波導管在地鐵信號系統中應用技術案例探究

任海東

【摘要】? ? 隨著當前城市交通壓力的不斷加大，為了進一步提升人們的出行安全性和穩定性，地鐵已經成為了軌道交通建設中的重點，與此同時也成為了直接影響人們出行生活的重要工程，因此本文便是建立在地鐵信號系統建設的角度，通過對波導管技術進行分析，來提升地鐵信號系統的規劃穩定性，闡述了波導管技術的相關概念，分析了在信號系統建設中的應用方式，論述了系統設備的技術調試方式以及優化方法，意在通過文章論述能夠進一步提升波導管技術體系的應用價值，打造完善穩定的地鐵信號系統。

【關鍵詞】? ? 波導管技術? ? 地鐵信號系統? ? 應用探究

當前微波導管是地鐵信號系統建設中的主要技術體系之一，在當前的地鐵架構內，具有較強的應用優勢，能夠通過雙向傳輸實現基礎的信號和數據傳播，是一種性能較好的傳輸媒介，波導管技術的應用拓寬了原本的地鐵信號傳輸頻帶，同時能夠有效減少數據和信息的損耗，進一步提升數據傳輸的安全性和可靠性，因此分析波導管技術的實際理論概念以及應用方式，以優化地鐵傳輸質量為目的落實措施分析，不僅是本文論述的重點，也是進一步強化地鐵信號系統運行性能的關鍵研究課題。

一、基礎理論綜述

1.1波導管的基礎概述

波導管是一種內壁光潔的空心狀態金屬導管，當前也存在在導管內部敷設金屬材料的非金屬導管[1]，該導管的主要應用目的是實現對超高頻電磁波的高效傳輸，利用波導管能夠進一步減少脈沖信號在傳輸過程中產生的損耗，可以確保數據信號無損耗的傳輸至目的地，針對當前的應用情況來看，通常波導管的類型涵蓋了圓形、矩形、雷達波導管以及光纖波導管等多種形態。在應用過程中能夠進一步拓寬原有的傳輸頻帶寬。可以抵抗外部信號以及電磁波的干擾，具有較高的可靠性和穩定性，通常來講需要在波導管的附近設置無線接收裝置，能夠將波導管運行過程中輻射出的信號進行收集和處理。這些配套設施涉及到了同軸電纜、漏隙波導管、無線接入設備、波導管連接器、雙面法蘭以及末端負載等結構。

1.2波導管和信號系統的聯系

針對當前的軌道交通系統信號傳輸結構設計需求來看，進一步確保數據信號的傳輸穩定性和可靠性是關鍵，與此同時還需要傳輸系統具備極強的抗干擾能力，那么建立在當前的應用需求角度，落實波導管應用技術研發是核心的話題，經過基礎研究之后發現漏隙波導管不僅能夠在列車上進行信號傳輸，也可以在當前干擾因素較多的城市軌道交通系統中進行無線信號傳輸。其傳播范圍較廣，且具有較強的穩定性和抗干擾能力，波導管的內部呈中空狀態，波導管朝向車輛天線的方向，利用等相間隔的方式開設長三厘米寬兩厘米的窄縫，確保能夠使車載信息沿著波導管的裂縫向外界進行均勻輻射[2]，只要按照合適的位置進行布設，在配置無線接收器便能實現數據的無中斷處理和接收。當前以法國為主的西方國家已經具備了較為成熟的波導管數據傳輸技術體系，通過耦合單元同軸電纜來實現基礎設備的連接，利用縫波導管作為信號傳輸的基礎媒介，不僅能夠提升傳輸的有效性，也可以確保后期使用過程中不受外界環境干擾，這種傳輸體系在多項創新和改革之后，當前已經具備了極強的應用價值。

二、波導管技術在信號系統中的應用方式

當前國內波導管傳輸技術在信號控制體系中的技術分支較多，通常來講在地鐵信號傳輸中以CBTC技術為主，其應用原理如圖1所示[3]，在當前的城市軌道交通設計中的應用價值和應用范圍較為廣泛。

2.1系統結構概述

在當前的新型地鐵工程規劃的過程中，為了進一步實現對交通的遠程控制，必須要確保數據傳輸具有穩定性和安全性，與此同時，信號傳輸系統以及通信系統，也是提升地鐵運行質量的重要體系與人們的出行安全和整體的交通線路規劃也有一定的聯系，因此在當前波導管技術應用于地鐵通信系統中后，必須要確保符合信號系統建設的相關需求，利用波導管技術進行遠程傳輸，能夠提升通信技術的實際應用質量，同時可以建立在原有技術體系的基礎上實現通信系統的技術研發。結合圖1可知，在波導管技術應用于地鐵信號系統建設的過程中，控制中心會利用光纖骨干網和車站之間實現通信聯系，軌旁的TRE箱將利用耦合單元將信息傳輸至波導管，再傳送至車載信號設備中，整體的信號通信附屬設備涉及到了區域控制器、連鎖和aTS系統、線路控制器以及車載atp系統，這其中，波導管主要負責與車載atp子系統進行連接，實現命令以及狀態信息的傳輸和發布。

2.2波導管的布設方法

在當前的地鐵信號系統規劃過程中，波導管的選擇通常以裂縫波導管以及普通波導管為主，需要根據不同的工況條件進行有機選擇，也可以進行組合布設，波導管的連接方法，也有一定的差異性。當前較為流行的連接方式，以無線天線法為主，它是較為常見的，在列車運行期間能夠實現智能控制。與此同時，還需要結合實際的列車運行需求，進行布設環境和方法的優化。必須要堅持合理配置，信號穩定，覆蓋率強，傳輸質量優的原則。可以通過降低無線天線接入的數量來控制成本，同時要確保波導管末端連接質量符合相關標準，避免后期的更換以及維修，影響整體系統的運行。

從基礎的布設技術角度來講，首先，允許接入波導管的無線天線數量需要控制在4根，其長度需要控制在500米左右，為了提升整體設備的傳輸效率，還需要結合實際情況進行調整，同時建立在工程需求的角度可以適當增長波導管的實際長度，并且結合增長的參數進行數據傳輸效果檢測，避免對數據傳輸的有效性產生影響，這種方法通常利用在單線單隧道波導管鋪設中，有著較強的靈活性。雙線雙軌道的通信導管鋪設也需要結合實際情況，靈活的選擇波導管的數量以及連接方式，為了確保傳輸質量得到控制，通常以一段或者三段為主，能夠維持基礎的通訊需求[4]。

2.3波導管的安裝技術

在進行波導管安裝施工之前，必須要結合實際的工程平面圖以及放線定位落實綜合分析，可以通過當前先進的bim技術進行立體研究，選擇合適的安裝位置，通常來講隧道、地面都可以作為安裝地點。但是要根據實際情況做好防護工作，例如防水，防潮，防撞擊碾壓等，安裝的位置必須要維持與列車距離不變，同時漏縫波導管和無線天線之間也要保持30厘米至40厘米左右的距離，確保能夠實現數據的正常傳輸。在安裝過程中可以利用激光測距儀或者激光角度尺進行參數和距離的修正，確保能夠滿足實際的安裝需求，為后期的信號傳輸提供穩定的條件和環境。

三、系統設備的調試方法

在波導管以及配套設施安裝之后，還需要結合實際的需求進行調試和測驗，確保波導管能夠起到穩定可靠的數據傳輸保障，同時也要建立在通信系統以及遠程系統的角度進行多項體系的聯合測試。首先需要進行傳輸測試，進一步檢查波導管的衰減量參數，首先需要選擇強度和頻率已知的信號進行接入，確保信號傳輸具有連貫性，在波導管的末端要設置測量儀器，分析信號的傳輸質量和頻率，建立在完整性和全面性的基礎上進行檢測，要檢測所有波導管覆蓋的區域，結合其強度計算衰減量，若符合則代表設備運行狀態穩定，若存在問題，需要及時的查找原因并且進行優化。其次要進行回聲測試，回聲測試主要是分析在波導管安裝之后，其中是否存在異物，異物的存在不僅會降低導管自身的質量，也會直接影響信號傳輸的通暢性和穩定性，測試的設備涉及到了故障測試儀、微波檢測裝置[5]，需要事先在波導管系統內部接入相關參數一致的高頻信號，在另外一端符合標準的測量范圍內進行信號捕捉，結合信號頻率的狀態分析異物的位置，及時清除并且恢復波導管的正常狀態。

四、系統耗損的優化方法

4.1管道銜接處的損耗及優化分析

在波導管配置的過程中，銜接的部分若存在系節上的問題并有可能影響傳輸的質量，因此在落實管道優化的過程中，必須要利用同軸電纜進行銜接質量的優化。通常來講若裂隙管的衰減參數達到每米0.1DB時，需要通過tgcc配件進行衰減優化。另外也需要建立在波導管自身的無限損耗角度進行測量，超出的部分需要結合每米0.11DB進行標準劃分，若波導管的布設位置是在隧道的頂部時，則需要利用膨脹螺釘進行懸掛敷設，若隧道頂管和地鐵的軌道之間的高度有差異時，需要挑選合適的支架，進行軌道平面布置，進一步增強二者之間的平均距離穩定性。

4.2同軸線纜耗損及優化分析

為了進一步提升不同數據信號傳輸的有效性，在進行波導管布設的過程中，必須要確保末端的體系強度，滿足標準，管路的末端配置需要具備額定的功率，并且進行參數測量，涉及到了多重無線單元的組合結構，由于同軸電纜自身具有較強的靈活性，能夠有效實現管路中多個分區的高效連接，但是同軸電纜自身也存在較高的損耗，以每米0.12DB為主，為了避免損耗積累，最終影響信號傳輸的質量，要進一步減少電纜的實際應用長度，同時建立在損耗最大化的角度進行狀態評估，進一步減少損耗發生的幾率，在滿足實際的電纜應用長度標準時，也能夠進一步控制同軸電纜造成的損耗。

4.3選擇合適波導管進行創新

波導管的選擇以及建設方式也是直接影響信號傳輸損耗程度的主要因素，因此在前期架構系統規劃的過程中，就需要結合實際情況制定完善的波導管敷設方案，結合實際情況安裝固定支架，利用法蘭盤進行銜接，其間只需要控制在200米，軌道的分叉區需要和同軸電纜進行連接，并且將連接點定位在波導管的兩側，確保分散出去的信號，能夠具備通暢的傳輸條件。

五、結束語

綜上所述，當前地鐵工程已經成為了城市軌道交通建設的重點，而地鐵運行的穩定性則依賴于地鐵信號系統的質量，當前波導管技術已經成為了地鐵信號系統建設的主要技術體系之一，在實際應用過程中必須要結合實際情況嚴格設置波導管的敷設方法以及位置，加強對傳輸質量的檢測和優化，進一步提升波導管技術的應用價值，與此同時也要建立在既有技術體系的基礎上不斷進行創新，打造新型的波導管應用方案，這樣才能夠提升地鐵信號系統的建設效率和穩定性。

參? 考? 文? 獻

[1]孫志法，張華軍.波導管技術在地鐵信號系統中的應用[J].建筑工程技術與設計，2017，（18）：189-189.

[2]楊丁明.地鐵信號系統中波導管應急搶修探討[J].中國高新技術企業，2012，（7）：109-111.

[3]邱奎，徐行，肖培龍等.波導管技術在地鐵信號系統中的應用[J].鐵道通信信號，2008，44（11）：43-46.

[4]柏承江.基于地鐵信號系統中波導管技術的應用[J].西部皮革，2016，38（14）：25.

[5]鄧俊.廣州地鐵CBTC信號系統車-地通信傳輸方式的分析比較[J].鐵道通信信號，2011，47（11）：52-55.