波导管在地铁信号系统中应用技术案例

　　摘要：随着城市轨道交通行业的快速发展，传统的公共交通运营服务已日益无法满足人们的出行要求，随着地铁建设的飞速发展，地铁成为人们在城市中出行的重要手段之一。而波导管技术的应用彻底解决了同站台换乘时车地无线通信的干扰问题，本章就重点介绍波导管技术在地铁信号系统中的应用。

　　关键词：地铁信号；系统；波导管；应用

　　1 波导管的工作原理

　　与国家高速铁路信号系统车地无线通信双向传输采用GSM-R模式不同，在地铁信号系统中，多采用定向天线、漏泄电缆和裂缝波导管模式。在上述三种模式中，裂缝波导管模式因其传输频带宽、传输损耗小、可靠性高、抗干扰能力强得到较广泛应用（尤其是在同站台换乘车站）。如2012年底开通运行的上海地铁16号线信号系统车地无线通信双向传输即采用此模式。

　　波导管可分为普通波导管和裂缝波导管两种。普通波导管是一种空心的、内壁十分光洁的金属导管或内敷金属的管子，波导管用来传送超高频电磁波，常见横截面形状有矩形和圆形，通过它的脉冲信号可以以极小的损耗被传送到目的地。波导管内径的大小因所传输信号的波长而异。波导管在电路中呈现高通滤波器的特性：允许截止频率以上的信号通过，而截止频率以下的信号则被阻止或衰减。

　　2 概要的技术特性

　　波导管材质为金属，它被设定成空心架构，内壁十分顺滑。有的这类管路带有非金属的材质，但内侧添加了偏薄的金属层级，传递着超高频情形下的电磁波。运用波导管，能够缩减传递过来的脉冲损耗，实现顺利传递。常见的波导管，包含矩形管路、雷达形态及圆形、光线波导管。

　　车地无线通信时，波导管拓展了常见状态下的频带宽度，能够抵抗干扰。波导管特有的周边区段，可以布设无线架构下的某接收器，以便接纳管路裂痕辐射过来的信号。经处理后，获取可用信息。波导管配有多重无线单元，包含衔接着的接入配件、连接器及末端负载、同轴电缆及添加的双层法兰。地铁运行中，为确保换乘站行车安全，应能慎重规制这一技术。

　　3 搭配适当配件

　　针对各种工况，波导管衔接的途径也有差异。筛选出来的衔接方式，带有最优的适应特性。波导管架构内的配件搭配，应能依据如下的指引：全面覆盖着无线频率、确保信号优良、提升传输路径中的信息质量。设定适当规划，采纳最小范畴的配件耗费，缩减建造成本。保障各类区段末端都预留某一功率，规避频繁的替换某一配件。

　　应注意的是，无线接入之中，最多衔接4个区段的成套波导管。管路初始长度应被设定成450米左右，以便保障顺畅的数值传输，提高传递速率。出于工程需求，管路长度可以拓展至600米。经过查验可知，这种延长并没带来数值传递之中的干扰。这类衔接流程很适宜双线架构内的隧道，能够节省投资。对于双线隧道，应依据地铁特有的真实状态来筛选必备的衔接流程。灵活筛选某一段落内的波导管，确保质地最佳，避免原材浪费。

　　4 后续安装步骤

　　对于地铁工程，应依据测量得来的现场状态，筛选最适宜的安装方位。这类波导管常常被布设在固有的地表，或者隧道顶侧。安装流程中，应当慎重防水，规避水流干扰。若采购了带有裂隙的这种管路，应能保障恒定状态下的天线间隔。从常规看，为确保区段内的最优传输成效，裂隙波导管及搭配着的天线架构，应能维持某一间距。着手安装之时，再次精准运算。具体而言，筛选适宜的安装方位，包含如下位置：

　　4.1 地表固定支架

　　架设固定支架，以便安装这样的波导管。按照场地条件来架设这类支架，调和它的初始高度，确保满足需求。安装步骤之中，间隔3米拟定某一滑动状态下的支架。法兰盘及配套的这类支架，应当拟定最适宜的间距，例如200米。

　　4.2 隧道顶侧位置

　　在隧道固有的顶侧布设这类管路，采纳膨胀螺栓，接近顶侧增添这一支架；在这之后，把波导管衔接在支架之上。着手安装时，筛选的每段管路在贴近墙体的这一侧，都应增添固定态势下的支架。设定4米这样的间隔，增设滑动支架。滑动支架及衔接着的法兰盘，至少间隔200米。波导管彼此也应设定65厘米这一初始间隔，以便节省原材。靠近站台处，波导管固有的尾部配有适当天线，采纳同轴线缆来衔接它们。

　　5 调试成套设备

　　设备安装之后，应当接着调试，保障最优性能，提升原有的通信质量。

　　采纳回声测试，对于管路架构中的各类异物慎重查验，保障管路顺畅。筛选测试仪器，包含微波特性的配套仪器、故障辨识及定位依托的仪器。设定已知参数，接纳传递过来的高频信号。波导管固有的同侧，还应量测各时段的返回信号。这样做，可以判别波导调配的真实状态，辨析异物角度，然后除掉异物。

　　设定传输测试，衡量管路之内的信息衰减。这类量测机理，是在管路之中衔接一个特定频次的、特定强度的接续信号。在管路终端，还要配有成套的某一量测仪器，以便接纳并测定这一信号。传输检测之中，测得信号及初始时段的接入信号，带有某一强度差值。这个差值表明了管路架构中的衰减总量。

　　6 辨别系统损耗

　　6.1 同轴线缆损耗

　　配置某一波导管，为确保各时段的信号传递，波导管固有的末尾信号，应能满足设定出来的体系强度规格，通常设定成20dB。管路末端特有的功率测定，包含细化的多重无线单元、各类组件表征出来的损耗数值。

　　同轴电缆带有灵活的特性，它衔接着管路之中的区段、TRE部分。同轴线缆量测得来的这类损耗常被设定成每米0.12dB。为了缩减总体衰耗，应能缩减配套框架内的线缆长度。初始布设的波导管，应能考量最差状态，拟定15米这一长度。

　　6.2 管段衔接损耗

　　管段必备的衔接配件，包含TGCC，它衔接着细分出来的多个区段，也衔接着同轴线缆。TGCC架构内的无线损耗，常被测定成310dB。对于裂隙管段，这类衰减常会超出每米0.1dB。采纳TGCC必备的配件，以便缩减管段以内的缝隙。若添加了配套的TGCC，则应采购配套的这类电缆，增添总体衰减。

　　没能通过衔接配件的这类管段，起始于初始的某一TGC，终结于某一EL配件。这种情形下，波导管段测得的这类无线耗费，常会超出每米0.11dB。若把管段布设在固有的隧道顶侧，适合采购某一膨胀螺栓，以便悬挂这类管路。隧道顶侧与地铁固有的轨道面，包含差异高度。针对这种状态，筛选各类长度的架设支架，保障轨道平面及布设的管路间隔合格。

　　6.3 筛选运用实例

　　某地铁架构内的信号系统，安装了波导管。从初始的AP侧起始，间隔3米布设某一固定支架。支架衔接着法兰盘这样的配件，间隔应能超出200米。每段管段之间，增添了75厘米这一间隔。轨道分岔区段衔接着同轴线缆，它们被衔接在波导管特有的左右侧，确保分岔区段的信息顺畅。

　　7 结束语

　　通过本文对现行的波导管技术在地铁信号系统应用的研究探讨之后，我们对现代地铁系统的通信技术的运用有一个更好地了解。主要就是波导管技术能够更好地在地铁信号系统中发挥作用，让我们的地铁运行更加安全可靠。相信在未来地铁车地通信技术还会用到很多的先进技术，我们相信，地铁信号系统车地无线通信技术的发展还将有巨大的发展前景。

　　参考文献

　　[1]姚样平.基于离散模型的地铁回流系统分析[J].硅谷.2013（19）：41-58

　　[2]蒋承健.地铁车载信号至车辆的接口功能与管理[J].科技创新与应用.2014（08）：36-43

　　王国强