地铁通信无线系统的覆盖及网络优化

李重良

（中交二公局电务工程有限公司，陕西 西安 710065）

地铁作为一种绿色便捷的出行工具，在缓解交通压力，改善人们出行效率方面效果显著，同时地铁的建设，也推动着周边地区及整个城市的经济发展。而要想确保地铁运行过程中的信息通畅，就离不开地铁无线通信系统。地铁无线覆盖可分为地面与地下两个部分，地面部分主要应用的是地面站的形式；地下部分则是作为重点来研究的。由于地铁无线通信的用户主要处于隧道或地下站厅，因此就需要考虑到隧道通信的特点，加强无线信号的覆盖，以确保地铁通信稳定、安全行车。

1 地铁无线覆盖的特点

地铁在空间构成上比较复杂；同时地铁的人流量大，在不同时段对网络的需求又有着极大的差别。当前，在地铁通信中引入了不止一个运营商，这就造成了网络信号之间的互相干扰，进一步加大了网络覆盖的难度。而且地下空间大小的不一致，也造成了其覆盖方案的较大差别。在地铁无线系统的建设过程中，如果各个运营商都要建设自己的信号系统，那么不仅建设成本过高，而且后期的维护上也会造成困难，且有着繁重的工作量。因此，目前选用的是一套互通的系统，然后不同的运营商如果需要接入业务则可进行租用。地铁无线网络的覆盖中，还要考虑到本身在空间构成上的特殊性。在设计阶段，应当尽量选用无源系统来确保系统的运行稳定，而且也方便后续的维护。同时为了确保车站无线信号的稳定，应当设置独立的微蜂窝系统，并且在机房的设置上，应当尽可能选择站台，并留下充足的扩容空间。

2 地铁无线通信系统的构成

当前来说，TETRA数字集群系统是一种技术上相对成熟，且信号稳定的无线通信系统，在我国地铁通信领域获得到了非常广泛的应用。该系统主要由网络基础设施及移动台构成，其中网络基础设施包括了MSO、基站、调度台等等，各个设备可经过统一的接口接入到传输系统，并由其提供的通道协调运行，充分发挥各部分的功能，保障网络信号通畅；移动台则包括了便携台、固定台、车载台等。两者通过相互作用来实现无线系统的通信功能。该系统可以实现车辆调度人员、运营人员、维护人员及其他管理人员等用户之间的可靠通信，以此确保地铁的通信稳定、安全运行。

3 地铁无线系统的覆盖范围

一般来说，无线通信系统要能够满足不同工作人员所携带的便携式电台以及运行在不同范围内的车载电台的通信信号需要。通过分析地铁的空间结构及运行特点，可以将无线系统的覆盖范围分为以下部分：（1）行车区间线路区域覆盖方式。其中，主要包括了地下隧道、地面空间，为保障信号发送均匀，且无任何识别盲点，此范围内的信号覆盖采用的是漏泄同轴电缆，技术上不仅成熟，而且具有场强均衡，没有驻波场等特点，在隧道、地铁等区域以及人口密集区域运行良好。（2）站厅站台区域覆盖方式。地铁的车站区域涉及到地下车站的所有范围，包括但又不只是站台、站厅等部分。此范围内采用的是室内天线及漏泄电缆有机结合的方式。①站台层：电缆往往布设于站台侧面的隧道内，实现无线信号的覆盖。考虑到某些地区的地铁占地面积比较大，范围广，并且遮蔽物等对信号具有一定的阻挡作用，建议在站台上再设置一套天馈系统对通信信号进行补充，以确保通信质量不受影响。②站厅层：对于公共区域，应用室内天线，对于房屋分布较密集、出入道路等处则有所不同，可应用吸顶天线与射频电缆相结合的方式。（3）车辆段/停车场区域覆盖方式。对该区域的覆盖必须要结合现场实际情况来决定，如果范围较小，且建筑物较为分散，可以通过架设基站与室外天线形式进行覆盖，满足该区域的信号覆盖要求。（4）控制中心区域覆盖方式。如果控制中心范围较大，且建筑物较为密集，可以应用室外铁塔架设天线方式，并且采用全向天线，以满足相应区域对于信号的要求。如果仅是单独矗立的一栋建筑，则既要用到室内天线，还要用到基站，通过两者的有机结合，进行信号覆盖。

4 地铁无线覆盖的方案选择

目前，随着通信技术的飞速发展，以及人们工作、生活中对通信的需要，在地铁通信中移动通信方式已得到了比较广泛的应用，而在方案的实施上有多种选择。相对来看，数字集群有着很大的技术优势，不仅可以进行二次开发，而且还有着较高的通信质量，因此在实际运行中获得了较多的应用。对于基站的选择来说，必须结合现场情况，尤其是站台结构及所用线路的特点来决定。其中，小区方案可以在相应线路中安排多个区域，在车站等处设置信号基站。中区方案则可以选择在停车场等处分别进行信号基站的分布与设置。

比较来说，两种不同的方案都有其特定的优势与缺陷，其中小区方案的运行稳定性要更理想，而且在传输质量上也更为优良，网络构成比较简单易操作，而且最重要的一点是可以采取措施进行统一的管理。中区方案的优势在于，投入成本比较低，而且在网络构成上也比较灵活，能够满足大多数用户的需要，但是不足之处是稳定性较差、传输质量等容易受到影响。同时，一旦接入用户数量突然增加，会出现通信拥堵。如此一来，多数情况下会选择小区方案。此外，在进行网络组建的过程中，为了提高信号传输的可靠性，较多的选用星型连接。

5 地铁无线覆盖的信号中继

在实践中的运行发现，线路区间比较长的地区，往往会出现信号衰减的问题，这就有可能造成车辆行进过程中接收到的信号较弱，通信质量不高，进而影响到车辆的安全行驶，这就需要中继器的设置来确保通信质量。当前，应用较多的解决方法有两种，一种是直放站式，另外一种则是射频干线放大器式。对比来看，前一种方法可以更好的抵御各种噪音的干扰，同时还可以在两个方向上进行发送，其传送距离也更长，因此可用性更强；而后一种方法仅可以在单个方向上进行发送，且传送距离也比较有限，在可用性上不如前一种方法。

6 地铁无线系统网络优化

依据设计方案，地铁无线系统建设完成后，应当对涉及到的范围进行通信测试，以检测是否能够满足实际需要。得到测试结果后，安排专门人员对最终得到的测试数据进行数据分析，做到发现问题解决问题，从而进一步实现网络的优化。尤其是对于部分未满足通信要求的区域，需要采取多种必要措施来改善网络性能。

如果在地铁中的车站等处出现了信号值过大或者过低的情况，则可以对发送功率进行相应的调整，以满足通信需要。该种方法主要应用在不必采取链路调整的结构中，而且比较简便易行。如果通道中的电平强度过大，而房间内的信号又相对比较弱时，可以对相应的耦合器进行调整，以满足通信需要。如果通道两侧的信号相差很大时，可以将当前所采用的四功分器进行调整或替换，以使不同区域的信号趋向稳定。

随着不同运营商的接入，在地铁通信中将出现多种信号共存的情况，因此就要考虑到降低不同信号相互影响，以确保各自的通信质量，这也是网络优化必须解决的一个问题。在目前的无线通信系统中，互调的干扰是属于比较突出的问题，可以通过调整隔离度的方法来予以解决。

7 结语

为缓解城市交通拥堵问题，地铁成为城市交通的重要选择，其对于缓解交通压力具有重要的作用。但是，在地铁的发展过程中，不能忽视地铁无线通信系统的建设。在进行无线覆盖的设计中，应结合地铁在空间方面的构成特点，选择最为科学的设计方案，全力保障系统的稳定性；同时也应尽可能的降低建设成本，提高各类资源的利用率。而且在网络覆盖完成之后，还要通过网络测试，及时发现潜在的问题，进行适当的调整，以确保通信质量不受影响。

参考文献：

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