，如果配置相應(yīng)的波導(dǎo)管，要考慮設(shè)備采購(gòu)的總衰減。如果通過(guò)銜接依然沒(méi)有配件的管件，開(kāi)始于特定的TGC，結(jié)束于EL。在這種情況下，需要測(cè)量波導(dǎo)管產(chǎn)生的損耗，超出的部分按照每米0.11dB計(jì)算。若是在原有的隧道頂端進(jìn)行管段布設(shè)，為了保證管路的更好懸掛，應(yīng)使用特定的膨脹螺釘。此外，由于隧道頂管與原有的地鐵道面的高度差不同，對(duì)于這種情況，就應(yīng)選擇合適的架設(shè)支架程度，保證軌道平面布置的質(zhì)量。

2.5.2 同軸線纜損耗

配置某一波導(dǎo)管，為確保各時(shí)段的信號(hào)傳遞，波導(dǎo)管固有的末尾信號(hào)應(yīng)能滿足設(shè)定出來(lái)的系統(tǒng)的規(guī)格強(qiáng)度，通常設(shè)定成20dB。管路末端特有的功率測(cè)定，包含細(xì)化的多重?zé)o線單元、各類組件表征出來(lái)的損耗數(shù)值。同軸電纜具有靈活性的特征，并且銜接著管路的區(qū)段、TRE部分。一般而言，同軸線纜測(cè)量獲得的損耗通常被設(shè)定為每米0.12dB，為了降低鐵路信號(hào)總體的衰損，應(yīng)適當(dāng)降低配套框架內(nèi)的線纜長(zhǎng)度。初始布設(shè)的波導(dǎo)管，應(yīng)能考量最差狀態(tài)，擬定15米這一長(zhǎng)度。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，從目前的發(fā)展情況來(lái)看，隨著地鐵信號(hào)系統(tǒng)的逐漸擴(kuò)展，列車必備的細(xì)化管控系統(tǒng)必將成為主流趨勢(shì)。因此，在地鐵信號(hào)系統(tǒng)中應(yīng)用波導(dǎo)管時(shí)，應(yīng)選擇合適的波導(dǎo)管，提高其信息的傳輸效率，進(jìn)而提升無(wú)線框架的真實(shí)效果，為行車安全提供有效保障。在地鐵信號(hào)系統(tǒng)中，波導(dǎo)管的布設(shè)、安裝、調(diào)試以及損耗分析是保證其有效應(yīng)用的重點(diǎn)，做好這幾點(diǎn)，對(duì)于提高信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量具有重要意義。

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作者簡(jiǎn)介

馮穎，女，1980年7月，北京，畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)院研究生院，碩士學(xué)位，工程師，研究方向：ERP物資編碼系統(tǒng)，地鐵基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。endprint