（深圳市地铁集团有限公司建设总部，广东深圳518026）
摘要：城市轨道交通专用无线通信系统对运营人员至关重要。本文从系统功能、架构等方面介绍了使用在深圳地铁11号线的海能达TETRA数字集群系统。并研究了区间、站台、站厅等不同场地的场强覆盖问题。
关键词：TETRA、系统功能、架构、场强覆盖
1.前言
深圳地铁11号线专用无线通信系统采用海能达公司生产TETRA数字集群系统。本文将重点对11号线专用无线通信系统进行分析介绍，并重点研究其场强覆盖方案。
2 专用无线通信系统概述
TETRA专用无线通信系统是为保证轨道交通交通安全、高密度、高效运营而建设的话音、数据无线通信系统，为运营的固定用户（控制中心/车辆段、车站值班员）和移动用户（列车司机、防灾人员、维修人员）之间的语音和数据信息交换提供可靠的通信手段，对行车安全提供重要保证。
3 系统构成
3.1 子系统构成
按功能划分，深圳地铁11号线专用无线通信系统由以下子系统组成：
（1）行车调度无线通信子系统。
（2）车辆段/停车场无线通信子系统。
（3）维修调度无线子系统。
（4）环控调度无线通信子系统。
3.2 系统配置及网络结构
深圳地铁11号线TETRA系统由核心网交换机、集群基站、调度台、固定
台、车载台、手持台、光纤直放站、漏泄电缆等组成。
共设20个基站，18个设置在车站，1个设置在松岗车辆段，1个设置在机场北停车场。基站按照总线型方式连接，每6个基站采用2个10M/100M以太网通道分别连接到主用中心集群交换机和备用中心集群交换机（另设在7号线系统中）。交换机和基站均采用主备冗余方式提高安全性。
4.无线专网场强覆盖研究
4.1 覆盖区域
针对使用人员的不同，深圳地铁11号线专用无线系统分为800M无线TETRA 系统和400M无线PDT数字对讲系统，两个系统分开天馈系统进行无线覆盖。
800M系统场强覆盖范围包括工程车站（站台、站厅、出入口、设备及办公区域、值班室）、车站区间（隧道和地面高架）以及车辆段、停车场、控制中心、主变电所。
400M无线PDT数字对讲系统：场强覆盖范围是地铁沿线各车站站台、站厅、NOCC、车辆段地面整个区域及车站进入运行线路不小于200米范围。
4.2 场强覆盖要求
在满足信噪比的要求下，场强覆盖的地点、时间可靠概率在漏泄同轴电缆区段不小于98%；在天线区段不小于95%。
场强覆盖：下行链路（从基站至手持台）的每载频信号场强，在要求的覆盖区内应满足≥-85dBm。上行链路（从手持台至基站）的每载频信号场强，在要求的覆盖区内应满足≥-90dBm。
4.3 车站及区间场强分析计算
4.3.1 越区切换时半区间覆盖延伸传输损耗
相邻的集群基站A和B，它们覆盖范围之间的重合部分为越区切换的区间。手持台和车载台在这个区间内必须完成越区切换。
TETRA无线通信系统越区切换的时间为5S，11号线地铁列车运行速度为120Km/h，可以计算得到越区切换区间的距离为5×120/3.6=166m。考虑到场强余量的储备，我们取切换区间的距离为200m。
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越区切换区间损耗为：0.025×200=5dBm，则在越区切换区间的半区间覆盖延伸传输损耗为2.5dBm。
4.3.2 漏缆使用区间长度计算
1-5/8” 漏缆和直放站覆盖距离计算
手持台满足100米连续区段内场强无缝连接时间及地点概率为98%的要求的1-5/8” 漏缆区间长度计算方程为：
P-A-B-C=手持台最小接收电平
其中P为基站发射功率，A为分布式损耗；B为漏缆系统损耗；C为附加损耗。
参考11号线相应基站、元器件、漏缆、车辆等的具体参数，根据区间漏缆最大覆盖距离计算参数表，得到L=2081m。即在不加直放站的情况下，车站区间1-5/8”漏缆覆盖的最大距离为2081m。
实际11号线有数个长度超过2081的长大区间，根据直放站的参数，用跟上文相同的方法算出每增加一个直放站，站间覆盖距离可增加2200m。在实际工程中我们据此判断区间增加直放站的位置和数量。
4.3.3 岛式站台区间漏缆覆盖计算
岛式站台的覆盖，通过漏缆覆盖站台区域。
已知：1-5/8”泄漏电缆（2m处）耦合损耗为69dB，传输损耗2.2dB/100m。
大于2m时采用耦合损耗因子公式：=13lgD/2；其中D为漏泄电缆距离手持台的距离，单位为米。
本方案中取D=9，故距离漏泄电缆9m处，耦合损耗因子取值：8.5dB；
根据站台（岛式站）实际有效长度（有安全门）：本方案取150米，站台（宽度方向）上，手持台在最远处（设备间）取9米。
设从1-5/8” 漏缆始端至漏泄电缆150米处漏缆发射功率：P=30dBm；从漏缆起点计算，覆盖站台的部分最长距离为150m(有效长度)。
设150m处手持台距离漏泄电缆9米处信号场强为XdBm，因此有：
X=P-A-B-C
P为手持台发射功率，A为分布系统损耗，B为漏缆系统损耗，C为附加损耗。
带入11号线采用的各元器件参数等，和相关屏蔽损耗取值，得到在基站下行链路方向，站台150m漏缆端口处手持台边缘场强接收电平为-71.4dB，系统要求的最小接收电平为-85dB，场强余量为13.6dB；在手持台上行链路方向，站台150m漏缆断口处站台内手持台边缘场强接收电平为-82.4dB，系统要求的最小接收电平为-90dB，场强余量为7.6dB。
结论：采用的漏泄同轴电缆覆盖方式满足系统在岛式站台覆盖要求。
4.3.4 公共站厅区、出入口、换乘车站和侧式站台场强覆盖计算
地铁站厅一般长约100m，宽约25m，考虑在覆盖大厅的同时须覆盖4个出入口通道纵深约50m。覆盖设计取一个分布天线覆盖半径：50m，在大厅东西两侧各设置1个吸顶式天线，在覆盖站厅的同时可兼顾覆盖出入通道。
站厅无线电波传播主要损耗由自由空间损耗以及各种障碍物阻挡损耗和人体阻挡损耗形成，站厅分布吸顶全向天线增益均为3dBi，天线覆盖半径约50米区域。
根据无线电传输模型，自由空间损耗计算为64.97dB。考虑到大容积站厅人员拥挤，人体阻挡损耗为：基站下行取10dB；手持台上行取5dB；
吸顶天线增益：3dBi；
则站厅及出入口通道手持台边缘场强接收电平计算过程为X=P-A-B-C
P为手持台发射功率，A为分布式系统损耗，B为漏缆系统损耗，C为附加损耗。
根据工程中实际规划的天线分布情况和采用的各元器件参数等，带入相关数据，得到在基站下行链路方向，站台150m漏缆端口处手持台边缘场强接收电平为-64.22dB，系统要求的最小接收电平为-85dB，场强余量为20.78dB；在手持台上行链路方向，站台150m漏缆断口处站台内手持台边缘场强接收电平为-73.22dB，系统要求的最小接收电平为-90dB，场强余量为16.78dB。
5.结论
在合理规划天线和漏泄同轴电缆布放位置和数量的情况下，TETRA系统可以满足在区间、站台、站厅等场所的覆盖要求。后续可以在稳定性、灵敏度、互联互通等方面进一步提升系统性能。
参考文献
[1]奚雯佳.基于TETRA的专用无线通信系统在城市轨道交通中的应用[J].南京邮电大学，2014.
[2]杨秀.城市轨道交通专用无线通信系统线网频率规划[J].铁道通信信号，2011.
论文作者:李阳
论文发表刊物:《科技新时代》2018年9期
论文发表时间:2018/11/16
标签：场强论文; 区间论文; 站台论文; 基站论文; 系统论文; 电平论文; 越区论文; 《科技新时代》2018年9期论文;