漏泄同轴电缆在敞开段CBTC系统中的应用

郑丽娜

（铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251）



漏泄同轴电缆在敞开段CBTC系统中的应用

郑丽娜

（铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251）

由于漏泄同轴电缆具有场强覆盖好，抗干扰能力强的特点，近几年在城市轨道交通的CBTC系统中得到应用，但漏泄同轴电缆在国内敞开段（地面及高架站）CBTC系统中却无应用。从漏泄同轴电缆路径损耗、不同地段漏泄同轴电缆的安装方式等方面介绍漏泄同轴电缆在天津地铁3号线敞开段CBTC系统中的应用。

漏泄同轴电缆；基于通信的列车自动控制系统；车地通信系统

漏泄同轴电缆（以下简称漏缆）具有传输特性和衰减性能好的特点，且无线场强覆盖均匀，目前已经在深圳及天津地铁信号系统中得到应用，但是其地面及高架站仍使用天线的方式。为了与城市景观规划保持一致，天津地铁3号线要求在敞开段（含高架段）也采用敷设漏缆方式实现无线信号覆盖，敞开段线路情况比较复杂，漏缆的设置及安装也比较复杂，下面从几个典型地段来分析和介绍漏缆的设置和安装方式。

1　CBTC系统与漏缆

基于通信的列车控制系统（CBTC）通过列车与地面间连续的双向通信，实时提供列车的位置及速度等信息，动态地控制列车运行。天津地铁3号线正线涵盖地下站、高架站及地面站，为了满足与城市景观规划保持一致的需求，天津地铁3号线CBTC系统（采用庞巴迪公司CITYFLO 650信号系统）全线采用沿轨道分布的Radiax漏缆系统，实现车地通信无线信号覆盖，车地无线通信网络是基于ISM的2.4 G开放频段。同时为满足漏缆在轨旁敷设的需求及车地通信的质量，地下段与敞开段（含高架段）轨旁漏缆采用的敷设方式及车载天线设备安装位置均不相同。

2　漏缆的特点及优势

漏缆信号覆盖均匀，使用频率宽，场强辐射均匀稳定，抗压，抗扩张强度好。由于其良好的传输特性和衰减特性，最大传输距离可达600 m，从而提高了无线传输的连续性和可靠性，因此漏缆在地下隧道内比较常用。但由于室外部分线路比较复杂，漏缆在室外的设置及安装方式比较复杂，因此，室外部分通常仍采用传统无线电台方式。通过对室外漏缆的设置及安装方式的研究和实践，天津地铁3号线敞开段也采用漏缆作为CBTC系统的传输介质，既保证信号的传输、覆盖更加均匀，而且最大程度降低了外部无线信号的干扰，同时也达到了美观性的需求。

3　敞开段漏缆损耗计算及安装方案

3.1漏缆损耗计算

使用信号耦合器将轨旁网络无线组件（WNRA）定位在漏缆区段的中心，相对于WNRA放置在漏缆末端的结构来说，这样的结构使每对WNRA之间的距离会平均增加，减少了WNRA的数量。因此以下计算方式以WNRA定位在漏缆中心为原则进行计算。

由于机车台动态接收灵敏度为-103 dBm，考虑10 dB的系统余量、8 dB的衰落储备，实际应用中机车台接收机处最低接收电平按-85 dB计算。为保证机车台接收信息的质量，需满足以下公式要求：

天津地铁3号线采用Andrew公司的 RCT6型漏缆，馈线采用其公司的AVA6、FJS4型馈线，其参数如下：

Pr：轨旁无线电台组件输出功率，为20 dBm；

α：漏缆传输损耗参数，为-4.8 dB/100 m；

α1：AVA6馈线损耗参数，为-4.798 dB/100 m；

α2：FJS4馈线损耗参数，为-20 dB/100 m；

L1：输出功率分配器单个回路中AVA6馈线的长度；

L2：输出功率分配器单个回路中FJS4馈线长度；

Lc：漏缆95%出现概率的耦合损耗，为-63 dB；

K1：四输出功率分配器的单体损耗，为-6.5 dB；

K2：车载天线损耗，为-1.5 dB；

K3：工程损耗，经验值为-10 dB。

根据天津地铁3号线敞开段的几个特殊地段分别进行计算，计算结果如下。

1）交叉渡线区段

对在道岔区域和三轨从一端转变到另一端的区域，漏缆安装需要频繁的被截断，应单独设立WNRA或采用跳线方式过轨安装。需要在三轨切换和漏缆传输信号频率切换处布置更多的信标，以确保系统的位置误差最小。在个别地段线路左右两侧都安装“三轨”的情况下（如图1所示），将漏缆设置在距“三轨”1 m左右（精确数据将通过详细的计算得出）、距线路中心至少1 100 mm处的空间范围内。此外，该布置方式要求列车左右两边都安装天线。

交叉渡线区段漏缆及馈线布置如图1所示。

L≤（20+85-63-22.799）×100/4.8=400 m

因此，图1中渡线部分的漏缆长度是满足信号传输要求的。

2）大学城站（高架站）

M=-4.798×107/100+（-20×20-20×2）/100-6.5-1.5-10=27.53 dB

L=（20+85-63-27.53）×100/4.8=238 m

因此，站台部分采用的漏缆长度是满足信号传输要求的，如图2所示。

3.2漏缆室外安装的原则

在选择漏缆安装位置时，着重考虑以下几条基本原则和问题：

目前还没有特效药物进行ASF疫病的治疗，也没有研究出有效的灭活疫苗以及弱毒疫苗，但是相关畜牧专家对于该方面的研究并没有停止。在通过灭活疫苗进行ASF疫病的防控中，其使用结果不理想，而且减毒株疫苗的使用还可以导致ASFV慢性感染等问题的发生，对于该区域的猪养殖产业也会造成非常严重的影响。

1）系统功能性：从漏缆至车载天线的信号传输效果；

2）漏缆损坏的风险：该安装位置是否会提高漏缆被损坏及水浸的风险；

3）抗干扰性：RF干扰源、高压电源、是否有其他电力设备或缆线横穿漏缆敷设；

4）安装的经济性及美观性：采用经济、合理的安装方式，在满足功能性要求、便于维护的前提下，视觉上的美观性也是重要考量标准之一。

3.3敞开段漏缆安装方案

本项目每列车共需4个漏缆天线（每套车载ATC分别有2个漏缆天线，其中1个车载漏缆天线用于地下段漏缆信号接收）。根据现场条件，漏缆天线的下底面距轨面300～800 mm，漏缆天线的中心线距车体中心线1 100 mm，漏缆天线发射面的周围600 mm范围内不能有障碍物阻挡，同时要保证从天线中心点，发射范围沿70°角而划定的圆锥形面内不能有阻挡。

由于漏缆应远离三轨和高压电源线1 m距离，同时漏缆需安装在车载TWC天线的视角内（70°），因此，漏缆离车载TWC天线的距离应在2 m范围之内。结合天津地铁3号线的应用，敞开段漏缆的敷设主要有以下几种情况。

1）高架车站站台区域漏缆的敷设方式

站台区域的漏缆安装在上、下行站台板下，站台板底面边缘距侧面墙体约600 mm，漏缆应沿贴近站台板底面的侧墙敷设。将漏缆在吊夹上安装时，漏缆的凸纹应水平朝向线路外侧，使漏缆辐射方向水平朝向线路内侧。注意避开站台安全门安装门框。

此安装方式可以减少由于维护作业而对漏缆产生可能的机械损坏；避免漏缆被踩踏；站台区域内的漏缆安装在满足技术要求的同时，安装更美观。

2）单线线路外侧漏缆的敷设方式

对于地面碎石和转换轨的无岔区段，需要在线路外侧安装漏缆，漏缆安装位置在三轨的对立面。漏缆采用吊索安装方式，沿线路外侧每隔一定距离安装一根固定钢索的立柱，漏缆吊装高度距轨面为85±5 cm，考虑到设备限界及车载天线接收漏缆角度及距离，漏缆距线路中心应在1.9～2.2 m之间。漏缆上的凸纹应水平朝向线路外侧，使漏缆辐射方向水平朝向线路内侧。

高架整体道床区段，在线路外侧设有声屏障或栏杆，据线路中心约1.8～2 m。此段漏缆利用声屏障立柱固定吊索对漏缆进行吊装，漏缆吊装高度距轨面90±5 cm。漏缆上的凸纹应水平朝向线路外侧，使漏缆辐射方向水平朝向线路内侧。

3）双线线路有岔区地段两侧敷设漏缆方式

对于高架交叉渡线区段，将短吊夹在疏散平台下的“工”字铁上打孔进行安装，安装时与动照等专业在疏散平台下吊敷的电缆需保持一定距离，满足与强电电缆的间距要求。同时由于在道岔区域，漏缆的安装需要频繁的被截断，因此，需单独设立WNRA或采用跳线方式过轨安装。安装方式如图3所示。

4）双线线路无岔区段两线间敷设漏缆方式

除上述特殊区段外，敞开段区间及车辆段停车场停车列检库内的漏缆可沿上下行线路中间敷设，可以用一根漏缆覆盖两个轨道；漏缆的安装高度满足从3.6 m线间距到5.0 m线间距的转换，漏缆须安装在与车载天线之间无遮挡物的位置，此外，漏缆还应保证距离三轨和高压设备1 m，因此漏缆距离轨面的最大高度不会超过1 300 mm。确定采用吊索方式安装漏缆，漏缆吊装高度距轨面130±5 cm。漏缆上的凸纹应垂直于轨面向上，使漏缆辐射方向垂直于轨面向下。WNRA箱也可以布置在漏缆下方，WNRA能直接通过FSJ4跳线连接漏缆，从而避免了使用安装难度更大的AVA6线。

4　结语

在国内首条敞开段采用漏缆设计的地铁线路天津地铁3号线工程中，漏缆的安装满足CBTC系统对无线信号的要求，信号传输效果好，抗干扰性强，也满足与城市规划一致性的需求。目前，国内正对采用漏缆作为传输介质的LTE技术在地铁CBTC系统中应用进行研究，因此对今后漏缆的实际应用也有可参考的价值。

［1］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T15875-1995漏泄电缆无线通信系统总规范［S］. 北京：中国标准出版社，2004.

［2］李晋，付嵩.CBTC无线传输方式性能分析及现场测试［J］.现代城市轨道交通，2011（3）：8-11.

［3］林海香，董昱.无线CBTC系统车地通信方案研究［J］.兰州交通大学学报，2010，29（6）：124-128.

Because the leaky coaxial cable has good fi eld intensity coverage and strong anti-interference features， it has been used in CBTC systems for urban rail transit in recent years， but it is never used in metro ground and elevated sections in China. From the path loss of leaky coaxial cables and installation modes in different sections， the paper introduces the application of leaky coaxial cables in the CBTC system for ground and elevated sections of Tianjin metro line 3.

leaky coaxial cable； CBTC； train-wayside communication （TWC）

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.02.023

2015-12-19）