非洲城際鐵路通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

張洪巖+姚金龍+張健

【摘要】隨著中國援建非洲政策的不斷開展，興修鐵路提升一個(gè)地區(qū)經(jīng)濟(jì)和人流量，無線通信技術(shù)在城際鐵路上的應(yīng)用也成為必然。非洲地區(qū)相對貧苦需要盡量壓縮成本同時(shí)滿足人們對無線通信質(zhì)量的要求，因此模擬對講機(jī)廣泛應(yīng)用于交通，運(yùn)輸，制造，建筑，油田，煤礦等行業(yè)，在專用通信領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用。

【關(guān)鍵詞】模擬對講機(jī) 調(diào)度通信 車站臺 覆蓋

一、系統(tǒng)簡介

本系統(tǒng)以模擬400MHz信道機(jī)通信為基礎(chǔ)，通過多二次開實(shí)現(xiàn)鐵路中心調(diào)度員、車站值班員、機(jī)車司機(jī)相互通信、維修人員手持臺之間的相互通信。在通話的功能基礎(chǔ)上擴(kuò)展出一鍵緊急呼叫功能，使用信令呼叫通信更安全，系統(tǒng)主備同時(shí)運(yùn)行工作更穩(wěn)定。網(wǎng)管中心接至直放站近端機(jī)、CAD服務(wù)器、錄音服務(wù)器，能夠查看機(jī)器工作狀態(tài)、錄音內(nèi)容及回放、數(shù)據(jù)庫信息等，具有通信穩(wěn)定，報(bào)警及時(shí)，通信安全等特點(diǎn)。

二、項(xiàng)目需求

此項(xiàng)目為滿足某非洲地區(qū)城際鐵路通信需求。實(shí)現(xiàn)控制中心調(diào)度人員指揮調(diào)度各車站值班人員、機(jī)車司機(jī)，以及緊急情況下緊急呼叫，并支持錄音功能。

該對講機(jī)覆蓋系統(tǒng)的信號覆蓋區(qū)域?yàn)槭彝猓饕赜驗(yàn)檐囌炯拌F路沿線；

系統(tǒng)設(shè)計(jì)具備2組常規(guī)工作頻道和2組緊急通信信道，正常通信使用常規(guī)工作頻道，不互相產(chǎn)生干擾和影響，緊急情況下，機(jī)車司機(jī)和車站值班員可實(shí)現(xiàn)一鍵緊急呼叫：

采用室外全向天線和射頻同軸電纜組成的天饋系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無線信號的覆蓋，最大限度的保證覆蓋范圍提高通信質(zhì)量。

三、系統(tǒng)說明

（一）系統(tǒng)組成說明

基站架設(shè)：控制中心基站的射頻信號給到近端機(jī)，近端機(jī)通過光信號給到遠(yuǎn)端機(jī)，遠(yuǎn)端機(jī)在把光信號轉(zhuǎn)換為射頻信號連接到全向天線上，實(shí)現(xiàn)信號的覆蓋。

車站的架設(shè)：A集中站包括遠(yuǎn)端機(jī)、車站臺、車站臺天線、鐵塔天線。B非集中站包括車站臺、車站臺天線。使用集中站的遠(yuǎn)端機(jī)覆蓋臨近的非集中站信號。

車臺的架設(shè)：車臺安裝在列車上，使用沿線的集中站遠(yuǎn)端機(jī)覆蓋的信號。

手持臺；維修及防災(zāi)人員使用，使用沿線的集中站遠(yuǎn)端機(jī)覆蓋的信號

緊急報(bào)警：當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，車臺、站臺可以一鍵緊急呼叫調(diào)度此時(shí)呼叫的優(yōu)先級最高，可以搶斷其他普通呼叫。

CAD服務(wù)器、錄音服務(wù)器：控制中心CAD服務(wù)器與ATS服務(wù)器有通信連接，可以獲取列車位置信息，在通過基站發(fā)給車臺實(shí)現(xiàn)位置校核，錄音服務(wù)器可記錄所有的通話內(nèi)容。

（二）區(qū)域覆蓋分析

根據(jù)本區(qū)域的地形地貌，覆蓋計(jì)算采用Hata模型。其公式為：

式中：

f—工作頻率（MHz）

ht—發(fā)射天線高度（m）

hr—接收天線高度（m）

a（hr）—接收天線高度修正因子

d—傳播距離（km）

K—小區(qū)類型的校正因子

C_te5rrain—地形校正因子

OKUMURA—Hata模型中，有關(guān)a（hr）和K的參數(shù)如下表所示：

Cterrain地形校正因子

具體這個(gè)項(xiàng)目中f=400MHz，ht=40m，hr=4m（車臺和站臺的天線在車頂和屋頂）；hr 1.5（手持臺天線的高度），d=5km，采用普通鄉(xiāng)鎮(zhèn)地形模型，丘陵地區(qū)，

可計(jì)算出空間損耗L=120.95dB（車臺和站臺）；L=125.82dB（手持臺）

對于直放站遠(yuǎn)端機(jī)下行來說：設(shè)備發(fā)射功率為8W（39dBm），7/8“饋線長度為100m（損耗1.49dB），接頭損耗為1dB，發(fā)射天線增益為10dBi，車臺、站臺天線增益為3.5dBi；手持臺增益為2.15dBi。

可計(jì)算出到達(dá)車臺、車站臺射頻接口的信號強(qiáng)度為：

S=39-1.49-1-120.95+10+3.5=-70.94dBm（車臺和站臺）

S=39-1.49-1-120.95+10+2.15=-72.29dBm（手持臺）

車臺、站臺、手持臺的接收靈敏度為-112dBm，設(shè)計(jì)余量41dB和39.7dB，完全可以滿足接收機(jī)良好接收的需要。

對于手持臺、車臺、站臺上行來說：電臺發(fā)射功率均為5W（36.99dBm），天線增益2.15dBi（手持臺）；車臺、站臺增益3.5dBi，直放站遠(yuǎn)端機(jī)接收天線增益為10dBi，線纜損耗1.49dB，接頭損耗1dB。

可計(jì)算出到達(dá)中繼臺射頻接口的信號強(qiáng)度為：

S=36.99+2.15+10-1.49-1-125.82=-79.17dBm

S=36.99+3.5+10-1.49-1-125.82=-77.82dBm

直放站遠(yuǎn)端機(jī)的接收靈敏度為-110dBm，），設(shè)計(jì)余量30.83dB（手持臺）；車臺、站臺（32.18 dB），完全可以滿足接收機(jī)良好接收的需要。

根據(jù)地圖顯示的信息，直放站遠(yuǎn)端機(jī)覆蓋可以達(dá)到5公里（注：全向天線需要安裝在鐵塔上確保高度在40米以上）。

四、結(jié)論

此方案可滿足該非洲城際鐵路無線通信需求。endprint