軌道交通信號(hào)系統(tǒng)無(wú)線傳輸應(yīng)用策略

摘 要：現(xiàn)代城市軌道交通的建設(shè)越來(lái)越完善，各大城市相繼開(kāi)展大規(guī)模的軌道交通建設(shè)，提升軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)行水平的重要性不言而喻，自無(wú)線電技術(shù)廣泛應(yīng)用于軌道交通信號(hào)系統(tǒng)以后，軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)發(fā)生了極大的變化，逐漸趨于無(wú)線通信列車(chē)自動(dòng)控制的方向發(fā)展。本文從軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中的漏纜、漏泄波導(dǎo)管、無(wú)線電臺(tái)及交叉感應(yīng)環(huán)線等部分的應(yīng)用進(jìn)行分析，提出了關(guān)于軌道交通信號(hào)系統(tǒng)無(wú)線傳輸應(yīng)用的具體策略與方案，旨在為城市軌道交通部門(mén)的信號(hào)系統(tǒng)研究給出合理化建議。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;信號(hào)系統(tǒng);無(wú)線電臺(tái);信號(hào)傳輸

現(xiàn)代城市軌道交通中的信號(hào)傳輸系統(tǒng)基本依賴(lài)無(wú)線電數(shù)傳輸?shù)姆绞?，可以有效減少軌道旁信號(hào)線纜的鋪設(shè)工作，并在日常的維修工作中降低其成本。但如何在現(xiàn)有的軌道交通信號(hào)系統(tǒng)無(wú)線傳輸技術(shù)中實(shí)現(xiàn)CBTC的功能，則需要相關(guān)技術(shù)部門(mén)做出進(jìn)一步的研究。技術(shù)部門(mén)需要明確的是，CBTC系統(tǒng)對(duì)列車(chē)運(yùn)行的依賴(lài)性非常明顯，運(yùn)行中的列車(chē)、軌道旁區(qū)域及控制中心之間存在著高速的雙向通信傳輸功能，所以技術(shù)部門(mén)要建立起相對(duì)可靠且穩(wěn)定性較高的車(chē)地?zé)o線信號(hào)傳輸系統(tǒng)，解決軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中對(duì)無(wú)線電波的傳輸障礙問(wèn)題，才能完善無(wú)線傳輸系統(tǒng)的功能，而軌道交通信號(hào)系統(tǒng)自身的組成部分比較復(fù)雜，需要技術(shù)部門(mén)在日常的系統(tǒng)維護(hù)中做出相應(yīng)的調(diào)整，使之可以更好的為列車(chē)運(yùn)行所服務(wù)。

一、軌道交通信號(hào)系統(tǒng)無(wú)線傳輸中漏纜的應(yīng)用

線性無(wú)線覆蓋是軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，信號(hào)要均勻的覆蓋在列車(chē)行駛的路線中，而無(wú)線傳輸中是將漏纜和漏泄波導(dǎo)管作為傳輸介質(zhì)的，所以在應(yīng)用相關(guān)無(wú)線傳輸技術(shù)時(shí)，具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，其特性決定著信號(hào)即便是在比較復(fù)雜的傳輸環(huán)境中，也能夠形成一個(gè)完整且與軌道平行的無(wú)線覆蓋網(wǎng)絡(luò)，對(duì)運(yùn)行中的列車(chē)可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸。其中，漏纜是由內(nèi)導(dǎo)體及相關(guān)絕緣介質(zhì)組成的物質(zhì)，電磁波通過(guò)設(shè)備的發(fā)射端經(jīng)由同軸電纜，可以傳輸?shù)搅硪欢说脑O(shè)備中，軌道旁外界的電磁場(chǎng)可以對(duì)漏纜上的槽孔進(jìn)行感應(yīng)，再將相關(guān)信息傳輸?shù)铰├|內(nèi)部，并將信息傳輸至接收端的設(shè)備中。當(dāng)下城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中應(yīng)用的漏纜頻率多數(shù)處于450MHz-2GHz之間，可以適應(yīng)當(dāng)下社會(huì)中各類(lèi)無(wú)線通信的體制要求。在這一方面，與傳統(tǒng)的天線系統(tǒng)相比，漏纜天線系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是非常明顯的，比如其適用頻率比較寬，信號(hào)覆蓋的范圍比較廣，而且電磁場(chǎng)的強(qiáng)度相對(duì)穩(wěn)定和均勻，漏纜衰減方面的傳輸參數(shù)也比較適中，對(duì)周?chē)h(huán)境的適應(yīng)力比較強(qiáng)，即便是在復(fù)雜的安裝環(huán)境中，也可以穩(wěn)定運(yùn)行[1]。

二、軌道交通信號(hào)系統(tǒng)無(wú)線傳輸中漏泄波導(dǎo)管的應(yīng)用

某城市地鐵工程為實(shí)現(xiàn)CBTC的應(yīng)用功能，采用波導(dǎo)管的方法來(lái)傳輸信號(hào)，這種材料屬于一種可以傳到高頻電磁波的元件，其中心是空的并且內(nèi)壁光潔，屬于金屬導(dǎo)管，有些波導(dǎo)管是內(nèi)附金屬，表面刻有距離相等的細(xì)微裂縫，無(wú)線電波可以從這些裂縫中向外發(fā)射電磁波，因?yàn)椴▽?dǎo)管的物理特性比較好，最大的傳輸距離可以達(dá)到1600米，并且電磁波的方向性分布非常均勻，即便是在隧道里或者是彎曲的通道中，其脈沖信號(hào)可以用最小的損耗傳輸?shù)侥繕?biāo)處?？v觀波導(dǎo)管的優(yōu)點(diǎn)，可以總結(jié)為以下幾個(gè)方面，即無(wú)現(xiàn)場(chǎng)的覆蓋強(qiáng)度較高且比較均勻，其抗干擾能力比較強(qiáng)而且受到的損耗比較小，傳輸?shù)乃俾史浅４?、傳輸?shù)木嚯x比較長(zhǎng)，可以使列車(chē)在AP之間的轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間。

三、軌道交通信號(hào)系統(tǒng)無(wú)線傳輸中無(wú)線電臺(tái)的應(yīng)用

某城市地鐵工程的線路使用CBTC功能完成信號(hào)傳輸，國(guó)內(nèi)多數(shù)的城市地鐵都采用無(wú)線電臺(tái)的信號(hào)系統(tǒng)，這類(lèi)工程的成本投資較少，因?yàn)榱熊?chē)運(yùn)行的間隔時(shí)間比較短，所以對(duì)軌道交通運(yùn)輸能力的要求也比較高，為滿(mǎn)足城市中客流的通行需求，城市軌道交通部門(mén)要建立起標(biāo)準(zhǔn)化的寬帶通信系統(tǒng)，建設(shè)軌道旁區(qū)域、車(chē)載電臺(tái)及骨干電臺(tái)三個(gè)部分的功能網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線傳播作為應(yīng)用最廣的一項(xiàng)技術(shù)，是以無(wú)線信道作為主要的傳輸媒介的，將無(wú)線多址信道當(dāng)做技術(shù)應(yīng)用的路徑，在傳統(tǒng)局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上添加了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，用戶(hù)可以隨時(shí)速遞接入寬帶網(wǎng)絡(luò)。該項(xiàng)技術(shù)的原理是在電磁波的作用下向行車(chē)數(shù)據(jù)，為信息的傳播節(jié)省軌道設(shè)備成本投入。在軌道交通中安裝設(shè)備，具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，與有線網(wǎng)絡(luò)相比，無(wú)線電臺(tái)的安裝比較靈活，終端設(shè)備便于移動(dòng)，其可操作性較強(qiáng)，幾乎已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)中的便攜式設(shè)備，其優(yōu)勢(shì)包括設(shè)備安裝位置所受的限制比較少，受到其他因素的影響比較小，利用AP數(shù)據(jù)傳播的速率非常高，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的冗余覆蓋，在設(shè)備安裝及維護(hù)工作中，所需要的成本投入較低，而且技術(shù)形式比較簡(jiǎn)單[2]。

四、軌道交通信號(hào)系統(tǒng)無(wú)線傳輸中交叉感應(yīng)環(huán)線的應(yīng)用

軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中的交叉感應(yīng)環(huán)線可以構(gòu)成雙向的通信系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用于車(chē)地設(shè)備間的通信中，該系統(tǒng)中包括了環(huán)形電纜及車(chē)載設(shè)備等部分的建設(shè)，環(huán)形電纜需要以鋼軌為中心，采取對(duì)稱(chēng)的方式進(jìn)行敷設(shè)，選擇適宜的距離進(jìn)行一次交叉。車(chē)底間傳輸?shù)男盘?hào)會(huì)借助數(shù)字頻率合成技術(shù)直接轉(zhuǎn)化為信號(hào)，在放大功率以后會(huì)傳輸?shù)江h(huán)線上，與列車(chē)上安裝的設(shè)備之間完成無(wú)線通信，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的互通。由此可見(jiàn)交叉感應(yīng)環(huán)線的優(yōu)點(diǎn)也非常明顯，該項(xiàng)技術(shù)的使用經(jīng)驗(yàn)相對(duì)成熟，工藝比較完善，而且環(huán)線等相關(guān)設(shè)備的使用壽命比較長(zhǎng)，相關(guān)環(huán)線設(shè)備的施工成本投資比較少?？v觀現(xiàn)代城市中的軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，應(yīng)用交叉感應(yīng)環(huán)線的情況比較多，有關(guān)部門(mén)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的認(rèn)可程度比較高，在未來(lái)的發(fā)展中，該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用空間還會(huì)持續(xù)擴(kuò)大[3]。

五、結(jié)束語(yǔ)

城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的建設(shè)比較特殊，在隧道中的信號(hào)傳輸會(huì)受到空間條件的影響，因?yàn)樗淼赖闹本€距離比較短且彎道較多，直射波在傳輸過(guò)程中會(huì)因?yàn)樗淼纼?nèi)的吸收衰減等問(wèn)題，使得信號(hào)的傳播衰減程度更高，所以空間自由傳播的方式應(yīng)當(dāng)加以創(chuàng)新，預(yù)先在施工前進(jìn)行勘察，確定設(shè)備布置的位置，考慮到周?chē)赡艽嬖诿裼玫腤LAN網(wǎng)絡(luò)，所以城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)行可能會(huì)受到影響，與現(xiàn)有的車(chē)地?zé)o線傳輸方式相比，無(wú)線傳輸?shù)姆绞礁佣鄻佣覂?yōu)勢(shì)比較明顯，以此構(gòu)成的CBTC列車(chē)控制系統(tǒng)，能夠在控制前行列車(chē)及前方線路情況的基礎(chǔ)上，提升信號(hào)的傳輸效率與穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]文豪.淺談軌道交通信號(hào)系統(tǒng)無(wú)線傳輸應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2018，13（05）：10-11.

[2]劉俊，胡敏.軌道交通信號(hào)系統(tǒng)無(wú)線傳輸抗干擾研究[J].鐵道通信信號(hào)，2018，50（10）：68-70.

[3]何冠中.城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)增強(qiáng)型點(diǎn)式的技術(shù)方案[J].鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2017，11（01）：81-83.

作者簡(jiǎn)介：

黃傳銳（1987.08.02），男， 四川隆昌， 漢 ，本科 ，助理工程師 軌道交通（通信信號(hào)）.