黃陵礦區(qū)鐵路專用線無線列調(diào)系統(tǒng)升級改造分析

同建榜

摘要： 黃陵礦區(qū)專用線無線列調(diào)系統(tǒng)采用450MHz頻段同、異頻獨立同步方式，下行頻率為468.825MHz，上行頻率為458.825MHz。本次針對系統(tǒng)升級需要，從升級原則、系統(tǒng)選型、區(qū)間覆蓋方案及其附屬配套設(shè)施方面進行升級分析和研究。

Abstract： The wireless alignment system for railway special line in Huangling Mining Area adopts the 450MHz frequency band same-different frequency independent synchronization mode. The downlink frequency is 468.825MHz and the upstream frequency is 458.825MHz. In view of the system upgrading needs， this paper analyzes the upgrading from the upgrading principle， system selection， interval coverage program and its ancillary facilities.

關(guān)鍵詞： 無線列調(diào)；選型；升級；研究

Key words： wireless alignment；selection；upgrade；research

中圖分類號：U21 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）32-0151-02

0 引言

黃陵礦業(yè)煤炭鐵路專用線無線列調(diào)系統(tǒng)始建于2005年，建設(shè)初期采用區(qū)間中繼器、漏泄電纜、天線、車站臺、機車臺等構(gòu)成無線列調(diào)網(wǎng)絡(luò)，主要作用是實現(xiàn)鐵路行車“大三角”通信，滿足安全行車需求。

1 系統(tǒng)升級原則

1.1 系統(tǒng)現(xiàn)狀

組網(wǎng)方式是區(qū)間中繼站在各安裝地點就近取交流電源，配置24V直流電源，各站車站臺通過低頻對稱電纜連接區(qū)間中繼站，區(qū)間信號覆蓋為“中繼器+漏泄電纜”的覆蓋方式，形成總線型通信網(wǎng)絡(luò)。

1.2 形成盲區(qū)原因分析

黃陵礦區(qū)煤炭鐵路專用線地處山區(qū)，鐵路曲線、隧道較多，曲線和隧道均是因為繞過和穿透山體形成，產(chǎn)生信號覆蓋盲區(qū)的原因主要是以下幾個方面：①無線列調(diào)系統(tǒng)所使用的定向天線增益低，信號覆蓋扇區(qū)角度相對較窄；②模擬中繼器場強弱，信號延展能力不強；③中繼器設(shè)備本身增益可調(diào)范圍有限；④中繼器使用時間較長，性能明顯下降；⑤部分天線功能失效。

2 升級改造方案

2.1 頻率設(shè)定

黃陵礦業(yè)煤炭鐵路專用線地處山區(qū)地帶，全長50km，沿途山丘、隧道、曲線交相接應(yīng)，對無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力要求較高；既有無線列調(diào)采用450MHz/B2制式設(shè)備。工作頻率不變：

同頻頻率點：

f=458.825MHz；

異頻頻率點：

車站臺發(fā)：f=468.825MHz，收f=458.825MHz；

機車臺、便攜臺發(fā)：f=458.825MHz，收f=468.825MHz。

2.2 設(shè)備功能及要求

①能實現(xiàn)多種方式通信：包括同頻單工、異頻單工和異頻雙工，同時兼容B1、B2及C制式。②與漏纜中繼器、互控臺及首尾臺等系統(tǒng)兼容，完全兼容無線列調(diào)大、小三角通信，滿足CTC、TDCS的傳輸要求。③區(qū)間設(shè)備全密封外殼設(shè)計，做到防水、防潮、防塵、防腐蝕，滿足室外安裝的環(huán)境要求，同時適應(yīng)立式、抱桿式和壁掛式等多種安裝方式。④監(jiān)控、網(wǎng)管系統(tǒng)，實現(xiàn)多參數(shù)的監(jiān)測和控制，適應(yīng)單獨建立網(wǎng)管集中控制和車站監(jiān)測總機不同方式的遠程網(wǎng)管監(jiān)控系統(tǒng)。⑤應(yīng)具有電源、功放和光模塊熱備份并自動切換，多級防雷及寬電源電壓設(shè)計，適應(yīng)雷暴較多天氣環(huán)境下的正常使用。⑥可智能監(jiān)控，具有多種監(jiān)控功能，配置先進軟件系統(tǒng)，利用以太網(wǎng)實現(xiàn)多網(wǎng)管終端實現(xiàn)光直放監(jiān)控組網(wǎng)本地或遠程監(jiān)控，可進行遙測、遙調(diào)。

2.3 組網(wǎng)方案

光前直放站較模擬中繼器相比，信號覆蓋強度大幅增加，組網(wǎng)方式靈活方便，安全性、實用性較高，組網(wǎng)可按照以下方式進行配置：①保持現(xiàn)有調(diào)度區(qū)段及有、無線組網(wǎng)方式，車站臺與調(diào)度臺的有線連接仍使用數(shù)調(diào)傳輸方式不變；②升級后的系統(tǒng)支持無線車次號校核系統(tǒng)和調(diào)度命令無線傳輸系統(tǒng)；③區(qū)間設(shè)備、線路保持不變；④既有天饋線、漏纜線路保持原系統(tǒng)不變；⑤系統(tǒng)升級后，各項技術(shù)指標應(yīng)滿足鐵道部有關(guān)標準、規(guī)范、技術(shù)條件的要求，按非電氣化鐵路標準進行施工。

3 區(qū)間無線覆蓋方案

區(qū)間無線覆蓋采用“光纖直放站+漏泄電纜”方案。即：光纖直放站近端機耦合車站信號后通過光纖連接遠端機進行信號傳輸，光遠端機對信號進行放大后，通過天線或漏泄電纜對弱場區(qū)進行覆蓋。機車電臺發(fā)射時由光遠端機連接天線或漏泄電纜接收信號，通過光纖傳送至光近端機經(jīng)射頻耦合到車站電臺，從而完成車站電臺與機車等移動臺的通信。

4 漏泄電纜線路指標核算

本次系統(tǒng)升級根據(jù)既有漏泄電纜線路現(xiàn)狀、中繼器安裝位置，以及區(qū)間場強覆蓋要求，保持既有中繼器配套設(shè)備和漏泄電纜桿路不變，但需計算漏泄電纜傳輸指標：

既有漏泄電纜最長長度為1020m，漏纜型號為SLDY-75-37。

漏泄電纜450MHz傳輸指標計算：

B=A-（L×α1+l×α2+n1×α3+n2×α4）-α0

式中：B-漏泄電纜末端移動臺可接收的電平（dBμ）；

A-遠端機射頻輸出電平（dBμ），按5W計取144 dBμ；

L-漏泄電纜長度（km）本工程最長漏纜為1.020km；endprint

α1-漏泄電纜綜合衰減（dB/km、含調(diào)相射纜及接頭損耗），取28dB/km（溫度20℃）；

l-射頻電纜長度（hm），射纜長度按50m計；

α2-射頻電纜衰減（dB/hm），取4.75dB/hm（溫度20℃）；

n1-漏泄電纜接頭數(shù)量，取3個；

α3-漏泄電纜固定接頭插入損耗（dB/個），取0.5；

n2-射頻電纜插接頭數(shù)量，取4；

α4-射頻電纜插接頭插入損耗（dB/個），取1；

α0-漏泄電纜耦合損耗（dB），取80 dB（三種漏纜綜合值）。

B=144-（1.020×28+0.5×4.75+ 3×0.5+ 4×1）-80=27.56（dBμ）

滿足場強覆蓋要求。

5 設(shè)備及其附屬設(shè)施安裝

5.1 設(shè)備安裝布局

專用線共有區(qū)間5個，其中弱場區(qū)間3個，七里鎮(zhèn)—李漳河無區(qū)間設(shè)備。本次升級在黃陵、黃陵西、七里鎮(zhèn)、李漳河和二號井需安裝光纖直放站近端機5臺，遠端機23臺，和光纖、漏泄電纜等形成星型無線通信網(wǎng)絡(luò)（圖1），其通信方式是車站信號通過耦合器耦合，進入近端機，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換，傳輸至光纜，遠端機接收到光信號后，轉(zhuǎn)換為電信號，并進行放大，通過天線向外覆蓋，傳輸?shù)剿淼纼?nèi)，使處于隧道內(nèi)的機車臺和手持臺有較好的接收效果，同時將機車發(fā)出的反向信號通過天線接收并放大后，由光纜發(fā)回近端機，再由近端機轉(zhuǎn)換后傳回車站電臺，實現(xiàn)車站與隧道內(nèi)的機車之間的異頻半雙工通訊。區(qū)間光纖直放站遠端機布置安裝如下：

①黃陵—黃陵西：原有中繼器6臺，其中黃陵方向3臺，黃陵西方向3臺；②黃陵西—七里鎮(zhèn)：原有中繼器10臺，其中黃陵西方向6臺，七里鎮(zhèn)方向4臺；③七里鎮(zhèn)—李漳河：沒有區(qū)間設(shè)備；④李漳河—二號井：原有中繼器7臺，其中李漳河方向5臺，二號井方向2臺。

5.2 直放站遠端機的電源及地線

①直放站遠端機的電源。光纖直放站遠端機使用AC220V交流電源供電，并安裝12V/24Ah蓄電池作為備用電源。遠端機交流電源使用既有貫通線引接設(shè)備，沒有貫通線的從相鄰中繼房接引，接引電力電纜采用2*10mm2交聯(lián)直埋電纜，電力電纜隨光纜同溝敷設(shè)或隨漏纜吊掛，在遠端機機柜內(nèi)安裝防雷配電箱、隔離變壓器、多用插座，交流電源利舊。②直放站地線。本次升級的23處光纖直放站遠端機工作地和天線防雷地地線采用共用接地體，地線接地電阻≤10Ω，并在機柜內(nèi)設(shè)地線排；遠端機射頻輸出端口安裝避雷器，地線接在地線排上，接地電阻必須滿足規(guī)范要求。

6 光纖直放站組網(wǎng)的優(yōu)點

①具有寬帶、高線性、高質(zhì)量雙向傳輸?shù)奶匦?，工作穩(wěn)定，覆蓋效果好；②設(shè)計和施工更為靈活；③避免了同頻干擾，可全向覆蓋，干擾少；④單級傳輸距離長，擴大覆蓋范圍；⑤可提高增益而不會自激，有利于加大下行信號發(fā)射功率；⑥信號傳輸不受地理條件限制；⑦可智能監(jiān)控，具有多種監(jiān)控功能，實現(xiàn)本地或遠程監(jiān)控，可進行遙測、遙調(diào)；⑧具有自檢功能，具有故障報警和狀態(tài)參數(shù)查詢功能；⑨多種監(jiān)控功能，配置先進軟件系統(tǒng)，有利系統(tǒng)進行功能擴展；⑩多種電源供電模式，交流電供電/遠供電源供電；{11}設(shè)計有防雷，避雷系統(tǒng)；{12}能實現(xiàn)多種方式通信，包括：同頻單工、異頻單工和異頻雙工。

7 結(jié)束語

光纖直放站是450MHz鐵路無線列調(diào)通信系統(tǒng)是一種較常采用的弱場強區(qū)覆蓋設(shè)備，它利用光纖作為傳輸媒介，具有中繼傳輸距離遠，信號質(zhì)量高，穩(wěn)定性能好等優(yōu)點，升級方案充分考慮了投資、場強覆蓋等多種因素，采用比較成熟、可靠、實用的光纖直放站系統(tǒng)，完全滿足黃陵礦業(yè)煤炭鐵路專用線安全行車需求。

參考文獻：

[1]鄭州鐵路局無線列調(diào)用戶培訓資料.

[2]馮先成.光纖直放站技術(shù)[M].北京郵電大學出版社.

[3]中國論文網(wǎng)，鐵路光纖直放站系統(tǒng)詳解.endprint