地铁控制中心调度大厅专用无线通信系统信号覆盖优化

肖 威

（南宁轨道交通集团有限责任公司，南宁 530029）

1 概述

随着城市的不断发展，地铁线网也在不断扩张，地铁运营指挥的重要性越来越受到重视。专用无线通信系统作为地铁组织运营指挥的重要通讯手段，是为保证地铁安全、高密度、高效运营而建设的话音、数据专用通信系统，为地铁运营的固定用户和移动用户之间的语音和数据信息交换提供可靠的通信手段，对行车安全、提高运营效率和管理水平、改善服务质量提供重要保证。同时，在地铁运营出现异常情况或有线通信出现故障时，亦能迅速提供防灾救援和事故处理等指挥所需要的通信手段。

地铁专用无线通信系统采用800 MHz频段的TETRA数字集群调度系统，由“多基站+直放站”的集群系统形成一个有线、无线相结合的网络，系统根据地铁运行的特点对各基站的覆盖区域进行划分。当系统正常运行时，各基站由设置在控制中心的中心交换设备控制；当基站与中心交换设备通信中断时，系统能以单站集群方式支持单站系统的降级运行。

专用无线通信系统在控制中心调度大厅分别设置行车调度台、环控调度台及维修调度台，各调度员根据角色的不同，实现系统的各项调度台功能，调度台采用有线连接的方式。手持台作为各调度员的备用通信方式，均配置了相同功能的通话组，具有移动性强、操作方便的特点。本文主要针对控制中心调度大厅专用无线通信系统的覆盖方式进行优化，提高该区域内无线覆盖的可靠性。

2 控制中心调度大厅专用无线通信系统信号覆盖及场强分析

2.1 调度大厅专用无线通信系统信号覆盖方式

地铁专用无线通信系统内的基站均配置两个收发信机，每个收发信机有4个信道，系统默认第1个收发信机的第1个信道为控制信道。每个收发信机采用25 kHz信道间隔，不存在同频干扰。地铁控制中心的无线覆盖范围分为设备区和调度区，采用室内吸顶天线，收发天线共用。

单线路运营时：在临近控制中心的车站通信设备房内配置一套直放站近端机，控制中心的通信设备房配置一套远端机，通过光纤将车站的无线基站信号延伸至控制中心，最终由控制中心大楼内的室内天线完成无线信号覆盖。单线路运营时控制中心的无线覆盖方式如图1所示。

图1 单线路运营时控制中心的无线覆盖示意图Fig.1 Schematic diagram of wireless coverage of control center during single line operation

双线路运营时：新增线路的专用无线通信系统在控制中心不需要配置基站，通过两条线路的MSO进行互联互通，在控制中心范围内的新增线路手持台将通过既有线路的无线覆盖设备入网，新增线路的手持台处于漫游状态。

三线路运营时：专用无线通信系统在控制中心通信设备房配置1套无线基站，并在相应线路的设备区安装1套全向吸顶天线，用于覆盖设备区。3号线的MSO作为主站，分别与1、2号线的MSO进行互联互通，在控制中心覆盖范围内的3号线手持台（除四楼设备区外）将通过1号线的无线覆盖设备入网，2、3号线手持台处于漫游状态。三线路运营时控制中心的覆盖方式如图2所示。

2.2 调度大厅专用无线通信系统信号场强分析

根据当前调度大厅的覆盖方式，下面对既有调度大厅的信号覆盖场强进行计算。本次只计算末端天线的场强电平是否满足设计电平要求，如表1所示。

图2 三线路运营时控制中心的无线覆盖示意图Fig.2 Schematic diagram of wireless coverage of control center during three lines operation

表1 末端天线场强值计算Tab.1 Field strength calculation of terminal antenna

由表1的计算可知，调度大厅的场强覆盖能满足设计要求。

3 控制中心调度大厅既有专用无线通信系统覆盖风险分析

随着运营线路的增加，调度大厅内的移动终端用户也不断增加。根据三线路运营时的覆盖方式，当前控制中心调度大厅的专用无线通信系统的信号覆盖存在以下风险。

1）当车站基站覆盖范围内有7个及以上的移动终端用户（含手持台、车载台、车站电台）同时建立呼叫时，在此基站覆盖范围下的移动终端用户会出现信道资源占满，用户需要排队等候信道资源的现象。

2）当车站基站出现故障，以单收发信机运行时，有3个及以上的移动终端用户（含手持台、车载台、车站电台）同时建立呼叫，在此基站覆盖范围下的移动终端用户会出现信道资源占满，用户需要排队等候信道资源的现象。

3）当车站基站或直放站出现整体故障时，导致覆盖范围内无集群网络信号，将影响控制中心所有移动终端用户的使用。

4）当1号线与3号线的MSO互联互通发生故障时，将影响控制中心覆盖范围内所有2、3号线手持台的使用（除四楼设备区外）。

4 控制中心调度大厅专用无线通信系统信号覆盖优化及分析

4.1 控制中心调度大厅专用无线通信系统信号覆盖方式改造

通过对控制中心3号线MSO下的无线基站覆盖方式进行改造，增加一个二功分器，将基站输出的射频信号一分为二，一路对四楼设备区进行无线信号覆盖，新增一路无线覆盖信号至调度大厅，采用室内吸顶天线。改造后控制中心的覆盖方式如图3所示。

4.2 控制中心调度大厅3号线基站覆盖场强分析

根据改造后调度大厅的覆盖方式，下面对调度大厅的3号线基站输出信号覆盖场强进行计算，分析场强电平是否满足设计电平要求，如表2所示。

由表2的计算可知，控制中心调度大厅的3号线基站输出场强覆盖能满足设计要求。

4.3 改造后控制中心调度大厅覆盖方式优点

调度大厅作为专用无线通信系统的重点覆盖区域，通过在控制中心调度大厅内增加3号线专用无线通信系统的信号源，覆盖方式优点如下。

1）冗余覆盖：通过改造，当调度大厅内任何一个覆盖源的设备出现故障（1号线车站无线基站或直放站故障；控制中心3号线无线基站故障时），都能确保控制中心调度大厅内的手持台可以正常使用；

图3 改造后控制中心的覆盖方式示意图Fig.3 Schematic diagram of coverage mode of the modified control center

表2 3号线基站天线场强值计算Tab.2 Field strength calculation of Line 3 base station antenna

2）用户分担：将控制中心调度大厅内的手持台入网至3号线控制中心的无线基站，减少1号线车站无线基站的终端用户接入数量，合理分配有限的信道资源，避免出现当多个用户同时呼叫导致的信道资源不足的情况；

3）减少影响：当1号线与3号线的MSO互联互通发生故障时，不会对控制中心调度大厅2、3号线手持台的使用产生影响。

5 总结

通过对控制中心专用无线通信系统覆盖方式进行改造，实现对调度大厅内专用无线信号的冗余覆盖，提高该区域无线覆盖的可靠性，由于两个基站使用的频点不一样，不会形成同频干扰；分担部分1号线车站无线基站的终端用户，对有限的信道资源进行合理分配，避免或减少出现信道资源不足的情况；降低互联互通设备故障时对终端用户使用造成的影响，确保地铁运营组织的通信手段满足需要。