地铁无线直放站系统的技术研究

李石凤

(南京地铁运营有限责任公司，江苏 南京210031)

地铁无线为地铁固定的调度人员和移动的列车司机、车站站务、维修人员提供群组通信，保证列车的正常运行，是地铁通信的关键设备。 地铁无线的场强通过基站和直放站覆盖调度大厅或车辆段空旷区域和长大区间，基站无法满足场强需求，需增加中继放大设备即直放站。 通常区间超过1500m，即需增加直放站。

一、 系统概述

直放站根据位置通常分为近端机和远端机，近端机一般安装机房，远端机在区间或其他空旷区域。 目前地铁使用的直放站品牌有AXCELL 和安德鲁等。 南京地铁S8 使用的是AXCELL 直放站。

直放站的维护保养和故障处理是地铁运营的重要工作。直放站的维保包括常规的清洁保养、标签核对、线缆紧固、备用线路测试、老化部件替换及功能验证、故障处理等。 设备维保需要丰富的设备技术积累和典型故障处理经验，下面从这两方面来研究说明。

二、 技术积累

设备知识的积累主要有两大来源，首先是设备技术文本的消化和吸收；其次是实践即新线跟踪研究等。 以下是S8号直放站设备基础知识和建设期的安装总结介绍。

(一)设备基础

直放站的软硬件知识是设备维保的基础：近端机由光收发模块、1 分6 分路器、6 合1 合路器、双工滤波器、主控板、冗余电源板等组成；远端机由光收发模块、主控板、冗余电源、射频部件组成。 需关注光收发模块的参数：发射功率为5dBm 左右，接收功率不低于- 5dBm；光的下行波长为1310nm，上行波长为1550nm ；独立发光，即一块光模块对应一台远端机。

AXCELL 直放站的管理软件为RMC，可配置直放站、进行光路补偿、监测板件、提示告警等。 近端机的网络口接入传输组干网，通过以太网把各站点与中心网管设备连通。RMC 软件支持串口、网口SSH 协议(端口22)、网口Telnet协议(端口23)；连通后，RMC 自动识别可用的端口，手动设置即可登录直放站。 除RMC 软件，可使用通用的软件如hyper terminal、Putty 软件管理直放站。

(二)设备安装

直放站的远端机安装于区间或空旷地带。 根据区间端机数量，直放站的模式可描述为1 拖2 、1 拖4、1 拖6 等，近端机配置几个光模块即对应几个远端机。 近端机通过30dBm 的耦合器与基站相联，取耦合口的射频信号；近端机与远端机通过区间的8 芯光缆相联；远端机通过二功分器与区间漏缆相联，辐射场强至区间。 直放站漏缆与相连基站漏缆的末端需增加终端负载，吸收多余的信号，避免同频干扰。

远端机的区间位置，由区间长度决定，满足光纤总传输损耗不大于6dBm，正常是上下行区间各一台远端机。 1 拖2模式的远端机位于区间中间点；1 拖4 模式的远端机位于相邻两区间的1/3 处，如A、B、C 站点，B 直放站为1 拖4 模式，B 的远端机必位以B 为起点的BA 区间和BC 区间的1/3 处。

三、 故障分析

直放站故障为三类：链路故障、硬件故障、软件故障，链路故障最多。

(一)链路故障

直放站相关的线缆有光纤、电源线、射频线，其中光纤和电源线故障率高。 光纤故障多为接头或尾纤损坏；电源线路故障多发生于建设期和运营初期，是施工问题导致的。

1.光纤线路故障

直放站的近端机和远端机通过8 芯光缆连接，光模块的光纤接头是较为特殊的SC/APC，APC：8 度倾斜角接触面，常用的都是UPC：弧形接触面。 光路故障主要是线缆破皮或接头不匹配。

光路外皮破损导致光路的接收功率偏低，当低于-5dBm时，系统会提示告警，确定是光路问题。 光路是通过近端机尾纤-8 芯光缆的ODF-远端机熔纤盒-远端机尾纤，分段排查：首先查看近端机尾纤和接头未发现异常，红光笔打光测试，也未发现近端机尾纤有漏光现象；接着通过OTDR 仪测试8 芯光缆，未有大的衰减点；最后检查区间远端机尾纤，发现尾纤外皮有破损，故尾纤在施工需好防护。

光路配线架的接头不匹配，会产生告警。 如运营初期，网管提示车辆段近端机合路器、分路器通信中断告警，查看误码率，近端机光模块误码率2.95%，合路器误码率为10.05%，分路器误码率为10.10%。 测试检查发现直放站的尾纤接头是FC/APC，配线架成端的是FC/UPC，两种接头不匹配，导致光路的误码偏大。 整改重熔ODF 侧8 芯光缆由FC/UPC 更换为FC/APC，查看误码率发现近端机光模块误码率0.12%，合路器误码率为0.00%，分路器误码率为0.01%，网管告警消失。

2.电源线路故障

交流屏两路电源切换后，部分站点直放站对应的交流屏空开(含有漏电保护)会跳断，直放站的对应本机柜空开(不含漏保)未断。 比较典型的是化工园站点电源两路市电切换时，直放站对应的交流屏空开跳断，导致近端机和区间远端机断电。 多次排查测量，发现交流屏接入直放站机柜PDU 的火线和零线的接法与其他站点PDU 的接法相反。

PDU 的火线和零线接反，导致远端机电源防雷器的火线(L)和零线(N)接反，压差正常；当两路市电切换时，零线N的电压短时间大波动，导致交流屏的漏保空开跳断。 调整PDU 的火线和零线的接线后，市电切换时交流屏空开未跳断。 为避免扩大故障影响范围，近端机和远端机的取电在交流屏侧分开。

借鉴此故障，直放站电源线路需关注两点：第一，直放站既有机房设备近端机也有区间设备远端机，特别是高架站点，远端机裸露在室外。 避免区间设备遭雷击或短路时，影响机房内设备的运行，室内设备和室外设备交流屏侧的空开必须分开。 第二，直放站的空开需采用3 联式空开，不建议用2 联式的，远端机电源线本地和机房端都接有防雷器，防雷器有火线、零线、地线，采用3 线电源线。

(二)软件类故障

软件类故障比较常见的是无法登录设备和设置方面的故障。

运营两年后，多个站点出现RMC 无法登录站点直放站的故障，区间场强为-70dBm 左右，终端测试通话正常。 断电重启近端机或远端机，故障可恢复，RMC 可登录。 此类故障多是主控板长时间运行，数据有堵塞现象，为避免此类故障，季度保养时，定期重启，此后此类故障出现的很少。

设置方面的故障都发现于试运营期，主要是射频上下行的设置。 第一种是功放未打开，如大厂站的远端机，调度人员反馈大厂至葛塘区间，司机与行调通话时，司机可听到行调的语音，行调听不到司机的声音。 班组人员测试区间场强，场强大小都在-68dBm 左右，没有低于-110dBm 区域，区间场强是正常的。 通过RMC 进入远端机，查看设置，发现远端机上行功放的设置为“OFF”，常规状态应是“ON”。 上行功放未打开导致司机的语音未上传。 更改为“ON”后，双向测试通话正常。 第二种链路增益设置不合理导致链路饱和告警，如龙池站下行链路饱和度到达预定级别，打开直放站管理，将下行链路衰减增大1dBm，故障恢复。 由于区间长短不一，故上下行的增益设置需根据区间有适当调整。

(三)硬件故障

直放站硬件类故障比较常见是光收发模块、电源模块及远端机柜门的告警。

1.光收发模块故障

光收发模块故障在近端机和远端机侧都有可能发生，近端机故障处理容易，通过“hard repalce ”这个指令更换即可。远端机侧操作麻烦，如高新开发区远端机2 告警，远端机 一般告警—通信出错(errors in the communication)，RMC 登陆远端机，发现光纤单元列表里的信息(温度、接收光功率等)全无；通过RMC 登录近端机查询此远端机的误码率达到17.34%。 手持台终端测试，高新至信息区间2/3 处测试场强在-95db 左右，车载台通话不理想；OTDR 仪测试光路未发现衰耗大断点。 故判定远端机的光收发模块不正常，夜间请点去区间更换光模块，开箱拆换光收发模块，重新设置后告警消失。 远端机的误码率也降低至0.2%，RMC 可以登录远端机，光纤列表的信息也正常显示。

2.远端机柜门告警

远端机为区间户外设备，防水等级为IP66。 若出现柜门告警，需重视，防止户外雨水和灰尘进入远端机内部，导致板件损坏。 车站多个站点出现过柜门告警，告警内容为“door is open”，区间查看，多数柜体紧闭并上锁，外形看无异常。 测试发现两种可能：一是远端机柜门确实打开，未完全贴合关好，需重新开关；二是柜门的检测弹片有松动，这属于误告警类，拨动柜门弹片后再关闭柜门，故障消失。

3.电源模块告警

电源模块告警比较多的是温度告警和单个电源不工作。夏季位于室外区间的远端机电源模块常有温度过高的告警提示，正常至夜间会消失。 远端机工作的环境温度是-25℃～55℃，设备工作正常，温度不超过55℃，此告警可以忽略。近端机和远端机电源模块为冗余配置，当其中一块电源有问题时，设备可正常工作，可等运营结束后更换。 随着运营年限的增加，电源模块故障越来越多，故在维保时需多申购电源模块备件。

四、 总结

直放站维保在地铁运营中是持续性工作，维保人员拥有专业知识基础和丰富的故障经验积累，才能掌握直放站运行的特性，及时判断出故障点及采取相应的措施，并针对相关的特性优化检修措施，修订检修规程。 文章着重梳理直放站施工安装的注意事项和设备的硬件基础，并从链路、硬件、软件三个方面介绍现场发生的故障、对应的排查方法和最终的处理措施，供后续维保和故障处理借鉴。