車地?zé)o線通信下的車輛基地信號系統(tǒng)應(yīng)用
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摘要：截止目前，軌道交通車輛基地的主流模式是非自動化模式，即非自動化車輛段，但車輛段內(nèi)車地無線通信的覆蓋方式有很多種，每種方式的工藝、成本等差異很大。故文章針對非自動化模式的車輛段，結(jié)合工程實踐，淺談一下車輛段內(nèi)信號車地?zé)o線通信的應(yīng)用，希望為從事軌道交通相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員提供一種參考思路。
關(guān)鍵詞：無線通信；車輛基地；信號
1車輛基地信號系統(tǒng)
車輛基地包含車輛段和停車場，根據(jù)列車日常維護(hù)需求，配置了車輛車載通信信號設(shè)備的維護(hù)、生產(chǎn)、辦公等設(shè)施[1-2]。車輛段/停車場的作業(yè)方式主要是列車的進(jìn)出段場和段場內(nèi)的調(diào)車作業(yè)，與大鐵作業(yè)方式基本相同。在車輛段/停車場，信號系統(tǒng)計算機(jī)聯(lián)鎖與正線信號系統(tǒng)的接口清晰，車輛段/停車場計算機(jī)聯(lián)鎖上位機(jī)直接與ATS分機(jī)接口，傳輸ATS系統(tǒng)所需的車輛段/停車場站場信息。列車在段場內(nèi)的正常運行模式為限制人工駕駛模式，在此模式下，車載ATP限制列車在某一固定的速度下運行，司機(jī)則根據(jù)調(diào)度命令和地面信號顯示駕駛列車。若列車運行超過該固定限速時，則車載ATP設(shè)備對列車實施緊急制動，迫使列車停車。列車運行的安全則由聯(lián)鎖設(shè)備、ATP車載設(shè)備、調(diào)度人員和司機(jī)共同保證。車載信號設(shè)備上電自檢無誤后，通過轉(zhuǎn)換區(qū)段前的輪徑校準(zhǔn)區(qū)段完成輪徑校準(zhǔn)/檢查。列車駛至出入段場線占用轉(zhuǎn)換區(qū)段，ATS對列車編組號進(jìn)行確認(rèn)，并賦予列車車次號，車地通信初始化及列車位置檢測同步完成，列車進(jìn)行篩選并升級至預(yù)設(shè)最高模式，列車可在ATP下的人工駕駛模式或ATO模式駛往正線投入運營。完成運營的列車由正線駛向出入段場線，在轉(zhuǎn)換區(qū)段至移動授權(quán)末端前，司機(jī)通過人工駕駛接管列車，確認(rèn)進(jìn)段場信號開放的情況下由人工駕駛列車進(jìn)入車輛段/停車場。
2車地?zé)o線通信方式
車輛段/停車場內(nèi)車地?zé)o線通信的方式有無線天線方式、漏纜方式、波導(dǎo)管方式。2.1無線天線方式無線天線方式的主要特點：采用無線天線技術(shù)傳輸信息；約200米設(shè)置一個AP點；采用FHSS技術(shù)、DSSS、OFDM技術(shù)[3]；便于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)重疊冗余覆蓋；傳輸介質(zhì)為空氣自然傳播，衰耗相對較大，需考慮不同電磁環(huán)境下的干擾；軌旁設(shè)備簡單，并高度通用模塊化，維修工作量極??；軌旁設(shè)備安裝比較簡單，工程投資相對較少；已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外城市軌道交通線路。2.2波導(dǎo)管方式波導(dǎo)管方式的主要特點：采用泄漏波導(dǎo)方式傳輸信息；采用OFDM技術(shù)，波導(dǎo)管沿線貫通敷設(shè)；具有較寬的帶寬，不僅可傳輸車地雙向連續(xù)數(shù)據(jù)，還可傳輸音頻和視頻信號；每處調(diào)制解調(diào)器雙冗余設(shè)置可控制2段800米的通信單元。即每處無線接入點可控制覆蓋1.6Km的單線線路。如果需要傳輸大量視頻信息，對帶寬要求較高，控制距離會適當(dāng)縮短；波導(dǎo)傳輸方式衰耗小，且衰耗均勻，無反射波、鄰頻干擾、傳輸死區(qū)等情況；軌旁調(diào)制解調(diào)器與波導(dǎo)、車載調(diào)制解調(diào)器與天線之間的距離都有嚴(yán)格的要求，安裝精度要求高；在不斷的開發(fā)、完善、定型中。2.3漏纜方式漏纜方式的特點：采用漏泄電纜方式傳輸信息；場強(qiáng)覆蓋效果均勻；可提供較寬的帶寬，可傳輸車地雙向連續(xù)數(shù)據(jù)及音頻、視頻信號；軌旁控制單元在無中間放大情況下一般可控制400米左右的漏泄電纜。如果根據(jù)對最低需要的帶寬，控制距離還可延長；漏纜方式傳輸速率高，傳輸衰耗小，但漏纜價格較貴，工程投資較大；漏纜敷設(shè)的安裝要求較苛刻，施工安裝較復(fù)雜；在不斷的開發(fā)、完善、定型中。
3車地通信傳輸方式的分析
通過對上述三種車地通信方式特點的介紹，現(xiàn)對上述三種方式進(jìn)行如下分析。3.1性能分析漏纜和波導(dǎo)管在傳輸特性、衰減特性、抗干擾等方面優(yōu)于無線天線。線天線是無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋最常用的一種方式，也是應(yīng)用較早的。天線的最大優(yōu)點是覆蓋范圍廣，所以室外覆蓋基本都采用無線天線覆蓋方式。對于軌道交通車輛基地來說，無線天線方式更容易實現(xiàn)對段場及岔區(qū)的無線覆蓋。但是無線天線是使用開放式的傳播方式，其抵抗同頻干擾的能力為三者中最弱。3.2成本分析漏纜和波導(dǎo)管的成本價格比無線天線高很多。漏纜和波導(dǎo)管設(shè)計和生產(chǎn)工藝相對復(fù)雜，且均需貫通股道敷設(shè)，費用均較高。而無線天線是使用開放式的傳播方式，在車輛段停車場布點較少，成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于漏纜和波導(dǎo)管。3.3安裝條件分析無線天線的安裝條件比漏纜和波導(dǎo)管寬松。漏纜和波導(dǎo)管均要安裝于軌旁或隧道壁或隧道頂部，安裝位置必須與車載天線位置對應(yīng)且要保證和車站天線的距離幾乎不變，其安裝精度要求較高。實際安裝時，需要用激光測距儀和激光角度尺不斷進(jìn)行測試和修正。波導(dǎo)管和漏纜為全線路貫通式安裝，全線各區(qū)段幾乎均需具備同樣的安裝條件，施工安裝較復(fù)雜，安裝要求苛刻，安裝精度較高。相比而言，采用無線天線安裝條件則更為靈活，只要在需安裝天線的范圍內(nèi)滿足條件即可。同時，由于無線天線的安裝精度要求不高，安裝位置在設(shè)計里程左右的幾米甚至數(shù)十米的范圍內(nèi)均可調(diào)整，所以，無線天線的軌旁安裝條件更易于被滿足。3.4調(diào)試維護(hù)方面分析波導(dǎo)管、漏纜安裝完成后需進(jìn)行回聲測試、傳輸測試后再進(jìn)行車地傳輸測試。無線天線可直接進(jìn)行車地傳輸測試，調(diào)試工作量較小。波導(dǎo)管、漏纜在運營維護(hù)過程中表面和內(nèi)部維護(hù)量較大，需解決好防水，熱脹冷縮，防止沙塵侵入和污物覆蓋等問題。波導(dǎo)管、漏纜表面的鹽分、金屬顆粒、水分和油污也會增加傳輸衰減，如果安裝在隧道底部，則維護(hù)工作量將會增加。而無線天線采用的全密封式設(shè)計，天線本身基本無需維護(hù)。
4結(jié)語
綜上所述，車輛段/停車場的非移動閉塞的信號系統(tǒng)對傳輸特性、干擾問題等要求較正線低，且段場多為開放型空間、電磁環(huán)境相對正線而言較單一、純凈，鑒于無線天線在軌旁安裝及維護(hù)等方面好于波導(dǎo)管和漏纜，因此，通過綜合考慮，在車輛段/停車場信號系統(tǒng)車地?zé)o線通信應(yīng)用上，在滿足功能需求及安裝條件，可以優(yōu)先考慮無線天線覆蓋方式。
參考文獻(xiàn)：
[1]GB50157-2013地鐵設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2014.
[2]GB50458-2008跨座式單軌交通設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2009.
[3]張輝,曹麗娜.現(xiàn)代通信原理與技術(shù)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2008.7.
作者:陳冠群 單位:重慶市軌道交通設(shè)計研究院有限責(zé)任公司
