地鐵控制中心調度大廳專用無線通信系統(tǒng)信號覆蓋優(yōu)化

肖 威

（南寧軌道交通集團有限責任公司，南寧 530029）

1 概述

隨著城市的不斷發(fā)展，地鐵線網(wǎng)也在不斷擴張，地鐵運營指揮的重要性越來越受到重視。專用無線通信系統(tǒng)作為地鐵組織運營指揮的重要通訊手段，是為保證地鐵安全、高密度、高效運營而建設的話音、數(shù)據(jù)專用通信系統(tǒng)，為地鐵運營的固定用戶和移動用戶之間的語音和數(shù)據(jù)信息交換提供可靠的通信手段，對行車安全、提高運營效率和管理水平、改善服務質量提供重要保證。同時，在地鐵運營出現(xiàn)異常情況或有線通信出現(xiàn)故障時，亦能迅速提供防災救援和事故處理等指揮所需要的通信手段。

地鐵專用無線通信系統(tǒng)采用800 MHz頻段的TETRA數(shù)字集群調度系統(tǒng)，由“多基站+直放站”的集群系統(tǒng)形成一個有線、無線相結合的網(wǎng)絡，系統(tǒng)根據(jù)地鐵運行的特點對各基站的覆蓋區(qū)域進行劃分。當系統(tǒng)正常運行時，各基站由設置在控制中心的中心交換設備控制；當基站與中心交換設備通信中斷時，系統(tǒng)能以單站集群方式支持單站系統(tǒng)的降級運行。

專用無線通信系統(tǒng)在控制中心調度大廳分別設置行車調度臺、環(huán)控調度臺及維修調度臺，各調度員根據(jù)角色的不同，實現(xiàn)系統(tǒng)的各項調度臺功能，調度臺采用有線連接的方式。手持臺作為各調度員的備用通信方式，均配置了相同功能的通話組，具有移動性強、操作方便的特點。本文主要針對控制中心調度大廳專用無線通信系統(tǒng)的覆蓋方式進行優(yōu)化，提高該區(qū)域內無線覆蓋的可靠性。

2 控制中心調度大廳專用無線通信系統(tǒng)信號覆蓋及場強分析

2.1 調度大廳專用無線通信系統(tǒng)信號覆蓋方式

地鐵專用無線通信系統(tǒng)內的基站均配置兩個收發(fā)信機，每個收發(fā)信機有4個信道，系統(tǒng)默認第1個收發(fā)信機的第1個信道為控制信道。每個收發(fā)信機采用25 kHz信道間隔，不存在同頻干擾。地鐵控制中心的無線覆蓋范圍分為設備區(qū)和調度區(qū)，采用室內吸頂天線，收發(fā)天線共用。

單線路運營時：在臨近控制中心的車站通信設備房內配置一套直放站近端機，控制中心的通信設備房配置一套遠端機，通過光纖將車站的無線基站信號延伸至控制中心，最終由控制中心大樓內的室內天線完成無線信號覆蓋。單線路運營時控制中心的無線覆蓋方式如圖1所示。

圖1 單線路運營時控制中心的無線覆蓋示意圖Fig.1 Schematic diagram of wireless coverage of control center during single line operation

雙線路運營時：新增線路的專用無線通信系統(tǒng)在控制中心不需要配置基站，通過兩條線路的MSO進行互聯(lián)互通，在控制中心范圍內的新增線路手持臺將通過既有線路的無線覆蓋設備入網(wǎng)，新增線路的手持臺處于漫游狀態(tài)。

三線路運營時：專用無線通信系統(tǒng)在控制中心通信設備房配置1套無線基站，并在相應線路的設備區(qū)安裝1套全向吸頂天線，用于覆蓋設備區(qū)。3號線的MSO作為主站，分別與1、2號線的MSO進行互聯(lián)互通，在控制中心覆蓋范圍內的3號線手持臺（除四樓設備區(qū)外）將通過1號線的無線覆蓋設備入網(wǎng)，2、3號線手持臺處于漫游狀態(tài)。三線路運營時控制中心的覆蓋方式如圖2所示。

2.2 調度大廳專用無線通信系統(tǒng)信號場強分析

根據(jù)當前調度大廳的覆蓋方式，下面對既有調度大廳的信號覆蓋場強進行計算。本次只計算末端天線的場強電平是否滿足設計電平要求，如表1所示。

圖2 三線路運營時控制中心的無線覆蓋示意圖Fig.2 Schematic diagram of wireless coverage of control center during three lines operation

表1 末端天線場強值計算Tab.1 Field strength calculation of terminal antenna

由表1的計算可知，調度大廳的場強覆蓋能滿足設計要求。

3 控制中心調度大廳既有專用無線通信系統(tǒng)覆蓋風險分析

隨著運營線路的增加，調度大廳內的移動終端用戶也不斷增加。根據(jù)三線路運營時的覆蓋方式，當前控制中心調度大廳的專用無線通信系統(tǒng)的信號覆蓋存在以下風險。

1）當車站基站覆蓋范圍內有7個及以上的移動終端用戶（含手持臺、車載臺、車站電臺）同時建立呼叫時，在此基站覆蓋范圍下的移動終端用戶會出現(xiàn)信道資源占滿，用戶需要排隊等候信道資源的現(xiàn)象。

2）當車站基站出現(xiàn)故障，以單收發(fā)信機運行時，有3個及以上的移動終端用戶（含手持臺、車載臺、車站電臺）同時建立呼叫，在此基站覆蓋范圍下的移動終端用戶會出現(xiàn)信道資源占滿，用戶需要排隊等候信道資源的現(xiàn)象。

3）當車站基站或直放站出現(xiàn)整體故障時，導致覆蓋范圍內無集群網(wǎng)絡信號，將影響控制中心所有移動終端用戶的使用。

4）當1號線與3號線的MSO互聯(lián)互通發(fā)生故障時，將影響控制中心覆蓋范圍內所有2、3號線手持臺的使用（除四樓設備區(qū)外）。

4 控制中心調度大廳專用無線通信系統(tǒng)信號覆蓋優(yōu)化及分析

4.1 控制中心調度大廳專用無線通信系統(tǒng)信號覆蓋方式改造

通過對控制中心3號線MSO下的無線基站覆蓋方式進行改造，增加一個二功分器，將基站輸出的射頻信號一分為二，一路對四樓設備區(qū)進行無線信號覆蓋，新增一路無線覆蓋信號至調度大廳，采用室內吸頂天線。改造后控制中心的覆蓋方式如圖3所示。

4.2 控制中心調度大廳3號線基站覆蓋場強分析

根據(jù)改造后調度大廳的覆蓋方式，下面對調度大廳的3號線基站輸出信號覆蓋場強進行計算，分析場強電平是否滿足設計電平要求，如表2所示。

由表2的計算可知，控制中心調度大廳的3號線基站輸出場強覆蓋能滿足設計要求。

4.3 改造后控制中心調度大廳覆蓋方式優(yōu)點

調度大廳作為專用無線通信系統(tǒng)的重點覆蓋區(qū)域，通過在控制中心調度大廳內增加3號線專用無線通信系統(tǒng)的信號源，覆蓋方式優(yōu)點如下。

1）冗余覆蓋：通過改造，當調度大廳內任何一個覆蓋源的設備出現(xiàn)故障（1號線車站無線基站或直放站故障；控制中心3號線無線基站故障時），都能確保控制中心調度大廳內的手持臺可以正常使用；

圖3 改造后控制中心的覆蓋方式示意圖Fig.3 Schematic diagram of coverage mode of the modified control center

表2 3號線基站天線場強值計算Tab.2 Field strength calculation of Line 3 base station antenna

2）用戶分擔：將控制中心調度大廳內的手持臺入網(wǎng)至3號線控制中心的無線基站，減少1號線車站無線基站的終端用戶接入數(shù)量，合理分配有限的信道資源，避免出現(xiàn)當多個用戶同時呼叫導致的信道資源不足的情況；

3）減少影響：當1號線與3號線的MSO互聯(lián)互通發(fā)生故障時，不會對控制中心調度大廳2、3號線手持臺的使用產生影響。

5 總結

通過對控制中心專用無線通信系統(tǒng)覆蓋方式進行改造，實現(xiàn)對調度大廳內專用無線信號的冗余覆蓋，提高該區(qū)域無線覆蓋的可靠性，由于兩個基站使用的頻點不一樣，不會形成同頻干擾；分擔部分1號線車站無線基站的終端用戶，對有限的信道資源進行合理分配，避免或減少出現(xiàn)信道資源不足的情況；降低互聯(lián)互通設備故障時對終端用戶使用造成的影響，確保地鐵運營組織的通信手段滿足需要。