紅檸鐵路張家峁調(diào)車(chē)場(chǎng)平調(diào)對(duì)講機(jī)系統(tǒng)信號(hào)覆蓋方案研究

韓玉

摘要：鐵路運(yùn)輸?shù)牟粩喟l(fā)展，鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩栽絹?lái)越重要，礦區(qū)鐵路無(wú)線(xiàn)平面調(diào)車(chē)系統(tǒng)串聯(lián)著整個(gè)礦區(qū)的鐵路大動(dòng)脈，它的運(yùn)行質(zhì)量對(duì)礦區(qū)鐵路運(yùn)輸?shù)男势鹬陵P(guān)重要的作用。本文根結(jié)合陜西紅檸地方鐵路（紅柳林至檸條塔）以下簡(jiǎn)稱(chēng)（“紅檸鐵路”）張家峁車(chē)站的平調(diào)系統(tǒng)使用現(xiàn)狀，進(jìn)行信號(hào)覆蓋方案研究，旨在確保礦區(qū)鐵路運(yùn)輸安全。

1.1平面無(wú)線(xiàn)調(diào)車(chē)系統(tǒng)的基本原理

平面無(wú)線(xiàn)調(diào)車(chē)系統(tǒng)的基本原理主要是利用無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備的通信功能，另加裝調(diào)車(chē)信號(hào)顯示所需數(shù)字編碼信號(hào)的控制鈕，在電臺(tái)內(nèi)部加裝微處理器，注入研發(fā)的燈顯及語(yǔ)音合成等各種控制軟件，在電臺(tái)外部接口加裝了信號(hào)顯示燈、外接揚(yáng)聲器、記錄打印及傳真等各種信息輸出裝置。平面無(wú)線(xiàn)調(diào)車(chē)系統(tǒng)采用了專(zhuān)用或多信道共用、FSK數(shù)字調(diào)制的無(wú)線(xiàn)數(shù)控、通信技術(shù)，所有控制器采用單片微處理機(jī)技術(shù)，應(yīng)用了安全控制技術(shù)，有“故障停車(chē)”、各頻率間“串碼防護(hù)”、“交流點(diǎn)燈”，制動(dòng)員間“聯(lián)鎖制動(dòng)”有緊急制動(dòng)、“指令強(qiáng)插”，還采用了語(yǔ)音合成技術(shù)，將調(diào)車(chē)員指令以標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)通知司機(jī)。機(jī)車(chē)控制器采用E2PROM存儲(chǔ)器，設(shè)置了“運(yùn)記”接口進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與交換及記錄技術(shù)，還設(shè)有奇偶檢錯(cuò)和糾錯(cuò)技術(shù)。

1.2平調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用

1994年鐵道部召開(kāi)了平面無(wú)線(xiàn)調(diào)車(chē)互檢工作會(huì)議，總結(jié)了應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，為進(jìn)一步推廣應(yīng)用該系統(tǒng)鋪平了道路，已基本甩掉手燈、手旗，保證了安全，提高了效率，減輕了調(diào)車(chē)人員勞動(dòng)強(qiáng)度。

客運(yùn)站在客運(yùn)列車(chē)到達(dá)后，需轉(zhuǎn)場(chǎng)到客技站進(jìn)行客車(chē)整備、檢修、編組甩擋、車(chē)輛調(diào)動(dòng)等，采用“平面無(wú)線(xiàn)調(diào)車(chē)系統(tǒng)”，則信號(hào)傳遞迅速、準(zhǔn)確，保證了安全，實(shí)現(xiàn)了甩開(kāi)手燈、手旗，提高了編組能力，故在中國(guó)鐵路大中型客運(yùn)站廣泛應(yīng)用了“平面無(wú)線(xiàn)調(diào)車(chē)系統(tǒng)”。

“平面無(wú)線(xiàn)調(diào)車(chē)系統(tǒng)”也適于特殊要求的鋼鐵企業(yè)。由于企業(yè)內(nèi)部鐵路運(yùn)輸環(huán)境惡劣，彎道多，道口多，貨物體積大，作業(yè)頻繁，且多臺(tái)機(jī)車(chē)交叉運(yùn)行，調(diào)車(chē)安全不保證。無(wú)線(xiàn)調(diào)車(chē)系統(tǒng)解決了多年難題，提高了運(yùn)輸效率。

平調(diào)系統(tǒng)隧道是鐵路的特殊地段，一般在深溝、山區(qū)等區(qū)域的信號(hào)覆蓋范圍有限，復(fù)雜的多阻擋的地形、機(jī)車(chē)動(dòng)態(tài)運(yùn)行現(xiàn)狀加上車(chē)體對(duì)信號(hào)的遮擋導(dǎo)致隧道內(nèi)部信號(hào)極差。

2.張家峁調(diào)車(chē)場(chǎng)平調(diào)對(duì)講機(jī)現(xiàn)狀

2.1平調(diào)對(duì)講機(jī)使用現(xiàn)狀

隧道是鐵路的特殊地段，一般在深溝、山區(qū)等區(qū)域的信號(hào)覆蓋范圍有限，復(fù)雜的多阻擋的地形、機(jī)車(chē)動(dòng)態(tài)運(yùn)行現(xiàn)狀加上車(chē)體對(duì)信號(hào)的遮擋導(dǎo)致隧道內(nèi)部信號(hào)極差。

紅檸鐵路張家峁調(diào)車(chē)場(chǎng)位于陜西省榆林市，是一處長(zhǎng)約1800米，寬約50米的露天調(diào)車(chē)場(chǎng)，其左右兩邊均有隧道（趙倉(cāng)峁隧道和南溝隧道并排而立）相連，（張家峁調(diào)車(chē)場(chǎng)平面示意圖見(jiàn)下圖1），。無(wú)線(xiàn)信號(hào)穿透隧道能力差，再加上外部環(huán)境惡劣，冬夏的濕度差與溫度差太大導(dǎo)致直放站遠(yuǎn)端機(jī)技術(shù)指標(biāo)浮動(dòng)大，信號(hào)質(zhì)量不穩(wěn)定。調(diào)車(chē)作業(yè)時(shí)，張家峁南溝隧道車(chē)檔燈200米以?xún)?nèi)頻繁出現(xiàn)連接員指令打不出去，調(diào)車(chē)長(zhǎng)和值班員通話(huà)雜音大以并伴隨有斷音現(xiàn)象。平調(diào)對(duì)講機(jī)要求信號(hào)既要能較好地覆蓋露天調(diào)車(chē)場(chǎng)，同時(shí)又要能覆蓋從隧道洞口至隧道縱深內(nèi)約500米處的這段范圍。這給該系統(tǒng)的信號(hào)覆蓋組網(wǎng)帶來(lái)了一定困難。

2.2無(wú)線(xiàn)環(huán)境測(cè)試

用手持機(jī)進(jìn)隧洞測(cè)試信號(hào)發(fā)現(xiàn)：從洞口往隧道里走大約30米，對(duì)講機(jī)接收到的洞外信號(hào)快速衰落，至40米深處就不再能進(jìn)行正常通話(huà)。

3.平調(diào)系統(tǒng)覆蓋優(yōu)化方案

3.1優(yōu)化方案

為了既能覆蓋露天調(diào)車(chē)場(chǎng)，又能覆蓋隧道，同時(shí)又不產(chǎn)生覆蓋信號(hào)的重疊區(qū)，維管部門(mén)、使用部門(mén)以及生產(chǎn)廠(chǎng)家多次進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察與理論計(jì)算，提出了采用分集接收解決技術(shù)難題。本方案采用異頻中繼臺(tái)覆蓋露天調(diào)車(chē)場(chǎng)，射頻直放站加八木天線(xiàn)覆蓋隧道。露天調(diào)車(chē)場(chǎng)信號(hào)全覆蓋，隧道縱深500內(nèi)信號(hào)覆蓋良好，爭(zhēng)取洞內(nèi)信號(hào)有更遠(yuǎn)的覆蓋。張家峁調(diào)車(chē)線(xiàn)南溝隧道內(nèi)改造方案如示意圖1所示：在現(xiàn)有的光纖直放站遠(yuǎn)端機(jī)輸出口加裝1個(gè)6dB的耦合器，輸出口一端連接原有全向天線(xiàn)，輸出口另一端連接長(zhǎng)度約80米的天饋線(xiàn)至隧道出口處的隧道頂上，連接新裝全向天線(xiàn)。改進(jìn)后能使無(wú)線(xiàn)信號(hào)達(dá)到視距接收，有效克服隧道內(nèi)無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳播的多徑衰落，杜絕列尾信號(hào)盲點(diǎn)的出現(xiàn)。

3.2技術(shù)難點(diǎn)

（1）直放站遠(yuǎn)端機(jī)在使用功率分配器以后，原有天線(xiàn)增益會(huì)減小，能否有效覆蓋現(xiàn)有“盲區(qū)”，滿(mǎn)足使用要求。

（2）天饋線(xiàn)長(zhǎng)度問(wèn)題，天饋線(xiàn)與信號(hào)衰減成正比，天饋線(xiàn)延長(zhǎng)后，實(shí)際信號(hào)強(qiáng)度能否滿(mǎn)足使用要求。

3.3實(shí)施方案

中繼臺(tái)架設(shè)在1800米露天調(diào)車(chē)場(chǎng)一側(cè)的中間位置，其全向天線(xiàn)的架設(shè)以從天線(xiàn)中部位置能看到三個(gè)隧道洞頂部而中間沒(méi)有任何遮擋的高度為宜。中繼臺(tái)接收頻率Rx：414.925MHz， 中繼臺(tái)發(fā)射頻率Tx：404.925 MHz。機(jī)車(chē)設(shè)備、固定設(shè)備、便攜設(shè)備的接收頻率Rx： ：404.925 MHz，發(fā)射頻率Tx： ：414.925MHz，這三種設(shè)備之間的通信聯(lián)絡(luò)都是通過(guò)中繼臺(tái)的異頻轉(zhuǎn)發(fā)后進(jìn)行相互通信的。射頻直放站的下行接收八木天線(xiàn)安裝在隧道洞口上方的抱桿上，其方向?qū)?zhǔn)中繼臺(tái)的全向天線(xiàn)，用1/2〞的射頻同軸電纜將接收信號(hào)引入隧洞內(nèi)約35米處，在此處安裝射頻直放機(jī)，引入220V交流電給直放機(jī)供電，在離直放機(jī)約5米處安掛下行信號(hào)發(fā)射天線(xiàn)（八木天線(xiàn)），其方向?qū)?zhǔn)隧道內(nèi)所要覆蓋的方向。射頻直放站的安裝示意圖見(jiàn)下圖2。

3.4系統(tǒng)安裝說(shuō)明

3.4.1設(shè)備電源的說(shuō)明：

本射頻直放機(jī)設(shè)備電源為：AC220V±15%.

3.4.2工作環(huán)境要求說(shuō)明

本射頻直放機(jī)設(shè)備工作環(huán)境溫度滿(mǎn)足-30℃～+50℃;

本射頻直放機(jī)設(shè)備工作環(huán)境濕度小于95%;

本射頻直放機(jī)設(shè)備工作環(huán)境電磁干擾應(yīng)符合GB6833/87標(biāo)準(zhǔn)

3.4.3主設(shè)備及天饋線(xiàn)

3.4.3.1接地情況說(shuō)明

本射頻直放機(jī)的前端加裝饋線(xiàn)接地件，接地件應(yīng)良好接地。要求接地線(xiàn)的彎曲度大于90度，曲率半徑大于130毫米，接地電阻小于5歐姆。

3.4.3.2主機(jī)安裝位置要求：

安裝位置必須保證無(wú)強(qiáng)磁場(chǎng)、電場(chǎng)和強(qiáng)腐蝕性設(shè)備的干擾;

必須保證主機(jī)便于調(diào)試、維護(hù)和散熱需要;

必須保證主機(jī)防水、防曬及防破壞;

3.4.3.3 天線(xiàn)安裝

（1）搬運(yùn)：

搬運(yùn)天線(xiàn)的機(jī)具、人力必須滿(mǎn)足所運(yùn)設(shè)備的要求;

搬運(yùn)時(shí)著力點(diǎn)必須在天線(xiàn)的加固框架上;

搬運(yùn)過(guò)程中不得發(fā)生碰撞，嚴(yán)禁摔壞天線(xiàn)，并注意人身安全。

（2）安裝：

天線(xiàn)通信方位及俯仰角應(yīng)符合施工圖紙的設(shè)計(jì)要求，在水平和垂直方向均應(yīng)有一定的調(diào)整余量;

天線(xiàn)的加固方式應(yīng)符合施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，緊固件應(yīng)上緊上齊，加固后天線(xiàn)應(yīng)平穩(wěn)牢固，能夠滿(mǎn)足抗風(fēng)要求。天線(xiàn)的鎖緊螺母應(yīng)緊固，在調(diào)整螺桿里外均應(yīng)上雙螺母;

天線(xiàn)就位后應(yīng)按施工設(shè)計(jì)圖紙要求核對(duì)天線(xiàn)的方位角、俯仰角;

天線(xiàn)的原配饋線(xiàn)不得修剪，安裝過(guò)程中不能猛力敲打天線(xiàn)體和饋源體，不能強(qiáng)行彎曲原配饋線(xiàn);

安裝天線(xiàn)時(shí)注意將天線(xiàn)體上的泄水小孔朝下，天線(xiàn)系統(tǒng)連接后必須用防水膠及膠帶對(duì)所有裸露的連接頭進(jìn)行防水處理;

天線(xiàn)應(yīng)按規(guī)定妥善接地，且必須處在避雷設(shè)施的有效避雷范圍之內(nèi)。如使用避雷針，避雷針的頂端與天線(xiàn)頂端的連線(xiàn)與避雷針垂直線(xiàn)的最小夾角應(yīng)小于45度。

（3）天線(xiàn)饋源的安裝：

天線(xiàn)饋源的極化方式和波導(dǎo)接口應(yīng)符合施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求和饋線(xiàn)走向的要求;天線(xiàn)饋源加固合理，不受外力，不影響?zhàn)伨€(xiàn)的安裝;天線(xiàn)饋源各部件的連接面應(yīng)清潔干凈，電器接觸良好。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)紅檸鐵路張家峁調(diào)車(chē)場(chǎng)平調(diào)對(duì)講機(jī)系統(tǒng)信號(hào)覆蓋方案優(yōu)化改進(jìn)后，張家峁露天調(diào)車(chē)場(chǎng)內(nèi)指令通暢、語(yǔ)音清晰、無(wú)斷續(xù)、無(wú)雜音，取得了良好的效果。紅檸鐵路張家峁調(diào)車(chē)場(chǎng)平調(diào)對(duì)講機(jī)系統(tǒng)信號(hào)覆蓋方案在維管部門(mén)（電務(wù)段）和生產(chǎn)廠(chǎng)家的權(quán)力配合下于2014年已完成。經(jīng)過(guò)維管部門(mén)（電務(wù)段）多年的用戶(hù)跟蹤回訪(fǎng)，使用部門(mén)（車(chē)務(wù)段）人員一致認(rèn)為平調(diào)對(duì)講系統(tǒng)性能穩(wěn)定，既提高了調(diào)車(chē)作業(yè)效率，又確保了人身安全，為鐵路安全運(yùn)輸提供了強(qiáng)有力的保證。

參考文獻(xiàn)

[1]淺析列車(chē)無(wú)線(xiàn)調(diào)度機(jī)車(chē)電臺(tái)的維護(hù)與維修[J].胡鐵勇.赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2009（02）.

[2]鐵路專(zhuān)用通信.王維漢著.北京：中國(guó)鐵道出版社，1994

[3]軌道交通通信設(shè)備故障分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].方薇.鐵道通信信號(hào).2015（01）.

[4]淺析鐵路通信系統(tǒng)集成方案[J].謝丹.張雙玲.輕工科技. 2013（07）.