鄭麗娜

（鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300251）

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漏泄同軸電纜在敞開段CBTC系統(tǒng)中的應(yīng)用

鄭麗娜

（鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300251）

由于漏泄同軸電纜具有場(chǎng)強(qiáng)覆蓋好，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，近幾年在城市軌道交通的CBTC系統(tǒng)中得到應(yīng)用，但漏泄同軸電纜在國(guó)內(nèi)敞開段（地面及高架站）CBTC系統(tǒng)中卻無應(yīng)用。從漏泄同軸電纜路徑損耗、不同地段漏泄同軸電纜的安裝方式等方面介紹漏泄同軸電纜在天津地鐵3號(hào)線敞開段CBTC系統(tǒng)中的應(yīng)用。

漏泄同軸電纜；基于通信的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)；車地通信系統(tǒng)

漏泄同軸電纜（以下簡(jiǎn)稱漏纜）具有傳輸特性和衰減性能好的特點(diǎn)，且無線場(chǎng)強(qiáng)覆蓋均勻，目前已經(jīng)在深圳及天津地鐵信號(hào)系統(tǒng)中得到應(yīng)用，但是其地面及高架站仍使用天線的方式。為了與城市景觀規(guī)劃保持一致，天津地鐵3號(hào)線要求在敞開段（含高架段）也采用敷設(shè)漏纜方式實(shí)現(xiàn)無線信號(hào)覆蓋，敞開段線路情況比較復(fù)雜，漏纜的設(shè)置及安裝也比較復(fù)雜，下面從幾個(gè)典型地段來分析和介紹漏纜的設(shè)置和安裝方式。

1　CBTC系統(tǒng)與漏纜

基于通信的列車控制系統(tǒng)（CBTC）通過列車與地面間連續(xù)的雙向通信，實(shí)時(shí)提供列車的位置及速度等信息，動(dòng)態(tài)地控制列車運(yùn)行。天津地鐵3號(hào)線正線涵蓋地下站、高架站及地面站，為了滿足與城市景觀規(guī)劃保持一致的需求，天津地鐵3號(hào)線CBTC系統(tǒng)（采用龐巴迪公司CITYFLO 650信號(hào)系統(tǒng)）全線采用沿軌道分布的Radiax漏纜系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車地通信無線信號(hào)覆蓋，車地?zé)o線通信網(wǎng)絡(luò)是基于ISM的2.4 G開放頻段。同時(shí)為滿足漏纜在軌旁敷設(shè)的需求及車地通信的質(zhì)量，地下段與敞開段（含高架段）軌旁漏纜采用的敷設(shè)方式及車載天線設(shè)備安裝位置均不相同。

2　漏纜的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

漏纜信號(hào)覆蓋均勻，使用頻率寬，場(chǎng)強(qiáng)輻射均勻穩(wěn)定，抗壓，抗擴(kuò)張強(qiáng)度好。由于其良好的傳輸特性和衰減特性，最大傳輸距離可達(dá)600 m，從而提高了無線傳輸?shù)倪B續(xù)性和可靠性，因此漏纜在地下隧道內(nèi)比較常用。但由于室外部分線路比較復(fù)雜，漏纜在室外的設(shè)置及安裝方式比較復(fù)雜，因此，室外部分通常仍采用傳統(tǒng)無線電臺(tái)方式。通過對(duì)室外漏纜的設(shè)置及安裝方式的研究和實(shí)踐，天津地鐵3號(hào)線敞開段也采用漏纜作為CBTC系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)，既保證信號(hào)的傳輸、覆蓋更加均勻，而且最大程度降低了外部無線信號(hào)的干擾，同時(shí)也達(dá)到了美觀性的需求。

3　敞開段漏纜損耗計(jì)算及安裝方案

3.1漏纜損耗計(jì)算

使用信號(hào)耦合器將軌旁網(wǎng)絡(luò)無線組件（WNRA）定位在漏纜區(qū)段的中心，相對(duì)于WNRA放置在漏纜末端的結(jié)構(gòu)來說，這樣的結(jié)構(gòu)使每對(duì)WNRA之間的距離會(huì)平均增加，減少了WNRA的數(shù)量。因此以下計(jì)算方式以WNRA定位在漏纜中心為原則進(jìn)行計(jì)算。

由于機(jī)車臺(tái)動(dòng)態(tài)接收靈敏度為-103 dBm，考慮10 dB的系統(tǒng)余量、8 dB的衰落儲(chǔ)備，實(shí)際應(yīng)用中機(jī)車臺(tái)接收機(jī)處最低接收電平按-85 dB計(jì)算。為保證機(jī)車臺(tái)接收信息的質(zhì)量，需滿足以下公式要求：

天津地鐵3號(hào)線采用Andrew公司的 RCT6型漏纜，饋線采用其公司的AVA6、FJS4型饋線，其參數(shù)如下：

Pr：軌旁無線電臺(tái)組件輸出功率，為20 dBm；

α：漏纜傳輸損耗參數(shù)，為-4.8 dB/100 m；

α1：AVA6饋線損耗參數(shù)，為-4.798 dB/100 m；

α2：FJS4饋線損耗參數(shù)，為-20 dB/100 m；

L1：輸出功率分配器單個(gè)回路中AVA6饋線的長(zhǎng)度；

L2：輸出功率分配器單個(gè)回路中FJS4饋線長(zhǎng)度；

Lc：漏纜95%出現(xiàn)概率的耦合損耗，為-63 dB；

K1：四輸出功率分配器的單體損耗，為-6.5 dB；

K2：車載天線損耗，為-1.5 dB；

K3：工程損耗，經(jīng)驗(yàn)值為-10 dB。

根據(jù)天津地鐵3號(hào)線敞開段的幾個(gè)特殊地段分別進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下。

1）交叉渡線區(qū)段

對(duì)在道岔區(qū)域和三軌從一端轉(zhuǎn)變到另一端的區(qū)域，漏纜安裝需要頻繁的被截?cái)啵瑧?yīng)單獨(dú)設(shè)立WNRA或采用跳線方式過軌安裝。需要在三軌切換和漏纜傳輸信號(hào)頻率切換處布置更多的信標(biāo)，以確保系統(tǒng)的位置誤差最小。在個(gè)別地段線路左右兩側(cè)都安裝“三軌”的情況下（如圖1所示），將漏纜設(shè)置在距“三軌”1 m左右（精確數(shù)據(jù)將通過詳細(xì)的計(jì)算得出）、距線路中心至少1 100 mm處的空間范圍內(nèi)。此外，該布置方式要求列車左右兩邊都安裝天線。

交叉渡線區(qū)段漏纜及饋線布置如圖1所示。

L≤（20+85-63-22.799）×100/4.8=400 m

因此，圖1中渡線部分的漏纜長(zhǎng)度是滿足信號(hào)傳輸要求的。

2）大學(xué)城站（高架站）

M=-4.798×107/100+（-20×20-20×2）/100-6.5-1.5-10=27.53 dB

L=（20+85-63-27.53）×100/4.8=238 m

因此，站臺(tái)部分采用的漏纜長(zhǎng)度是滿足信號(hào)傳輸要求的，如圖2所示。

3.2漏纜室外安裝的原則

在選擇漏纜安裝位置時(shí)，著重考慮以下幾條基本原則和問題：

目前還沒有特效藥物進(jìn)行ASF疫病的治療，也沒有研究出有效的滅活疫苗以及弱毒疫苗，但是相關(guān)畜牧專家對(duì)于該方面的研究并沒有停止。在通過滅活疫苗進(jìn)行ASF疫病的防控中，其使用結(jié)果不理想，而且減毒株疫苗的使用還可以導(dǎo)致ASFV慢性感染等問題的發(fā)生，對(duì)于該區(qū)域的豬養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)也會(huì)造成非常嚴(yán)重的影響。

1）系統(tǒng)功能性：從漏纜至車載天線的信號(hào)傳輸效果；

2）漏纜損壞的風(fēng)險(xiǎn)：該安裝位置是否會(huì)提高漏纜被損壞及水浸的風(fēng)險(xiǎn)；

3）抗干擾性：RF干擾源、高壓電源、是否有其他電力設(shè)備或纜線橫穿漏纜敷設(shè)；

4）安裝的經(jīng)濟(jì)性及美觀性：采用經(jīng)濟(jì)、合理的安裝方式，在滿足功能性要求、便于維護(hù)的前提下，視覺上的美觀性也是重要考量標(biāo)準(zhǔn)之一。

3.3敞開段漏纜安裝方案

本項(xiàng)目每列車共需4個(gè)漏纜天線（每套車載ATC分別有2個(gè)漏纜天線，其中1個(gè)車載漏纜天線用于地下段漏纜信號(hào)接收）。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，漏纜天線的下底面距軌面300～800 mm，漏纜天線的中心線距車體中心線1 100 mm，漏纜天線發(fā)射面的周圍600 mm范圍內(nèi)不能有障礙物阻擋，同時(shí)要保證從天線中心點(diǎn)，發(fā)射范圍沿70°角而劃定的圓錐形面內(nèi)不能有阻擋。

由于漏纜應(yīng)遠(yuǎn)離三軌和高壓電源線1 m距離，同時(shí)漏纜需安裝在車載TWC天線的視角內(nèi)（70°），因此，漏纜離車載TWC天線的距離應(yīng)在2 m范圍之內(nèi)。結(jié)合天津地鐵3號(hào)線的應(yīng)用，敞開段漏纜的敷設(shè)主要有以下幾種情況。

1）高架車站站臺(tái)區(qū)域漏纜的敷設(shè)方式

站臺(tái)區(qū)域的漏纜安裝在上、下行站臺(tái)板下，站臺(tái)板底面邊緣距側(cè)面墻體約600 mm，漏纜應(yīng)沿貼近站臺(tái)板底面的側(cè)墻敷設(shè)。將漏纜在吊夾上安裝時(shí)，漏纜的凸紋應(yīng)水平朝向線路外側(cè)，使漏纜輻射方向水平朝向線路內(nèi)側(cè)。注意避開站臺(tái)安全門安裝門框。

此安裝方式可以減少由于維護(hù)作業(yè)而對(duì)漏纜產(chǎn)生可能的機(jī)械損壞；避免漏纜被踩踏；站臺(tái)區(qū)域內(nèi)的漏纜安裝在滿足技術(shù)要求的同時(shí)，安裝更美觀。

2）單線線路外側(cè)漏纜的敷設(shè)方式

對(duì)于地面碎石和轉(zhuǎn)換軌的無岔區(qū)段，需要在線路外側(cè)安裝漏纜，漏纜安裝位置在三軌的對(duì)立面。漏纜采用吊索安裝方式，沿線路外側(cè)每隔一定距離安裝一根固定鋼索的立柱，漏纜吊裝高度距軌面為85±5 cm，考慮到設(shè)備限界及車載天線接收漏纜角度及距離，漏纜距線路中心應(yīng)在1.9～2.2 m之間。漏纜上的凸紋應(yīng)水平朝向線路外側(cè)，使漏纜輻射方向水平朝向線路內(nèi)側(cè)。

高架整體道床區(qū)段，在線路外側(cè)設(shè)有聲屏障或欄桿，據(jù)線路中心約1.8～2 m。此段漏纜利用聲屏障立柱固定吊索對(duì)漏纜進(jìn)行吊裝，漏纜吊裝高度距軌面90±5 cm。漏纜上的凸紋應(yīng)水平朝向線路外側(cè)，使漏纜輻射方向水平朝向線路內(nèi)側(cè)。

3）雙線線路有岔區(qū)地段兩側(cè)敷設(shè)漏纜方式

對(duì)于高架交叉渡線區(qū)段，將短吊夾在疏散平臺(tái)下的“工”字鐵上打孔進(jìn)行安裝，安裝時(shí)與動(dòng)照等專業(yè)在疏散平臺(tái)下吊敷的電纜需保持一定距離，滿足與強(qiáng)電電纜的間距要求。同時(shí)由于在道岔區(qū)域，漏纜的安裝需要頻繁的被截?cái)?，因此，需單?dú)設(shè)立WNRA或采用跳線方式過軌安裝。安裝方式如圖3所示。

4）雙線線路無岔區(qū)段兩線間敷設(shè)漏纜方式

除上述特殊區(qū)段外，敞開段區(qū)間及車輛段停車場(chǎng)停車列檢庫內(nèi)的漏纜可沿上下行線路中間敷設(shè)，可以用一根漏纜覆蓋兩個(gè)軌道；漏纜的安裝高度滿足從3.6 m線間距到5.0 m線間距的轉(zhuǎn)換，漏纜須安裝在與車載天線之間無遮擋物的位置，此外，漏纜還應(yīng)保證距離三軌和高壓設(shè)備1 m，因此漏纜距離軌面的最大高度不會(huì)超過1 300 mm。確定采用吊索方式安裝漏纜，漏纜吊裝高度距軌面130±5 cm。漏纜上的凸紋應(yīng)垂直于軌面向上，使漏纜輻射方向垂直于軌面向下。WNRA箱也可以布置在漏纜下方，WNRA能直接通過FSJ4跳線連接漏纜，從而避免了使用安裝難度更大的AVA6線。

4　結(jié)語

在國(guó)內(nèi)首條敞開段采用漏纜設(shè)計(jì)的地鐵線路天津地鐵3號(hào)線工程中，漏纜的安裝滿足CBTC系統(tǒng)對(duì)無線信號(hào)的要求，信號(hào)傳輸效果好，抗干擾性強(qiáng)，也滿足與城市規(guī)劃一致性的需求。目前，國(guó)內(nèi)正對(duì)采用漏纜作為傳輸介質(zhì)的LTE技術(shù)在地鐵CBTC系統(tǒng)中應(yīng)用進(jìn)行研究，因此對(duì)今后漏纜的實(shí)際應(yīng)用也有可參考的價(jià)值。

［1］中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T15875-1995漏泄電纜無線通信系統(tǒng)總規(guī)范［S］. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

［2］李晉，付嵩.CBTC無線傳輸方式性能分析及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試［J］.現(xiàn)代城市軌道交通，2011（3）：8-11.

［3］林海香，董昱.無線CBTC系統(tǒng)車地通信方案研究［J］.蘭州交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，29（6）：124-128.

Because the leaky coaxial cable has good fi eld intensity coverage and strong anti-interference features， it has been used in CBTC systems for urban rail transit in recent years， but it is never used in metro ground and elevated sections in China. From the path loss of leaky coaxial cables and installation modes in different sections， the paper introduces the application of leaky coaxial cables in the CBTC system for ground and elevated sections of Tianjin metro line 3.

leaky coaxial cable； CBTC； train-wayside communication （TWC）

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.02.023

2015-12-19）