非洲城际铁路通信系统设计方案

张洪岩+姚金龙+张健

【摘要】随着中国援建非洲政策的不断开展，兴修铁路提升一个地区经济和人流量，无线通信技术在城际铁路上的应用也成为必然。非洲地区相对贫苦需要尽量压缩成本同时满足人们对无线通信质量的要求，因此模拟对讲机广泛应用于交通，运输，制造，建筑，油田，煤矿等行业，在专用通信领域发挥着巨大作用。

【关键词】模拟对讲机 调度通信 车站台 覆盖

一、系统简介

本系统以模拟400MHz信道机通信为基础，通过多二次开实现铁路中心调度员、车站值班员、机车司机相互通信、维修人员手持台之间的相互通信。在通话的功能基础上扩展出一键紧急呼叫功能，使用信令呼叫通信更安全，系统主备同时运行工作更稳定。网管中心接至直放站近端机、CAD服务器、录音服务器，能够查看机器工作状态、录音内容及回放、数据库信息等，具有通信稳定，报警及时，通信安全等特点。

二、项目需求

此项目为满足某非洲地区城际铁路通信需求。实现控制中心调度人员指挥调度各车站值班人员、机车司机，以及紧急情况下紧急呼叫，并支持录音功能。

该对讲机覆盖系统的信号覆盖区域为室外，主要地域为车站及铁路沿线；

系统设计具备2组常规工作频道和2组紧急通信信道，正常通信使用常规工作频道，不互相产生干扰和影响，紧急情况下，机车司机和车站值班员可实现一键紧急呼叫：

采用室外全向天线和射频同轴电缆组成的天馈系统实现无线信号的覆盖，最大限度的保证覆盖范围提高通信质量。

三、系统说明

（一）系统组成说明

基站架设：控制中心基站的射频信号给到近端机，近端机通过光信号给到远端机，远端机在把光信号转换为射频信号连接到全向天线上，实现信号的覆盖。

车站的架设：A集中站包括远端机、车站台、车站台天线、铁塔天线。B非集中站包括车站台、车站台天线。使用集中站的远端机覆盖临近的非集中站信号。

车台的架设：车台安装在列车上，使用沿线的集中站远端机覆盖的信号。

手持台；维修及防灾人员使用，使用沿线的集中站远端机覆盖的信号

紧急报警：当出现紧急情况时，车台、站台可以一键紧急呼叫调度此时呼叫的优先级最高，可以抢断其他普通呼叫。

CAD服務器、录音服务器：控制中心CAD服务器与ATS服务器有通信连接，可以获取列车位置信息，在通过基站发给车台实现位置校核，录音服务器可记录所有的通话内容。

（二）区域覆盖分析

根据本区域的地形地貌，覆盖计算采用Hata模型。其公式为：

式中：

f—工作频率（MHz）

ht—发射天线高度（m）

hr—接收天线高度（m）

a（hr）—接收天线高度修正因子

d—传播距离（km）

K—小区类型的校正因子

C_te5rrain—地形校正因子

OKUMURA—Hata模型中，有关a（hr）和K的参数如下表所示：

Cterrain地形校正因子

具体这个项目中f=400MHz，ht=40m，hr=4m（车台和站台的天线在车顶和屋顶）；hr 1.5（手持台天线的高度），d=5km，采用普通乡镇地形模型，丘陵地区，

可计算出空间损耗L=120.95dB（车台和站台）；L=125.82dB（手持台）

对于直放站远端机下行来说：设备发射功率为8W（39dBm），7/8“馈线长度为100m（损耗1.49dB），接头损耗为1dB，发射天线增益为10dBi，车台、站台天线增益为3.5dBi；手持台增益为2.15dBi。

可计算出到达车台、车站台射频接口的信号强度为：

S=39-1.49-1-120.95+10+3.5=-70.94dBm（车台和站台）

S=39-1.49-1-120.95+10+2.15=-72.29dBm（手持台）

车台、站台、手持台的接收灵敏度为-112dBm，设计余量41dB和39.7dB，完全可以满足接收机良好接收的需要。

对于手持台、车台、站台上行来说：电台发射功率均为5W（36.99dBm），天线增益2.15dBi（手持台）；车台、站台增益3.5dBi，直放站远端机接收天线增益为10dBi，线缆损耗1.49dB，接头损耗1dB。

可计算出到达中继台射频接口的信号强度为：

S=36.99+2.15+10-1.49-1-125.82=-79.17dBm

S=36.99+3.5+10-1.49-1-125.82=-77.82dBm

直放站远端机的接收灵敏度为-110dBm，），设计余量30.83dB（手持台）；车台、站台（32.18 dB），完全可以满足接收机良好接收的需要。

根据地图显示的信息，直放站远端机覆盖可以达到5公里（注：全向天线需要安装在铁塔上确保高度在40米以上）。

四、结论

此方案可满足该非洲城际铁路无线通信需求。endprint