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摘要：随着科技的不断进步，城市轨道交通中的无线通信系统不仅在通信专业是非常重要的部分，而且在信号专业也是非常关键的部分。将无线通信系统合理地应用到地铁通信中，有效地改善了地铁通信的质量，提高了地铁工程价值。基于此，本文将以长春地铁2号线西湖车辆段信号专业的无线天线的使用为例，着重分析探讨在实际工程中无线天线的使用分析。
关键词：长春地铁；车辆段；无线天线；使用；
1、前言
长春市地铁2号线一期工程，线路西起长春西湖，自西向东沿解放大路、吉林大街、东方广场，主线总长约22.4km，共设车站19座，西湖车辆段1座。
地铁无线通信系统是行车指挥、列车运行、作业指挥、灾害报警和业务联络的最基本保障，是地铁正常运行的关键。因为地铁无线通信系统是一个十分复杂的系统，影响其稳定可靠、安全有效的因素有很多，包括距离、频率、发射功率、数据切换时间、天线高度及场强覆盖等。由于地铁多为封闭式环境，站台、站厅、区间隧道内的各种无线信号几乎均为盲区，信号传播也很容易产生快衰落。为了实现地铁无线系统的良好覆盖，合理的选择无线通信覆盖方式就尤为重要。
2、地铁车辆段的覆盖方式
现常见的无线通信方式包括无线天线模式、漏缆模式及裂缝波导管模式。一般情况车辆段的停车、列检区域多属于长条矩形且立柱密集、顶盖较高、障碍物较多；综合办公、生活区域空间宽阔、障碍物较少。因此，对于小区域和空地形，采用基站和室外天线用于覆盖。但在停车、检修库中由于线路股道较多且密集，同时停放着多列车辆，操作库高度较高、立柱较多且受其顶棚、立柱建筑材料等因素影响对无线信号有一定的屏蔽做用。因此，可以将中继站和室内分布系统添加到停车、检修库，从而可以实现车辆段内的场强覆盖要求。无线天线模式用于长春地铁2号线西湖车辆段。
3、无线天线的使用
无线天线技术已成为我国成熟的无线网络覆盖方法。无线天线技术通过网络重叠冗余覆盖传输信息；传输介质为空气，抗干扰能力差；设备简单，高度通用模块化，后期使用维修工作量极小。无线天线的最大优点是覆盖范围广。
3.1、天线的选取原则：主要根据现场实际情况，天线布放位置和天线型号特点合理选取使用室分天线。常用的天线型号及适用场地如下：全向吸顶天线：主要应用于平层，地下停车场等覆盖；定向吸顶天线：主要应用于对信号覆盖方向性要求较强区域，且板状天线无法安装的位置；定向板状天线：主要应用于电梯内，或对信号覆盖方向性要求较强区域，或施工困难区域；对数周期天线：主要应用于电梯内。
3.2、室分器件选取原则：根据实际情况，合理选取室分连接器件。常用室分器件有：功分器：主要有两个功率分配器，三个功率分配器和四个功率分配器；耦合器：主要有6dBm耦合器，10dBm耦合器，15dBm耦合器，20dBm耦合器，25dBm耦合器，30dBm耦合器，40dBm耦合器；合路器：双频合路器，三频合路器，四频合路器；电桥：200W电桥主要应用于机房主设备连接；负载：200W负载主要应用于机房主设备连接。
3.3、天线布放原则：根据室内分布建设中小功率，多天线的建设原则，在天线布放过程中需要结合现场建筑结构的实际情况及覆盖效果合理布放天线。覆盖范围内较为开阔，基本在视距范围内，应减少天线的数量，并且可以根据覆盖要求可以合理增加天线功率。覆盖区域是一个隔离型空间，应采用多天线、低功耗模式。天线位置设置应充分考虑建筑物特点，保以确保良好的室内覆盖并便于控制信号泄漏。
3.4、馈线使用原则：常用的有1/2馈线和7/8馈线，在馈线使用上应遵守以下原则：天线与馈线应匹配连接；主馈线应尽可能使用7/8馈线；7/8馈线应用于功率不足或30米以上的长馈线；支路末端、干放的输入端应尽可能使用1/2馈线；根据链路预算，在信源功率未充分利用的情况下，原则上不使用7/8馈线。
3.5、天线布放原则中具体天线间距需要根据现场情况和室分链路预算，计算出符合现场的天线间距。主要依据ITU－R建议P.1238提出室内适用的传播模型，这种传播模型为：Lpath=20lgf+30lgd-28db，其中f：频率（Hz），d：距离（m）及边缘场强=天线口输入功率+天线增益− Lpath−墙体损耗-人体损耗的公式。长春地铁2号线车辆段的链路预算图如下：
根据长春地铁车辆段停车列检库和咽喉区的库内柱体较为密集，考虑采用部署室内分布系统来进行库内的覆盖。RRU设备部署一组A/B网络并将它们作为信号源馈送到室内分布系统。RRU的布放位置定在列检库东北部，用吸顶天线覆盖库区，沿途使用1/2和7/8馈线经过功分完成信号送达。室分天线覆盖范围可控，与北侧的试车线和南侧的6号线列检库距离较远，可避免干扰。
4、无线天线与漏缆、波导管的对比分析
无线天线的特点是其覆盖区域信号分布是不均匀的，但由于WLAN接收机动态范围比较大，只要空间衰减在一定范围内，无论信号强度如何，都可以满足服务要求。在天线直接覆盖的区域，穿透力强、障碍物影响小；存在AP间切换，切换时间短，不需要人工干预，服务不受影响；总宽带是单AP宽带的n倍，可以根据服务要求增加AP的数量。没有信道冲突问题，信道使用效率高，保证了有效信道的宽带。无线天线的部署非常容易，对施工人员要求低，一致性容易保证，完全可以根据业务需求决定AP的部署密度，安装后的调试工作量小。
泄漏电缆的特性是在其部署区域范围内的信号均匀，但是由于每个信号的均匀泄漏，每个点处的平均信号强度很小。因此，在使用漏缆的情况下，诸如如柱、隔板、墙壁等的障碍物对信号具有更大的影响。所以，在使用中要确保漏缆与无线终端（STA）之间没有任何障碍物。漏缆不存在切换问题，可以在覆盖区域无缝漫游；所有用户共享单个AP的宽带，并且多个用户可能导致性能显著下降。多用户抢占信道导致信道冲突，致使净流量减少。漏缆通常比较粗，转弯半径比较大，遇到穿墙、拐弯、分支就会给施工带来困难，现场切割和制作，对施工人员要求高，工程质量不好保证。后期维护需要做好防水、防潮、防尘、防污等问题。漏缆仅适用于某些环境，例如隧道。
波导管是一种中空的的金属导管，可传输超高频电磁波，并呈现电路中高通滤波器的特性：允许高于截止频率的信号通过，而低于截止频率的信号则被阻止或衰减。波导方法具有传输频带宽、传输损耗小、无反射波、无领频干扰、无传输死区等情况。波导管的安装要求高且精度高，并且要求与列车的无线天线之间的距离保持不变，安装过程中，需要激光测距仪和激光角度尺不断进行复测和修整，以满足技术要求。波导管方式还在不断开发、改进和完善中。
漏缆和波导管的成本价格远高于无线天线，且设计、生产工艺复杂，施工难度大，维护和修理成本高。由于在施工中均要贯通股道敷设，并对安装地点、施工作业人员技术水平要求较高，所以施工成本高。无线天线具有低成本、底损耗、高可靠性强的无源元件，故障率低、无需电源、安装方便，对施工人员技术水平要求低。天线空间覆盖的范围大、距离远，在车辆段的布点少，所以无线天线的成本远低于漏缆和波导管。
5、结束语
依据长春地铁2号线车辆段现场施工环境、地质条件、投资金额、设计要求，通过综合对比分析采用无线天线方式应最适宜。以上所述观点并不代表所有地铁车辆段都适用于无线天线方式，不同工程项目应依据其工程特点、设计要求、投资金额、功能需求、安装条件、施工环境等因素结合不同无线通信方式的特点综合考虑进行方案优选。
参考文献
[1]兰明.浅析地铁建设中的民用通信系统[J].科技信息，2010.
[2]刘为苹，汪署明.南宁地铁1号线无线场强改造[J].现代城市轨道交通，2011.
[3]张怡.地铁通信的无线系统覆盖和网络优化[J].中国新通信，2013.
[4]陈冠群.车地无线通信在车辆基地信号系统上的应用[A].信息通信，2017.
[5]邱奎，徐行，肖培龙.波导管技术在地铁信号系统中的应用.铁道通信信号，2008
论文作者:崔慧
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第02期
论文发表时间:2019/5/6
标签：天线论文; 地铁论文; 波导管论文; 信号论文; 耦合器论文; 车辆论文; 长春论文; 《工程管理前沿》2019年第02期论文;