波導(dǎo)管在地鐵信號系統(tǒng)中應(yīng)用技術(shù)案例探究

任海東

【摘要】? ? 隨著當(dāng)前城市交通壓力的不斷加大，為了進一步提升人們的出行安全性和穩(wěn)定性，地鐵已經(jīng)成為了軌道交通建設(shè)中的重點，與此同時也成為了直接影響人們出行生活的重要工程，因此本文便是建立在地鐵信號系統(tǒng)建設(shè)的角度，通過對波導(dǎo)管技術(shù)進行分析，來提升地鐵信號系統(tǒng)的規(guī)劃穩(wěn)定性，闡述了波導(dǎo)管技術(shù)的相關(guān)概念，分析了在信號系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用方式，論述了系統(tǒng)設(shè)備的技術(shù)調(diào)試方式以及優(yōu)化方法，意在通過文章論述能夠進一步提升波導(dǎo)管技術(shù)體系的應(yīng)用價值，打造完善穩(wěn)定的地鐵信號系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】? ? 波導(dǎo)管技術(shù)? ? 地鐵信號系統(tǒng)? ? 應(yīng)用探究

當(dāng)前微波導(dǎo)管是地鐵信號系統(tǒng)建設(shè)中的主要技術(shù)體系之一，在當(dāng)前的地鐵架構(gòu)內(nèi)，具有較強的應(yīng)用優(yōu)勢，能夠通過雙向傳輸實現(xiàn)基礎(chǔ)的信號和數(shù)據(jù)傳播，是一種性能較好的傳輸媒介，波導(dǎo)管技術(shù)的應(yīng)用拓寬了原本的地鐵信號傳輸頻帶，同時能夠有效減少數(shù)據(jù)和信息的損耗，進一步提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃?，因此分析波?dǎo)管技術(shù)的實際理論概念以及應(yīng)用方式，以優(yōu)化地鐵傳輸質(zhì)量為目的落實措施分析，不僅是本文論述的重點，也是進一步強化地鐵信號系統(tǒng)運行性能的關(guān)鍵研究課題。

一、基礎(chǔ)理論綜述

1.1波導(dǎo)管的基礎(chǔ)概述

波導(dǎo)管是一種內(nèi)壁光潔的空心狀態(tài)金屬導(dǎo)管，當(dāng)前也存在在導(dǎo)管內(nèi)部敷設(shè)金屬材料的非金屬導(dǎo)管[1]，該導(dǎo)管的主要應(yīng)用目的是實現(xiàn)對超高頻電磁波的高效傳輸，利用波導(dǎo)管能夠進一步減少脈沖信號在傳輸過程中產(chǎn)生的損耗，可以確保數(shù)據(jù)信號無損耗的傳輸至目的地，針對當(dāng)前的應(yīng)用情況來看，通常波導(dǎo)管的類型涵蓋了圓形、矩形、雷達波導(dǎo)管以及光纖波導(dǎo)管等多種形態(tài)。在應(yīng)用過程中能夠進一步拓寬原有的傳輸頻帶寬?？梢缘挚雇獠啃盘栆约半姶挪ǖ母蓴_，具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，通常來講需要在波導(dǎo)管的附近設(shè)置無線接收裝置，能夠?qū)⒉▽?dǎo)管運行過程中輻射出的信號進行收集和處理。這些配套設(shè)施涉及到了同軸電纜、漏隙波導(dǎo)管、無線接入設(shè)備、波導(dǎo)管連接器、雙面法蘭以及末端負載等結(jié)構(gòu)。

1.2波導(dǎo)管和信號系統(tǒng)的聯(lián)系

針對當(dāng)前的軌道交通系統(tǒng)信號傳輸結(jié)構(gòu)設(shè)計需求來看，進一步確保數(shù)據(jù)信號的傳輸穩(wěn)定性和可靠性是關(guān)鍵，與此同時還需要傳輸系統(tǒng)具備極強的抗干擾能力，那么建立在當(dāng)前的應(yīng)用需求角度，落實波導(dǎo)管應(yīng)用技術(shù)研發(fā)是核心的話題，經(jīng)過基礎(chǔ)研究之后發(fā)現(xiàn)漏隙波導(dǎo)管不僅能夠在列車上進行信號傳輸，也可以在當(dāng)前干擾因素較多的城市軌道交通系統(tǒng)中進行無線信號傳輸。其傳播范圍較廣，且具有較強的穩(wěn)定性和抗干擾能力，波導(dǎo)管的內(nèi)部呈中空狀態(tài)，波導(dǎo)管朝向車輛天線的方向，利用等相間隔的方式開設(shè)長三厘米寬兩厘米的窄縫，確保能夠使車載信息沿著波導(dǎo)管的裂縫向外界進行均勻輻射[2]，只要按照合適的位置進行布設(shè)，在配置無線接收器便能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無中斷處理和接收。當(dāng)前以法國為主的西方國家已經(jīng)具備了較為成熟的波導(dǎo)管數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)體系，通過耦合單元同軸電纜來實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)備的連接，利用縫波導(dǎo)管作為信號傳輸?shù)幕A(chǔ)媒介，不僅能夠提升傳輸?shù)挠行?，也可以確保后期使用過程中不受外界環(huán)境干擾，這種傳輸體系在多項創(chuàng)新和改革之后，當(dāng)前已經(jīng)具備了極強的應(yīng)用價值。

二、波導(dǎo)管技術(shù)在信號系統(tǒng)中的應(yīng)用方式

當(dāng)前國內(nèi)波導(dǎo)管傳輸技術(shù)在信號控制體系中的技術(shù)分支較多，通常來講在地鐵信號傳輸中以CBTC技術(shù)為主，其應(yīng)用原理如圖1所示[3]，在當(dāng)前的城市軌道交通設(shè)計中的應(yīng)用價值和應(yīng)用范圍較為廣泛。

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述

在當(dāng)前的新型地鐵工程規(guī)劃的過程中，為了進一步實現(xiàn)對交通的遠程控制，必須要確保數(shù)據(jù)傳輸具有穩(wěn)定性和安全性，與此同時，信號傳輸系統(tǒng)以及通信系統(tǒng)，也是提升地鐵運行質(zhì)量的重要體系與人們的出行安全和整體的交通線路規(guī)劃也有一定的聯(lián)系，因此在當(dāng)前波導(dǎo)管技術(shù)應(yīng)用于地鐵通信系統(tǒng)中后，必須要確保符合信號系統(tǒng)建設(shè)的相關(guān)需求，利用波導(dǎo)管技術(shù)進行遠程傳輸，能夠提升通信技術(shù)的實際應(yīng)用質(zhì)量，同時可以建立在原有技術(shù)體系的基礎(chǔ)上實現(xiàn)通信系統(tǒng)的技術(shù)研發(fā)。結(jié)合圖1可知，在波導(dǎo)管技術(shù)應(yīng)用于地鐵信號系統(tǒng)建設(shè)的過程中，控制中心會利用光纖骨干網(wǎng)和車站之間實現(xiàn)通信聯(lián)系，軌旁的TRE箱將利用耦合單元將信息傳輸至波導(dǎo)管，再傳送至車載信號設(shè)備中，整體的信號通信附屬設(shè)備涉及到了區(qū)域控制器、連鎖和aTS系統(tǒng)、線路控制器以及車載atp系統(tǒng)，這其中，波導(dǎo)管主要負責(zé)與車載atp子系統(tǒng)進行連接，實現(xiàn)命令以及狀態(tài)信息的傳輸和發(fā)布。

2.2波導(dǎo)管的布設(shè)方法

在當(dāng)前的地鐵信號系統(tǒng)規(guī)劃過程中，波導(dǎo)管的選擇通常以裂縫波導(dǎo)管以及普通波導(dǎo)管為主，需要根據(jù)不同的工況條件進行有機選擇，也可以進行組合布設(shè)，波導(dǎo)管的連接方法，也有一定的差異性。當(dāng)前較為流行的連接方式，以無線天線法為主，它是較為常見的，在列車運行期間能夠?qū)崿F(xiàn)智能控制。與此同時，還需要結(jié)合實際的列車運行需求，進行布設(shè)環(huán)境和方法的優(yōu)化。必須要堅持合理配置，信號穩(wěn)定，覆蓋率強，傳輸質(zhì)量優(yōu)的原則?？梢酝ㄟ^降低無線天線接入的數(shù)量來控制成本，同時要確保波導(dǎo)管末端連接質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，避免后期的更換以及維修，影響整體系統(tǒng)的運行。

從基礎(chǔ)的布設(shè)技術(shù)角度來講，首先，允許接入波導(dǎo)管的無線天線數(shù)量需要控制在4根，其長度需要控制在500米左右，為了提升整體設(shè)備的傳輸效率，還需要結(jié)合實際情況進行調(diào)整，同時建立在工程需求的角度可以適當(dāng)增長波導(dǎo)管的實際長度，并且結(jié)合增長的參數(shù)進行數(shù)據(jù)傳輸效果檢測，避免對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行援a(chǎn)生影響，這種方法通常利用在單線單隧道波導(dǎo)管鋪設(shè)中，有著較強的靈活性。雙線雙軌道的通信導(dǎo)管鋪設(shè)也需要結(jié)合實際情況，靈活的選擇波導(dǎo)管的數(shù)量以及連接方式，為了確保傳輸質(zhì)量得到控制，通常以一段或者三段為主，能夠維持基礎(chǔ)的通訊需求[4]。

2.3波導(dǎo)管的安裝技術(shù)

在進行波導(dǎo)管安裝施工之前，必須要結(jié)合實際的工程平面圖以及放線定位落實綜合分析，可以通過當(dāng)前先進的bim技術(shù)進行立體研究，選擇合適的安裝位置，通常來講隧道、地面都可以作為安裝地點。但是要根據(jù)實際情況做好防護工作，例如防水，防潮，防撞擊碾壓等，安裝的位置必須要維持與列車距離不變，同時漏縫波導(dǎo)管和無線天線之間也要保持30厘米至40厘米左右的距離，確保能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的正常傳輸。在安裝過程中可以利用激光測距儀或者激光角度尺進行參數(shù)和距離的修正，確保能夠滿足實際的安裝需求，為后期的信號傳輸提供穩(wěn)定的條件和環(huán)境。

三、系統(tǒng)設(shè)備的調(diào)試方法

在波導(dǎo)管以及配套設(shè)施安裝之后，還需要結(jié)合實際的需求進行調(diào)試和測驗，確保波導(dǎo)管能夠起到穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸保障，同時也要建立在通信系統(tǒng)以及遠程系統(tǒng)的角度進行多項體系的聯(lián)合測試。首先需要進行傳輸測試，進一步檢查波導(dǎo)管的衰減量參數(shù)，首先需要選擇強度和頻率已知的信號進行接入，確保信號傳輸具有連貫性，在波導(dǎo)管的末端要設(shè)置測量儀器，分析信號的傳輸質(zhì)量和頻率，建立在完整性和全面性的基礎(chǔ)上進行檢測，要檢測所有波導(dǎo)管覆蓋的區(qū)域，結(jié)合其強度計算衰減量，若符合則代表設(shè)備運行狀態(tài)穩(wěn)定，若存在問題，需要及時的查找原因并且進行優(yōu)化。其次要進行回聲測試，回聲測試主要是分析在波導(dǎo)管安裝之后，其中是否存在異物，異物的存在不僅會降低導(dǎo)管自身的質(zhì)量，也會直接影響信號傳輸?shù)耐〞承院头€(wěn)定性，測試的設(shè)備涉及到了故障測試儀、微波檢測裝置[5]，需要事先在波導(dǎo)管系統(tǒng)內(nèi)部接入相關(guān)參數(shù)一致的高頻信號，在另外一端符合標(biāo)準(zhǔn)的測量范圍內(nèi)進行信號捕捉，結(jié)合信號頻率的狀態(tài)分析異物的位置，及時清除并且恢復(fù)波導(dǎo)管的正常狀態(tài)。

四、系統(tǒng)耗損的優(yōu)化方法

4.1管道銜接處的損耗及優(yōu)化分析

在波導(dǎo)管配置的過程中，銜接的部分若存在系節(jié)上的問題并有可能影響傳輸?shù)馁|(zhì)量，因此在落實管道優(yōu)化的過程中，必須要利用同軸電纜進行銜接質(zhì)量的優(yōu)化。通常來講若裂隙管的衰減參數(shù)達到每米0.1DB時，需要通過tgcc配件進行衰減優(yōu)化。另外也需要建立在波導(dǎo)管自身的無限損耗角度進行測量，超出的部分需要結(jié)合每米0.11DB進行標(biāo)準(zhǔn)劃分，若波導(dǎo)管的布設(shè)位置是在隧道的頂部時，則需要利用膨脹螺釘進行懸掛敷設(shè)，若隧道頂管和地鐵的軌道之間的高度有差異時，需要挑選合適的支架，進行軌道平面布置，進一步增強二者之間的平均距離穩(wěn)定性。

4.2同軸線纜耗損及優(yōu)化分析

為了進一步提升不同數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)挠行?，在進行波導(dǎo)管布設(shè)的過程中，必須要確保末端的體系強度，滿足標(biāo)準(zhǔn)，管路的末端配置需要具備額定的功率，并且進行參數(shù)測量，涉及到了多重?zé)o線單元的組合結(jié)構(gòu)，由于同軸電纜自身具有較強的靈活性，能夠有效實現(xiàn)管路中多個分區(qū)的高效連接，但是同軸電纜自身也存在較高的損耗，以每米0.12DB為主，為了避免損耗積累，最終影響信號傳輸?shù)馁|(zhì)量，要進一步減少電纜的實際應(yīng)用長度，同時建立在損耗最大化的角度進行狀態(tài)評估，進一步減少損耗發(fā)生的幾率，在滿足實際的電纜應(yīng)用長度標(biāo)準(zhǔn)時，也能夠進一步控制同軸電纜造成的損耗。

4.3選擇合適波導(dǎo)管進行創(chuàng)新

波導(dǎo)管的選擇以及建設(shè)方式也是直接影響信號傳輸損耗程度的主要因素，因此在前期架構(gòu)系統(tǒng)規(guī)劃的過程中，就需要結(jié)合實際情況制定完善的波導(dǎo)管敷設(shè)方案，結(jié)合實際情況安裝固定支架，利用法蘭盤進行銜接，其間只需要控制在200米，軌道的分叉區(qū)需要和同軸電纜進行連接，并且將連接點定位在波導(dǎo)管的兩側(cè)，確保分散出去的信號，能夠具備通暢的傳輸條件。

五、結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)前地鐵工程已經(jīng)成為了城市軌道交通建設(shè)的重點，而地鐵運行的穩(wěn)定性則依賴于地鐵信號系統(tǒng)的質(zhì)量，當(dāng)前波導(dǎo)管技術(shù)已經(jīng)成為了地鐵信號系統(tǒng)建設(shè)的主要技術(shù)體系之一，在實際應(yīng)用過程中必須要結(jié)合實際情況嚴(yán)格設(shè)置波導(dǎo)管的敷設(shè)方法以及位置，加強對傳輸質(zhì)量的檢測和優(yōu)化，進一步提升波導(dǎo)管技術(shù)的應(yīng)用價值，與此同時也要建立在既有技術(shù)體系的基礎(chǔ)上不斷進行創(chuàng)新，打造新型的波導(dǎo)管應(yīng)用方案，這樣才能夠提升地鐵信號系統(tǒng)的建設(shè)效率和穩(wěn)定性。

參? 考? 文? 獻

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