漏泄同軸電纜在敞開段CBTC系統(tǒng)中的應用

鄭麗娜

（鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300251）

?

漏泄同軸電纜在敞開段CBTC系統(tǒng)中的應用

鄭麗娜

（鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300251）

由于漏泄同軸電纜具有場強覆蓋好，抗干擾能力強的特點，近幾年在城市軌道交通的CBTC系統(tǒng)中得到應用，但漏泄同軸電纜在國內敞開段（地面及高架站）CBTC系統(tǒng)中卻無應用。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號線敞開段CBTC系統(tǒng)中的應用。

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

漏泄同軸電纜（以下簡稱漏纜）具有傳輸特性和衰減性能好的特點，且無線場強覆蓋均勻，目前已經在深圳及天津地鐵信號系統(tǒng)中得到應用，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號線要求在敞開段（含高架段）也采用敷設漏纜方式實現(xiàn)無線信號覆蓋，敞開段線路情況比較復雜，漏纜的設置及安裝也比較復雜，下面從幾個典型地段來分析和介紹漏纜的設置和安裝方式。

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，實時提供列車的位置及速度等信息，動態(tài)地控制列車運行。天津地鐵3號線正線涵蓋地下站、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號線CBTC系統(tǒng)（采用龐巴迪公司CITYFLO 650信號系統(tǒng)）全線采用沿軌道分布的Radiax漏纜系統(tǒng)，實現(xiàn)車地通信無線信號覆蓋，車地無線通信網(wǎng)絡是基于ISM的2.4 G開放頻段。同時為滿足漏纜在軌旁敷設的需求及車地通信的質量，地下段與敞開段（含高架段）軌旁漏纜采用的敷設方式及車載天線設備安裝位置均不相同。

2　漏纜的特點及優(yōu)勢

漏纜信號覆蓋均勻，使用頻率寬，場強輻射均勻穩(wěn)定，抗壓，抗擴張強度好。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比較常用。但由于室外部分線路比較復雜，漏纜在室外的設置及安裝方式比較復雜，因此，室外部分通常仍采用傳統(tǒng)無線電臺方式。通過對室外漏纜的設置及安裝方式的研究和實踐，天津地鐵3號線敞開段也采用漏纜作為CBTC系統(tǒng)的傳輸介質，既保證信號的傳輸、覆蓋更加均勻，而且最大程度降低了外部無線信號的干擾，同時也達到了美觀性的需求。

3　敞開段漏纜損耗計算及安裝方案

3.1漏纜損耗計算

使用信號耦合器將軌旁網(wǎng)絡無線組件（WNRA）定位在漏纜區(qū)段的中心，相對于WNRA放置在漏纜末端的結構來說，這樣的結構使每對WNRA之間的距離會平均增加，減少了WNRA的數(shù)量。因此以下計算方式以WNRA定位在漏纜中心為原則進行計算。

由于機車臺動態(tài)接收靈敏度為-103 dBm，考慮10 dB的系統(tǒng)余量、8 dB的衰落儲備，實際應用中機車臺接收機處最低接收電平按-85 dB計算。為保證機車臺接收信息的質量，需滿足以下公式要求：

天津地鐵3號線采用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回路中AVA6饋線的長度；

L2：輸出功率分配器單個回路中FJS4饋線長度；

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，經驗值為-10 dB。

根據(jù)天津地鐵3號線敞開段的幾個特殊地段分別進行計算，計算結果如下。

1）交叉渡線區(qū)段

對在道岔區(qū)域和三軌從一端轉變到另一端的區(qū)域，漏纜安裝需要頻繁的被截斷，應單獨設立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頻率切換處布置更多的信標，以確保系統(tǒng)的位置誤差最小。在個別地段線路左右兩側都安裝“三軌”的情況下（如圖1所示），將漏纜設置在距“三軌”1 m左右（精確數(shù)據(jù)將通過詳細的計算得出）、距線路中心至少1 100 mm處的空間范圍內。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度是滿足信號傳輸要求的。

2）大學城站（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，站臺部分采用的漏纜長度是滿足信號傳輸要求的，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，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，但是相關畜牧專家對于該方面的研究并沒有停止。在通過滅活疫苗進行ASF疫病的防控中，其使用結果不理想，而且減毒株疫苗的使用還可以導致ASFV慢性感染等問題的發(fā)生，對于該區(qū)域的豬養(yǎng)殖產業(yè)也會造成非常嚴重的影響。

1）系統(tǒng)功能性：從漏纜至車載天線的信號傳輸效果；

2）漏纜損壞的風險：該安裝位置是否會提高漏纜被損壞及水浸的風險；

3）抗干擾性：RF干擾源、高壓電源、是否有其他電力設備或纜線橫穿漏纜敷設；

4）安裝的經濟性及美觀性：采用經濟、合理的安裝方式，在滿足功能性要求、便于維護的前提下，視覺上的美觀性也是重要考量標準之一。

3.3敞開段漏纜安裝方案

本項目每列車共需4個漏纜天線（每套車載ATC分別有2個漏纜天線，其中1個車載漏纜天線用于地下段漏纜信號接收）。根據(jù)現(xiàn)場條件，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范圍內不能有障礙物阻擋，同時要保證從天線中心點，發(fā)射范圍沿70°角而劃定的圓錐形面內不能有阻擋。

由于漏纜應遠離三軌和高壓電源線1 m距離，同時漏纜需安裝在車載TWC天線的視角內（70°），因此，漏纜離車載TWC天線的距離應在2 m范圍之內。結合天津地鐵3號線的應用，敞開段漏纜的敷設主要有以下幾種情況。

1）高架車站站臺區(qū)域漏纜的敷設方式

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

此安裝方式可以減少由于維護作業(yè)而對漏纜產生可能的機械損壞；避免漏纜被踩踏；站臺區(qū)域內的漏纜安裝在滿足技術要求的同時，安裝更美觀。

2）單線線路外側漏纜的敷設方式

對于地面碎石和轉換軌的無岔區(qū)段，需要在線路外側安裝漏纜，漏纜安裝位置在三軌的對立面。漏纜采用吊索安裝方式，沿線路外側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，漏纜距線路中心應在1.9～2.2 m之間。漏纜上的凸紋應水平朝向線路外側，使漏纜輻射方向水平朝向線路內側。

高架整體道床區(qū)段，在線路外側設有聲屏障或欄桿，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漏纜進行吊裝，漏纜吊裝高度距軌面90±5 cm。漏纜上的凸紋應水平朝向線路外側，使漏纜輻射方向水平朝向線路內側。

3）雙線線路有岔區(qū)地段兩側敷設漏纜方式

對于高架交叉渡線區(qū)段，將短吊夾在疏散平臺下的“工”字鐵上打孔進行安裝，安裝時與動照等專業(yè)在疏散平臺下吊敷的電纜需保持一定距離，滿足與強電電纜的間距要求。同時由于在道岔區(qū)域，漏纜的安裝需要頻繁的被截斷，因此，需單獨設立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)間及車輛段停車場停車列檢庫內的漏纜可沿上下行線路中間敷設，可以用一根漏纜覆蓋兩個軌道；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，漏纜還應保證距離三軌和高壓設備1 m，因此漏纜距離軌面的最大高度不會超過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　結語

在國內首條敞開段采用漏纜設計的地鐵線路天津地鐵3號線工程中，漏纜的安裝滿足CBTC系統(tǒng)對無線信號的要求，信號傳輸效果好，抗干擾性強，也滿足與城市規(guī)劃一致性的需求。目前，國內正對采用漏纜作為傳輸介質的LTE技術在地鐵CBTC系統(tǒng)中應用進行研究，因此對今后漏纜的實際應用也有可參考的價值。

［1］中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T15875-1995漏泄電纜無線通信系統(tǒng)總規(guī)范［S］. 北京：中國標準出版社，2004.

［2］李晉，付嵩.CBTC無線傳輸方式性能分析及現(xiàn)場測試［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］.蘭州交通大學學報，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）