广州地铁新建折返区无线覆盖组网优化

陈泽武 肖 威 庄海国

（广州地铁集团有限公司，广东 510000）

广州地铁新建折返区无线覆盖组网优化

陈泽武 肖 威 庄海国

（广州地铁集团有限公司，广东 510000）

对广州地铁4号线新建折返区既有的无线组网方式进行分析，结合实际情况提出更为可靠的无线组网方案，并开展现场改造。通过对既有的组网方式进行优化改造，最大程度降低了无线通信发生故障时对地铁运营关键区域造成的不良影响。

地铁无线通信；无线覆盖；优化

1 概述

随着城市发展，地铁线网的扩张，地铁运输系统的作用越来越显著。地铁运营的正常与否，会对整个城市的运转带来直接影响，保障地铁运营的安全、高效、快捷具有重大意义。地铁专用无线通信作为地铁运营组织的重要通讯手段，在保障运营安全，提高运营效率方面起着举足轻重的作用。地铁专用无线通信系统必须保持良好的通信质量以及高可靠性，才能为运营生产提供稳定的通信服务。在无线通信系统出现突发故障的紧急情况下，能否快速、有效的保证重要区域的无线通信服务，成为保障地铁正常运营的关键。

目前，城市轨道交通专用无线通信集群系统常采用多基站多区制的集群系统，配以一些外加的连接和信号中继放大设备（如射频/光纤直放站），形成一个无线网络，如针对里程较长的区间，为使区间有良好的无线信号覆盖，确保无线通信质量，一般采用“基站+光纤直放站”的组网方式，避免出现信号盲区。

地铁线路在投入运营后，随着运营模式的变化（如大小交路的开通），部分原本为非关键行车组织区的隧道区间由于列车折返的需要，成为重要的关键行车组织区。由于专用无线通信系统在初期设计时，不会对这种运营期间的改变作考虑，因此，结合既有情况对新增关键行车组织区的无线覆盖进行优化颇具意义。

2 新建折返区无线通信现状及风险分析

随着广州地铁4号线大小交路的开通运营，在4号线新造—石碁区间新增一个重要的列车折返区域，公里标为K24+664。小交路列车在下行线路通过新造站后，在此区域进行折返，然后进入新造站上行。既有的专用无线覆盖情况如图1所示。

图1　既有折返区域无线组网示意图

新建站基站信号为S1，区间直放站信号源来自新建车辆段基站，其信号为S2，区间信号覆盖情况如下：

K23+456至K24+567区间：S1+S2

K24+567至K25+410区间：S2

入厂线：S2

在开行小交路列车的情况下，目前的组网方式存在以下风险点：

1）新建基站信号S1最远只能覆盖到K24+ 567，距离折返区还有100多m，其信号无法覆盖到折返区；折返区只能靠直放站信号覆盖。

2）直放站远端机安装于区间，发生故障时，必须到区间处理，增加了处理难度。

3 新建折返区无线覆盖组网优化

广州地铁4号线隧道的无线覆盖采取漏泄电缆方式，漏泄同轴电缆的指标有传输损耗和耦合损耗两项。传输衰减反映电磁能量沿电缆传输的损耗，其大小随频率变化。耦合损耗是描述漏泄电缆辐射量及可接收量的综合指标。系统参数及相关预估值如表1所示。

表1　系统参数及相关预估值

由表1计算得到，漏泄电缆在理想状态下最大理论覆盖距离约为1.96km，但是受设备本身合路、接头损耗等影响，实际信号覆盖范围与理论值之间会存在一定的误差。

方案1：直放站只覆盖入厂线，上下行正线只由新站基站覆盖

断开直放站与上下行区间漏缆的连接，断点处由跳线直接连通，直放站只覆盖入厂线，上、下行正线只由新站基站覆盖，优化后区间信号覆盖情况如图2所示。

K23+456至K24+567区间：S1

K24+567至K25+410区间：S1

入厂线：S2

该方案的优点如下：

1）故障处理条件改善

道岔重要区域由新建基站覆盖，故障时避开了到区间处理的条件限制，在设备房即能处理。

2）无线信道资源优化

折返区域涉及入场线，在该区域故障抢险的情况下，车辆段必将与正线同步进行。由于直放站使用的是新建车辆段基站的信号源，将会导致车辆段基站信道资源紧张。改变链路后，正线与车辆段使用不同的基站，合理分配有限的资源。

图2　直放站只覆盖入厂线，上下行正线由新站基站覆盖

该方案的缺点如下：

新建基站的覆盖范围由1 111 m增加到1 954 m，接近漏泄电缆在理想状态下最大的理论覆盖距离1.96 km，在其覆盖范围的末端会存在信号覆盖较差，甚至覆盖盲区的现象。

方案2：K24+567后的上下行区间由新建基站与直放站共同覆盖

新建基站信号S1到达K24+567处与直放站信号S2通过合路器进行合路，合路后的信号共同对折返区进行覆盖，优化后区间信号覆盖情况如图3所示。

图3　K24+567后的上下行区间由新建基站与直放站共同覆盖

K23+456至K24+567区间：S1

K24+567至K25+410区间：S1+S2

入厂线：S2

该方案的优点如下：

覆盖网络双重保障：关键折返区同时存在新建基站及直放站的信号，二者间其中一个发生故障仍能保障折返区区域的无线通信。

该方案的缺点如下：

合路器故障时仍然会导致整段折返区域无通信信号覆盖，需要进入区间处理才能恢复通信。

4 无线信号覆盖可靠性方案的测试

方案1：直放站只覆盖入厂线，上下行正线由新建基站覆盖

未增加新建站基站功率，直接跳通上行，区间信号强度如图4所示。测试期间步行通话清晰，但出现过脱网的现象。在上下行折返区（K24+664）车速慢问题不大，洞口段速度快会有影响。上下行线K24+950-K25+410段由于位置较远，新建站基站信号覆盖不理想，影响通话。信号覆盖情况如图4所示。

图4　方案1信号覆盖情况

方案2：K24+567后的上下行区间由新建基站与直放站共同覆盖

在K24+567处新建基站信号S1与直放站信号S2直接通过合路器形成合路信号，对K24+ 567至K25+410区间上下行区域进行覆盖，折返区信号覆盖网络双重保障，同时存在基站及直放站的信号S1、S2，信号覆盖情况如图5所示。

如图5所示，在新建下行——W1412——入厂线——W1416——新建上行折返区域内，在折返区域上下行正线部分，新建基站信号S1的覆盖场强为-80～-90 dBm左右，直放站信号S2的覆盖场强为-53 dBm左右，实现该区域的双网覆盖，当其中一路信号发生故障时，另一路信号可暂时满足信号覆盖，提高了无线信号覆盖的可靠性。

图5　基站与直放站信号台路场强情况

方案1：直放站只覆盖入厂线，上下行正线只由新站基站覆盖，断开了直放站对上下行线的信号覆盖，导致位置较远的线路，由于新建站基站信号覆盖不理想，影响通话。当新建站基站故障时，上下行区间将直接受到影响，无信号覆盖。

方案2：K24+567后的上下行区间由新建基站与直放站共同覆盖，使得基站、直放站均正常工作时，K24+567后的上下行区间信号覆盖情况良好，充分利用直放站的信号；当新建站基站故障时，在一定程度上减少影响范围，折返区间仍然由直放站进行信号覆盖；当直放站故障时，折返区间仍然由新建站基站进行信号覆盖，在应急情况下保障折返区间的无线信号覆盖，满足无线通信功能。

综合比较上述两种方案，方案2充分利用基站、直放站对区间进行无线信号覆盖，实现双网共存，大大减少设备故障时对无线通信的影响，在应急情况下保障折返区间的无线信号覆盖，满足无线通信功能。方案2新建基站与直放站共同覆盖更为有效的解决折返区无线覆盖问题，因此，采取方案2对组网方式进行改造。

根据方案2对新建折返区进行改造以来，该段区间无线信号覆盖良好，满足正常的无线通信；经过测试，在基站、直放站单独故障时，折返区间的无线覆盖情况较原先的组网方式更为保障，基本能满足应急情况下折返区间的无线通信，达到预期的效果。

5 总结

在条件有限的情况下，方案新建基站信号到达K24+567处与直放站信号直接通过合路器形成混合信号对K24+567至K25+410区间上下行区域进行覆盖，折返区信号覆盖网络双重保障，同时存在基站及直放站的信号。一旦直放站发生故障时，折返区域还存在新建基站信号的覆盖，将直放站故障带来的严重影响大大降低，提高了该区域内无线覆盖的可靠性，以满足运营组织的开展。

［1］关国俊.浅谈地铁专用无线通信网络的优化［J］.铁道通信信号，2012，48（9）：72-74.

［2］卢山.地铁专用无线网络覆盖方案与应用探讨［J］.内蒙古科技与经济，2010（10）：75-76.

［3］朱秋林.城市轨道交通数字集群系统的场强设计［J］.都市快轨交通，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）