廣州地鐵新建折返區無線覆蓋組網優化

陳澤武 肖 威 莊海國

（廣州地鐵集團有限公司，廣東 510000）

廣州地鐵新建折返區無線覆蓋組網優化

陳澤武 肖 威 莊海國

（廣州地鐵集團有限公司，廣東 510000）

對廣州地鐵4號線新建折返區既有的無線組網方式進行分析，結合實際情況提出更為可靠的無線組網方案，并開展現場改造。通過對既有的組網方式進行優化改造，最大程度降低了無線通信發生故障時對地鐵運營關鍵區域造成的不良影響。

地鐵無線通信；無線覆蓋；優化

1 概述

隨著城市發展，地鐵線網的擴張，地鐵運輸系統的作用越來越顯著。地鐵運營的正常與否，會對整個城市的運轉帶來直接影響，保障地鐵運營的安全、高效、快捷具有重大意義。地鐵專用無線通信作為地鐵運營組織的重要通訊手段，在保障運營安全，提高運營效率方面起著舉足輕重的作用。地鐵專用無線通信系統必須保持良好的通信質量以及高可靠性，才能為運營生產提供穩定的通信服務。在無線通信系統出現突發故障的緊急情況下，能否快速、有效的保證重要區域的無線通信服務，成為保障地鐵正常運營的關鍵。

目前，城市軌道交通專用無線通信集群系統常采用多基站多區制的集群系統，配以一些外加的連接和信號中繼放大設備（如射頻/光纖直放站），形成一個無線網絡，如針對里程較長的區間，為使區間有良好的無線信號覆蓋，確保無線通信質量，一般采用“基站+光纖直放站”的組網方式，避免出現信號盲區。

地鐵線路在投入運營后，隨著運營模式的變化（如大小交路的開通），部分原本為非關鍵行車組織區的隧道區間由于列車折返的需要，成為重要的關鍵行車組織區。由于專用無線通信系統在初期設計時，不會對這種運營期間的改變作考慮，因此，結合既有情況對新增關鍵行車組織區的無線覆蓋進行優化頗具意義。

2 新建折返區無線通信現狀及風險分析

隨著廣州地鐵4號線大小交路的開通運營，在4號線新造—石碁區間新增一個重要的列車折返區域，公里標為K24+664。小交路列車在下行線路通過新造站后，在此區域進行折返，然后進入新造站上行。既有的專用無線覆蓋情況如圖1所示。

圖1　既有折返區域無線組網示意圖

新建站基站信號為S1，區間直放站信號源來自新建車輛段基站，其信號為S2，區間信號覆蓋情況如下：

K23+456至K24+567區間：S1+S2

K24+567至K25+410區間：S2

入廠線：S2

在開行小交路列車的情況下，目前的組網方式存在以下風險點：

1）新建基站信號S1最遠只能覆蓋到K24+ 567，距離折返區還有100多m，其信號無法覆蓋到折返區；折返區只能靠直放站信號覆蓋。

2）直放站遠端機安裝于區間，發生故障時，必須到區間處理，增加了處理難度。

3 新建折返區無線覆蓋組網優化

廣州地鐵4號線隧道的無線覆蓋采取漏泄電纜方式，漏泄同軸電纜的指標有傳輸損耗和耦合損耗兩項。傳輸衰減反映電磁能量沿電纜傳輸的損耗，其大小隨頻率變化。耦合損耗是描述漏泄電纜輻射量及可接收量的綜合指標。系統參數及相關預估值如表1所示。

表1　系統參數及相關預估值

由表1計算得到，漏泄電纜在理想狀態下最大理論覆蓋距離約為1.96km，但是受設備本身合路、接頭損耗等影響，實際信號覆蓋范圍與理論值之間會存在一定的誤差。

方案1：直放站只覆蓋入廠線，上下行正線只由新站基站覆蓋

斷開直放站與上下行區間漏纜的連接，斷點處由跳線直接連通，直放站只覆蓋入廠線，上、下行正線只由新站基站覆蓋，優化后區間信號覆蓋情況如圖2所示。

K23+456至K24+567區間：S1

K24+567至K25+410區間：S1

入廠線：S2

該方案的優點如下：

1）故障處理條件改善

道岔重要區域由新建基站覆蓋，故障時避開了到區間處理的條件限制，在設備房即能處理。

2）無線信道資源優化

折返區域涉及入場線，在該區域故障搶險的情況下，車輛段必將與正線同步進行。由于直放站使用的是新建車輛段基站的信號源，將會導致車輛段基站信道資源緊張。改變鏈路后，正線與車輛段使用不同的基站，合理分配有限的資源。

圖2　直放站只覆蓋入廠線，上下行正線由新站基站覆蓋

該方案的缺點如下：

新建基站的覆蓋范圍由1 111 m增加到1 954 m，接近漏泄電纜在理想狀態下最大的理論覆蓋距離1.96 km，在其覆蓋范圍的末端會存在信號覆蓋較差，甚至覆蓋盲區的現象。

方案2：K24+567后的上下行區間由新建基站與直放站共同覆蓋

新建基站信號S1到達K24+567處與直放站信號S2通過合路器進行合路，合路后的信號共同對折返區進行覆蓋，優化后區間信號覆蓋情況如圖3所示。

圖3　K24+567后的上下行區間由新建基站與直放站共同覆蓋

K23+456至K24+567區間：S1

K24+567至K25+410區間：S1+S2

入廠線：S2

該方案的優點如下：

覆蓋網絡雙重保障：關鍵折返區同時存在新建基站及直放站的信號，二者間其中一個發生故障仍能保障折返區區域的無線通信。

該方案的缺點如下：

合路器故障時仍然會導致整段折返區域無通信信號覆蓋，需要進入區間處理才能恢復通信。

4 無線信號覆蓋可靠性方案的測試

方案1：直放站只覆蓋入廠線，上下行正線由新建基站覆蓋

未增加新建站基站功率，直接跳通上行，區間信號強度如圖4所示。測試期間步行通話清晰，但出現過脫網的現象。在上下行折返區（K24+664）車速慢問題不大，洞口段速度快會有影響。上下行線K24+950-K25+410段由于位置較遠，新建站基站信號覆蓋不理想，影響通話。信號覆蓋情況如圖4所示。

圖4　方案1信號覆蓋情況

方案2：K24+567后的上下行區間由新建基站與直放站共同覆蓋

在K24+567處新建基站信號S1與直放站信號S2直接通過合路器形成合路信號，對K24+ 567至K25+410區間上下行區域進行覆蓋，折返區信號覆蓋網絡雙重保障，同時存在基站及直放站的信號S1、S2，信號覆蓋情況如圖5所示。

如圖5所示，在新建下行——W1412——入廠線——W1416——新建上行折返區域內，在折返區域上下行正線部分，新建基站信號S1的覆蓋場強為-80～-90 dBm左右，直放站信號S2的覆蓋場強為-53 dBm左右，實現該區域的雙網覆蓋，當其中一路信號發生故障時，另一路信號可暫時滿足信號覆蓋，提高了無線信號覆蓋的可靠性。

圖5　基站與直放站信號臺路場強情況

方案1：直放站只覆蓋入廠線，上下行正線只由新站基站覆蓋，斷開了直放站對上下行線的信號覆蓋，導致位置較遠的線路，由于新建站基站信號覆蓋不理想，影響通話。當新建站基站故障時，上下行區間將直接受到影響，無信號覆蓋。

方案2：K24+567后的上下行區間由新建基站與直放站共同覆蓋，使得基站、直放站均正常工作時，K24+567后的上下行區間信號覆蓋情況良好，充分利用直放站的信號；當新建站基站故障時，在一定程度上減少影響范圍，折返區間仍然由直放站進行信號覆蓋；當直放站故障時，折返區間仍然由新建站基站進行信號覆蓋，在應急情況下保障折返區間的無線信號覆蓋，滿足無線通信功能。

綜合比較上述兩種方案，方案2充分利用基站、直放站對區間進行無線信號覆蓋，實現雙網共存，大大減少設備故障時對無線通信的影響，在應急情況下保障折返區間的無線信號覆蓋，滿足無線通信功能。方案2新建基站與直放站共同覆蓋更為有效的解決折返區無線覆蓋問題，因此，采取方案2對組網方式進行改造。

根據方案2對新建折返區進行改造以來，該段區間無線信號覆蓋良好，滿足正常的無線通信；經過測試，在基站、直放站單獨故障時，折返區間的無線覆蓋情況較原先的組網方式更為保障，基本能滿足應急情況下折返區間的無線通信，達到預期的效果。

5 總結

在條件有限的情況下，方案新建基站信號到達K24+567處與直放站信號直接通過合路器形成混合信號對K24+567至K25+410區間上下行區域進行覆蓋，折返區信號覆蓋網絡雙重保障，同時存在基站及直放站的信號。一旦直放站發生故障時，折返區域還存在新建基站信號的覆蓋，將直放站故障帶來的嚴重影響大大降低，提高了該區域內無線覆蓋的可靠性，以滿足運營組織的開展。

［1］關國俊.淺談地鐵專用無線通信網絡的優化［J］.鐵道通信信號，2012，48（9）：72-74.

［2］盧山.地鐵專用無線網絡覆蓋方案與應用探討［J］.內蒙古科技與經濟，2010（10）：75-76.

［3］朱秋林.城市軌道交通數字集群系統的場強設計［J］.都市快軌交通，2006，19（2）：27-30.

The paper analyzes the wireless networking mode for newly-built turn-back area of Guangzhou metro line 4， and puts forward a reliable wireless networking scheme combined with acutal conditions. Through optimized reconstruction， the harmful effects caused by wireless communication failure can be decreased in the maximum degree.

metro wireless communication； wireless coverage； optimization

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.04.018

2015-09-16）