车地无线通信下的车辆基地信号系统应用

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摘要：截止目前，轨道交通车辆基地的主流模式是非自动化模式，即非自动化车辆段，但车辆段内车地无线通信的覆盖方式有很多种，每种方式的工艺、成本等差异很大。故文章针对非自动化模式的车辆段，结合工程实践，浅谈一下车辆段内信号车地无线通信的应用，希望为从事轨道交通相关专业技术人员提供一种参考思路。

关键词：无线通信；车辆基地；信号

1车辆基地信号系统

车辆基地包含车辆段和停车场，根据列车日常维护需求，配置了车辆车载通信信号设备的维护、生产、办公等设施[1-2]。车辆段/停车场的作业方式主要是列车的进出段场和段场内的调车作业，与大铁作业方式基本相同。在车辆段/停车场，信号系统计算机联锁与正线信号系统的接口清晰，车辆段/停车场计算机联锁上位机直接与ATS分机接口，传输ATS系统所需的车辆段/停车场站场信息。列车在段场内的正常运行模式为限制人工驾驶模式，在此模式下，车载ATP限制列车在某一固定的速度下运行，司机则根据调度命令和地面信号显示驾驶列车。若列车运行超过该固定限速时，则车载ATP设备对列车实施紧急制动，迫使列车停车。列车运行的安全则由联锁设备、ATP车载设备、调度人员和司机共同保证。车载信号设备上电自检无误后，通过转换区段前的轮径校准区段完成轮径校准/检查。列车驶至出入段场线占用转换区段，ATS对列车编组号进行确认，并赋予列车车次号，车地通信初始化及列车位置检测同步完成，列车进行筛选并升级至预设最高模式，列车可在ATP下的人工驾驶模式或ATO模式驶往正线投入运营。完成运营的列车由正线驶向出入段场线，在转换区段至移动授权末端前，司机通过人工驾驶接管列车，确认进段场信号开放的情况下由人工驾驶列车进入车辆段/停车场。

2车地无线通信方式

车辆段/停车场内车地无线通信的方式有无线天线方式、漏缆方式、波导管方式。2.1无线天线方式无线天线方式的主要特点：采用无线天线技术传输信息；约200米设置一个AP点；采用FHSS技术、DSSS、OFDM技术[3]；便于实现网络重叠冗余覆盖；传输介质为空气自然传播，衰耗相对较大，需考虑不同电磁环境下的干扰；轨旁设备简单，并高度通用模块化，维修工作量极小；轨旁设备安装比较简单，工程投资相对较少；已广泛应用于国内外城市轨道交通线路。2.2波导管方式波导管方式的主要特点：采用泄漏波导方式传输信息；采用OFDM技术，波导管沿线贯通敷设；具有较宽的带宽，不仅可传输车地双向连续数据，还可传输音频和视频信号；每处调制解调器双冗余设置可控制2段800米的通信单元。即每处无线接入点可控制覆盖1.6Km的单线线路。如果需要传输大量视频信息，对带宽要求较高，控制距离会适当缩短；波导传输方式衰耗小，且衰耗均匀，无反射波、邻频干扰、传输死区等情况；轨旁调制解调器与波导、车载调制解调器与天线之间的距离都有严格的要求，安装精度要求高；在不断的开发、完善、定型中。2.3漏缆方式漏缆方式的特点：采用漏泄电缆方式传输信息；场强覆盖效果均匀；可提供较宽的带宽，可传输车地双向连续数据及音频、视频信号；轨旁控制单元在无中间放大情况下一般可控制400米左右的漏泄电缆。如果根据对最低需要的带宽，控制距离还可延长；漏缆方式传输速率高，传输衰耗小，但漏缆价格较贵，工程投资较大；漏缆敷设的安装要求较苛刻，施工安装较复杂；在不断的开发、完善、定型中。

3车地通信传输方式的分析

通过对上述三种车地通信方式特点的介绍，现对上述三种方式进行如下分析。3.1性能分析漏缆和波导管在传输特性、衰减特性、抗干扰等方面优于无线天线。线天线是无线网络覆盖最常用的一种方式，也是应用较早的。天线的最大优点是覆盖范围广，所以室外覆盖基本都采用无线天线覆盖方式。对于轨道交通车辆基地来说，无线天线方式更容易实现对段场及岔区的无线覆盖。但是无线天线是使用开放式的传播方式，其抵抗同频干扰的能力为三者中最弱。3.2成本分析漏缆和波导管的成本价格比无线天线高很多。漏缆和波导管设计和生产工艺相对复杂，且均需贯通股道敷设，费用均较高。而无线天线是使用开放式的传播方式，在车辆段停车场布点较少，成本远远低于漏缆和波导管。3.3安装条件分析无线天线的安装条件比漏缆和波导管宽松。漏缆和波导管均要安装于轨旁或隧道壁或隧道顶部，安装位置必须与车载天线位置对应且要保证和车站天线的距离几乎不变，其安装精度要求较高。实际安装时，需要用激光测距仪和激光角度尺不断进行测试和修正。波导管和漏缆为全线路贯通式安装，全线各区段几乎均需具备同样的安装条件，施工安装较复杂，安装要求苛刻，安装精度较高。相比而言，采用无线天线安装条件则更为灵活，只要在需安装天线的范围内满足条件即可。同时，由于无线天线的安装精度要求不高，安装位置在设计里程左右的几米甚至数十米的范围内均可调整，所以，无线天线的轨旁安装条件更易于被满足。3.4调试维护方面分析波导管、漏缆安装完成后需进行回声测试、传输测试后再进行车地传输测试。无线天线可直接进行车地传输测试，调试工作量较小。波导管、漏缆在运营维护过程中表面和内部维护量较大，需解决好防水，热胀冷缩，防止沙尘侵入和污物覆盖等问题。波导管、漏缆表面的盐分、金属颗粒、水分和油污也会增加传输衰减，如果安装在隧道底部，则维护工作量将会增加。而无线天线采用的全密封式设计，天线本身基本无需维护。

4结语

综上所述，车辆段/停车场的非移动闭塞的信号系统对传输特性、干扰问题等要求较正线低，且段场多为开放型空间、电磁环境相对正线而言较单一、纯净，鉴于无线天线在轨旁安装及维护等方面好于波导管和漏缆，因此，通过综合考虑，在车辆段/停车场信号系统车地无线通信应用上，在满足功能需求及安装条件，可以优先考虑无线天线覆盖方式。

参考文献：

[1]GB50157-2013地铁设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社,2014.

[2]GB50458-2008跨座式单轨交通设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社,2009.

[3]张辉,曹丽娜.现代通信原理与技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2008.7.

作者:陈冠群 单位:重庆市轨道交通设计研究院有限责任公司