黄陵矿区铁路专用线无线列调系统升级改造分析

同建榜

摘要： 黄陵矿区专用线无线列调系统采用450MHz频段同、异频独立同步方式，下行频率为468.825MHz，上行频率为458.825MHz。本次针对系统升级需要，从升级原则、系统选型、区间覆盖方案及其附属配套设施方面进行升级分析和研究。

Abstract： The wireless alignment system for railway special line in Huangling Mining Area adopts the 450MHz frequency band same-different frequency independent synchronization mode. The downlink frequency is 468.825MHz and the upstream frequency is 458.825MHz. In view of the system upgrading needs， this paper analyzes the upgrading from the upgrading principle， system selection， interval coverage program and its ancillary facilities.

关键词： 无线列调；选型；升级；研究

Key words： wireless alignment；selection；upgrade；research

中图分类号：U21 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）32-0151-02

0 引言

黄陵矿业煤炭铁路专用线无线列调系统始建于2005年，建设初期采用区间中继器、漏泄电缆、天线、车站台、机车台等构成无线列调网络，主要作用是实现铁路行车“大三角”通信，满足安全行车需求。

1 系统升级原则

1.1 系统现状

组网方式是区间中继站在各安装地点就近取交流电源，配置24V直流电源，各站车站台通过低频对称电缆连接区间中继站，区间信号覆盖为“中继器+漏泄电缆”的覆盖方式，形成总线型通信网络。

1.2 形成盲区原因分析

黄陵矿区煤炭铁路专用线地处山区，铁路曲线、隧道较多，曲线和隧道均是因为绕过和穿透山体形成，产生信号覆盖盲区的原因主要是以下几个方面：①无线列调系统所使用的定向天线增益低，信号覆盖扇区角度相对较窄；②模拟中继器场强弱，信号延展能力不强；③中继器设备本身增益可调范围有限；④中继器使用时间较长，性能明显下降；⑤部分天线功能失效。

2 升级改造方案

2.1 频率设定

黄陵矿业煤炭铁路专用线地处山区地带，全长50km，沿途山丘、隧道、曲线交相接应，对无线网络覆盖能力要求较高；既有无线列调采用450MHz/B2制式设备。工作频率不变：

同频频率点：

f=458.825MHz；

异频频率点：

车站台发：f=468.825MHz，收f=458.825MHz；

机车台、便携台发：f=458.825MHz，收f=468.825MHz。

2.2 设备功能及要求

①能实现多种方式通信：包括同频单工、异频单工和异频双工，同时兼容B1、B2及C制式。②与漏缆中继器、互控台及首尾台等系统兼容，完全兼容无线列调大、小三角通信，满足CTC、TDCS的传输要求。③区间设备全密封外壳设计，做到防水、防潮、防尘、防腐蚀，满足室外安装的环境要求，同时适应立式、抱杆式和壁挂式等多种安装方式。④监控、网管系统，实现多参数的监测和控制，适应单独建立网管集中控制和车站监测总机不同方式的远程网管监控系统。⑤应具有电源、功放和光模块热备份并自动切换，多级防雷及宽电源电压设计，适应雷暴较多天气环境下的正常使用。⑥可智能监控，具有多种监控功能，配置先进软件系统，利用以太网实现多网管终端实现光直放监控组网本地或远程监控，可进行遥测、遥调。

2.3 组网方案

光前直放站较模拟中继器相比，信号覆盖强度大幅增加，组网方式灵活方便，安全性、实用性较高，组网可按照以下方式进行配置：①保持现有调度区段及有、无线组网方式，车站台与调度台的有线连接仍使用数调传输方式不变；②升级后的系统支持无线车次号校核系统和调度命令无线传输系统；③区间设备、线路保持不变；④既有天馈线、漏缆线路保持原系统不变；⑤系统升级后，各项技术指标应满足铁道部有关标准、规范、技术条件的要求，按非电气化铁路标准进行施工。

3 区间无线覆盖方案

区间无线覆盖采用“光纤直放站+漏泄电缆”方案。即：光纤直放站近端机耦合车站信号后通过光纤连接远端机进行信号传输，光远端机对信号进行放大后，通过天线或漏泄电缆对弱场区进行覆盖。机车电台发射时由光远端机连接天线或漏泄电缆接收信号，通过光纤传送至光近端机经射频耦合到车站电台，从而完成车站电台与机车等移动台的通信。

4 漏泄电缆线路指标核算

本次系统升级根据既有漏泄电缆线路现状、中继器安装位置，以及区间场强覆盖要求，保持既有中继器配套设备和漏泄电缆杆路不变，但需计算漏泄電缆传输指标：

既有漏泄电缆最长长度为1020m，漏缆型号为SLDY-75-37。

漏泄电缆450MHz传输指标计算：

B=A-（L×α1+l×α2+n1×α3+n2×α4）-α0

式中：B-漏泄电缆末端移动台可接收的电平（dBμ）；

A-远端机射频输出电平（dBμ），按5W计取144 dBμ；

L-漏泄电缆长度（km）本工程最长漏缆为1.020km；endprint

α1-漏泄电缆综合衰减（dB/km、含调相射缆及接头损耗），取28dB/km（温度20℃）；

l-射频电缆长度（hm），射缆长度按50m计；

α2-射频电缆衰减（dB/hm），取4.75dB/hm（温度20℃）；

n1-漏泄电缆接头数量，取3个；

α3-漏泄电缆固定接头插入损耗（dB/个），取0.5；

n2-射频电缆插接头数量，取4；

α4-射频电缆插接头插入损耗（dB/个），取1；

α0-漏泄电缆耦合损耗（dB），取80 dB（三种漏缆综合值）。

B=144-（1.020×28+0.5×4.75+ 3×0.5+ 4×1）-80=27.56（dBμ）

满足场强覆盖要求。

5 设备及其附属设施安装

5.1 设备安装布局

专用线共有区间5个，其中弱场区间3个，七里镇—李漳河无区间设备。本次升级在黄陵、黄陵西、七里镇、李漳河和二号井需安装光纤直放站近端机5台，远端机23台，和光纤、漏泄电缆等形成星型无线通信网络（图1），其通信方式是车站信号通过耦合器耦合，进入近端机，经过光电转换，传输至光缆，远端机接收到光信号后，转换为电信号，并进行放大，通过天线向外覆盖，传输到隧道内，使处于隧道内的机车台和手持台有较好的接收效果，同时将机车发出的反向信号通过天线接收并放大后，由光缆发回近端机，再由近端机转换后传回车站电台，实现车站与隧道内的机车之间的异频半双工通讯。区间光纤直放站远端机布置安装如下：

①黄陵—黄陵西：原有中继器6台，其中黄陵方向3台，黄陵西方向3台；②黄陵西—七里镇：原有中继器10台，其中黄陵西方向6台，七里镇方向4台；③七里镇—李漳河：没有区间设备；④李漳河—二号井：原有中继器7台，其中李漳河方向5台，二号井方向2台。

5.2 直放站远端机的电源及地线

①直放站远端机的电源。光纤直放站远端机使用AC220V交流电源供电，并安装12V/24Ah蓄电池作为备用电源。远端机交流电源使用既有贯通线引接设备，没有贯通线的从相邻中继房接引，接引电力电缆采用2*10mm2交联直埋电缆，电力电缆随光缆同沟敷设或随漏缆吊挂，在远端机机柜内安装防雷配电箱、隔离变压器、多用插座，交流电源利旧。②直放站地线。本次升级的23处光纤直放站远端机工作地和天线防雷地地线采用共用接地体，地线接地电阻≤10Ω，并在机柜内设地线排；远端机射频输出端口安装避雷器，地线接在地线排上，接地电阻必须满足规范要求。

6 光纤直放站组网的优点

①具有宽带、高线性、高质量双向传输的特性，工作稳定，覆盖效果好；②设计和施工更为灵活；③避免了同频干扰，可全向覆盖，干扰少；④单级传输距离长，扩大覆盖范围；⑤可提高增益而不会自激，有利于加大下行信号发射功率；⑥信号传输不受地理条件限制；⑦可智能監控，具有多种监控功能，实现本地或远程监控，可进行遥测、遥调；⑧具有自检功能，具有故障报警和状态参数查询功能；⑨多种监控功能，配置先进软件系统，有利系统进行功能扩展；⑩多种电源供电模式，交流电供电/远供电源供电；{11}设计有防雷，避雷系统；{12}能实现多种方式通信，包括：同频单工、异频单工和异频双工。

7 结束语

光纤直放站是450MHz铁路无线列调通信系统是一种较常采用的弱场强区覆盖设备，它利用光纤作为传输媒介，具有中继传输距离远，信号质量高，稳定性能好等优点，升级方案充分考虑了投资、场强覆盖等多种因素，采用比较成熟、可靠、实用的光纤直放站系统，完全满足黄陵矿业煤炭铁路专用线安全行车需求。

参考文献：

[1]郑州铁路局无线列调用户培训资料.

[2]冯先成.光纤直放站技术[M].北京邮电大学出版社.

[3]中国论文网，铁路光纤直放站系统详解.endprint