2021年1月
第57卷第1期
铁道通信信号
Railway Signalling&Communication
January2021
范成泽
摘要：阐述了地铁各类无线通信系统的功能及所用技术制式，详细列出了各系统使用的频率；依据各种无线通信系统的运用需求，提出了多条漏泄电缆合并共享的建设方案；明确漏泄电缆的安装位置要求；对隧道中存在的频率干扰进行分析，并提出了应对措施。 关键词：地铁；无线通信；漏泄电缆；资源共用；频率干扰
中图分类号：U284.93文献标识码：A
DOI：10.13879/j.issn.1000-7458.2021-01.20480
Abstract:The functions and technical modes of various radio communication systems for metro are summarized along with the frequencies used by those systems.According to the operating requirements of those radio communication systems,a construction plan for sharing multiple leaky cables is proposed and the requirements of installation position of leaky cables are also specified. Furthermore,the frequency interferences in tunnel are analyzed and the corresponding solution is put forward.
Key words:Metro；Radio communication；Leaky cable；Resource sharing；Radio frequency interference
近几年，地铁已成为各大城市最重要的基础设施，有利地缓解了大城市中心区交通过于拥挤的状态，提高了市民出行效率和乘坐舒适性。地铁无线通信涉及到列车控制信息、列车状态、客服信息传送、生产调度通信、公安消防通信、以及公众移动通信等，是保障地铁运输组织生产安全、高效、乘客体验便捷舒适的必不可少的组成部分。因此，在地铁隧道有限的空间内如何设计漏泄电缆实现无线信号覆盖，既满足各系统的应用需求，又相互不造成干扰，是地铁无线通信设计的难点。本文将对漏泄电缆敷设需求、敷设方案以及工程中需要注意的干扰问题进行阐述。
1漏泄电缆敷设需求
地铁中隧道区间的无线信号覆盖可采用天线或漏泄同轴电缆2种方式来实现。漏泄同轴电缆场强覆盖分布均衡、连续，且受外界环境影响小；其优点
范成泽：中铁通信信号勘測设计院有限公司高级工程师
100036北京
收稿日期：2020-10-15是场强沿漏泄同轴电缆呈带状分布，可实现整条隧道区间场强无缝覆盖⑴；缺点是造价高，施工难度大。如果采用天线方式，虽然其造价低，安装方便，但信号波动大，网络质量无法保障。因此，无线通信系统一般采用在上、下行隧道分别敷设漏泄电缆的方式实现无线信号覆盖。地铁中一般包括以下无线通信系统。
1.1专用无线通信系统
专用无线通信系统是保障行车安全、提高运输效率、改善服务质量的重要手段；同时，当运营中发生异常情况或有线通信出现故障时，能为快速提供防灾救援和事故处理指挥等提供所需的通信手段。
从目前的无线集通信技术来看，满足城市轨道交通专用无线通信功能的制式主要有：TETRA、B-Tr
unC等。TETRA是欧洲通信标准协会制定的窄带数字集通信系统，可以同时提供调度指挥、数据传输和电话服务。B-TrunC系列标准是由中国宽带集（B-TrunC）产业联盟组织制定的、基于TD-LTE系统的专网宽带集系统标准，在保
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证兼容LTE数据业务的基础上，通过增设调度控制中心设备来提供语音集基本业务和补充业务，以及多媒体集调度等宽带集业务功能。基于LTE的B-TrunC调度系统已经成为中国地铁专用无线通信系统的发展方向。
1.2车地无线综合承载系统
车地无线通信综合承载系统是一个基于无线宽带技术的数据、语音传输系统；系统采用A/B双网冗余组网，综合承载CBTC列车运行控制、列车紧急文本、列车运行状态监测、列车视频监控、乘客信息系统（PIS）视频等业务。
目前适用于车地无线通信综合承载系统的主要技术有WLAN,WiMAX和TD-LTE。相对于目前应用的WLAN、WiMAX设备，TD-LTE在抗外界干扰能力和高速移动性能方面，具有明显的优势，不仅满足C
BTC系统及PIS车地之间的双向通信需求，而且各项性能均优于WLAN和WiMAX 技术；此外，基于LTE的B-TrunC调度系统是中国地铁专用无线通信系统的发展方向。因此，从提供高性能、综合利用及技术前瞻性的系统角度考虑，工程中一般推荐采用TD-LTE技术。
TD-LTE技术在隧道区间采用RRU+漏泄同轴电缆方式实现无线覆盖。区间覆盖可采用单漏缆和双漏缆2种方式。双漏缆方式具有高可靠性和高安全性的特点，即当其中一条漏缆出现故障时，另外一条漏缆仍可以正常提供业务，降低了单点故障对业务的影响。另外双漏缆部署，按双流方式实现MIMO发射分集和空间复用，可以有效提高信道的容量⑵。因此，工程一般使用双漏缆方案。
1.3公安无线通信系统
公安无线通信系统是为了加强地铁日常治安管理，并且确保各车站范围内出现重大案情、治安事件时，公安局和公安公共交通安全总队各级公安指挥人员能够对现场各警务人员进行统一的指挥调度。
公安无线通信系统目前主要为350MHz模拟集网，根据公安相关文件要求，公安无线通信网后续建设将采用350MHz频段的PDT数字集体制组网。
1.4政务（消防）无线引入系统
无线政务专网覆盖公安、消防、应急指挥、城管、园林、水务等各政府部门，主要应用于政务、公共
安全、社会管理、应急通信等领域。无线政务网还可以作为在灾害情况下对轨道交通进行指挥的应急系统。
目前在多个城市已经建成了1.4GHz TD-LTE 无线政务宽带集系统，并在大型运动赛事、突发公共安全事件等重大事件中发挥重要作用。
1.5公网无线引入系统
公网无线引入系统是民用移动通信服务在地铁地下区域的延伸，系统通过将各运营商移动通信信号延伸到轨道交通地下空间，实现地下区域无线信号覆盖。其中，各运营商的设置由运营商考虑。
公网无线引入工程需要覆盖的信号应包括运营商的所有2G/3G/4G/5G移动信号，所以要求公网无线引入系统是一个“全覆盖、无缝、宽频段、能提供多业务”的无线信号引入及覆盖工程。应考虑引入的无线信号包括：中国移动GSM/DCS、TD-SCDMA、TD-LTE和5G；中国联通GSM、WCDMA、LTE 和5G；中国电信CDMA800.LTE和5G。
运营商信号较多，需分别经POI合成为宽频段、多系统信号，然后分成相应的路数输出到隧道相应的漏泄电缆。公网无线引入漏泄同轴电缆射频信号辐射可采用2种方式：一是上下行信号同缆传输；
二是上下行信号分缆传输31o同缆方式比分缆方式节省二分之一的漏泄电缆，但存在严重的干扰问题。当采用同缆方式时，上行和下行信号之间的干扰无法彻底隔离，特别是在功率较大的情况下，各系统还会产生严重的互调干扰。根据国内外轨道交通的实践经验，为克服同缆方式中存在的严重干扰问题，最好采用分缆传输方式。因此，在民用无线引入工程中，为保证对用户提供优质的服务，推荐采用漏泄同轴电缆分缆传输方式。
根据上述分析，地铁各无线通信系统在一条隧道（上行或下行，不包括站台区段）中对漏泄电缆的需求见表1。考虑到隧道内敷设漏泄电缆空间有限，并应节约投资，需要对各无线通信系统的漏泄电缆进行合并，即通过在前端增加PO1合路平台，将相关信号合入同一套天馈系统进行共用。
2漏泄电缆共用敷设方案
2.1共用原则
1）应考虑系统间相互干扰问题，包括互调干扰、杂散干扰和阻塞干扰。
台历打孔机
2）遵循用途相近、频段相近的无线通信系统共用漏泄电缆原则。
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表1地铁各无线通信系统漏泄电缆需求
序号无线通信系统名称技术制式频率/MHz漏缆数量/条共享后漏缆数量/条
专用无线通信系统TETRA806-821/851-8661
11
B-TrunC1785-18052
2车地无线综合承载系统TD-LTE1785-180521 3公安无线通信系统PDT351-356/361-3651
4政务无线引人系统TD-LTE1447-146711 5消防无线引入系统TD-LTE-1
GSM885-909/930-9541
DCS1710-1735/1805-18301
中国移动TD-SCDMA2010-20251
TDD-LTE1885-1915&2320-2370&2635-26552
5G2515-2675&4800-49002
GSM909-915/954-9601
6公网无线引入系统WCDMA1940-1980/2130-217016中国联通FDD-LTE1735-1765/1830-18602
TDD-LTE2300-23202
旋挖钻机工法网5G3500-36002
CDMA800821-835/866-8801
中国电信LTE1765-1785/1860-1880&.1920-1940/2110-1302
5G3400-35002
小计289
2.2各系统共用方案
2.2.1专用无线通信系统与车地无线综合承载系统
专用无线通信系统和车地无线综合承载系统均为保障地铁正常生产和指挥所必需的地铁专用无线通信系统。从表1可知，2个系统频率相近，而B-TrunC是基于TD-LTE系统的专网宽带集系统，因此，采用TD-LTE的车地无线综合承载系统可以共享TETRA设置的1条漏泄电缆，即可构成双缆系统叫
2.2.2公安无线通信系统与政务无线引入系统
公安无线通信系统与政务（消防）无线引入系统主要用于公共安全和社会管理。从表1可知，2个系统所用频率相近，因此可以共用1条漏泄电缆。2.2.3公网无线引入系统
从表1可以看出，引入地铁的运营商移动通信系统多达13种，频率从800MHz到3600MHz。为减小系统间相互干扰，并考虑漏泄电缆在不同频段的性能指标，3家运营商的2G/3G/4G系统共用2条漏泄电缆；而5G所用频率均较高，并且为了发挥5G高传输速率的特点，3家运营商的5G系统考虑采用4T4R方案，共用4条漏泄电缆。因此，公网无线引入系统共用6条漏泄电缆。2.3方案比较
原地铁无线通信系统设计方案需要28条漏泄电缆，为保证干扰隔离度并采用MIMO方式的需要，各漏泄电缆之间应保持一定的空间距离，因此隧道内无法满足28条漏泄电缆的敷设。经过整合，9条漏泄电缆即可满足需求，解决了敷设空间不够的问题，同时节约了工程投资，减少了维护工作量。然而，整合后由于漏泄电缆在不同频段的传输损耗指标不同，需要对漏泄电缆进行特殊定制；而且由于增加了POI设备，系统额外增加了4dB以上的损耗，缩小了单台设备的覆盖范围。
3漏泄电缆安装位置要求
首先，隧道中漏泄电缆安装位置应符合安装限界的要求。针对区间众多的漏泄电缆、安装支架，以及区间设备（RRU、直放站、配线架等），必须了解本线建筑限界要求，严格遵守不同车型、不同线路区段（平直或弯曲）对应的限界规定。根据《地铁设计规范》（GB50157-2013） 5.4.1条，漏泄电缆及其支架与设备限界应保持不小于50mm的安全间隙t5]o
其次，根据使用对象确定漏泄电缆敷设高度。
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例如，用于地铁生产、指挥的专用无线通信系统和 车地无线综合承载系统，其天线位于车顶，为避免
由于车体阻挡而增加传播损耗，其漏泄电缆安装位 置应接近车顶；而公网无线引入系统用户为乘客， 因此其漏泄电缆安装位置应接近车窗⑹。
最后，还应考虑系统间干扰隔离度及采用
头笼
芯模
汽车半轴套管MIMO 方式时漏泄电缆间的距离要求。根据相关研 究结论，最低频率为800 MHz 的2条泄漏电缆考虑 必须达到的干扰隔离距离为0.35 m ⑺；同时，采用
MIMO 技术要求达到的隔离距离为3〜4入，对应车
地无线综合承载系统(1785 MHz)为
0. 50—0. 67 m ，公网4G 的频率也是1800 MHz 左右， 因此隔离距离要求与此相近；公网5G 最低频率为
2515 MHz，则隔离距离要求为0.36〜0.48 m 。因此
在地铁隧道空间内，漏泄电缆之间的空间距离应尽
量能够达到0.50 m，至少要达到0.35 m 。由于地铁 隧道空间有限，单侧无法提供满足隔离距离的全部
空间，因此应考虑在隧道两侧均安装漏泄电缆。
4频率干扰分析及措施
4.1干扰源分析
地铁车地无线综合承载系统LTE-M 使用的Band
59频段为1785-1805 MHz，共计20MHz 频谱资源。
Band 59频段所处位置特殊，位于移动运营商Band 3 频段(上行 1710—1785 MHz/下行 1805—1880 MHz)
FDD 系统的上、下行隔离带上，如图1所示。
图1 LTE M 与运营商网络间干扰示意图
中国电侑Band59频段屮国移动
FDD-LTE U j-TD-LTE 无线网络
IX ： 1800 Fir
1765
目前，运营商对1800 MHz 频段使用情况 如下：
1) 中国移动使用1805〜1830 MHz 频带作为
其DCS 无线网络的下行链路，与Band59频段上界 之间无隔离保护带。
2) 中国电信使用1765〜1785 MHz 频带作为其
LTE FDD 无线网络的上行链路，与Band59频段下
界之间无隔离保护带。
4.2措施
车地无线综合承载系统LTE-M 承载着CBTC
地铁列车运行控制及调度指挥业务，其重要性不言 而喻。为了确保LTE-M 不受公众运营商无线网络 的杂散、阻塞和互调干扰，应满足以下需求：①确
保承载两个系统的泄漏电缆相互空间距离满足安装 位置要求，并尽量增大间距；②严格把控所用
设备的带外抑制、杂散发射、互调产物符合国家相 关标准要求；③对公网引入的上述频段信号应设置
5 MHz 以上的保护间隔；④如需调整发射功率，必 须先进行测试验证，保证不会对其他系统造成干扰
后方可实施；⑤如果开通后仍存在干扰，则需运营
商调整频率配置或加装滤波器来满足实际隔离 需求。
5结语
随着新技术的应用，漏泄电缆在不同频段的传输
损耗指标可以得到更好的均衡，因此在后续实践 中，还可进一步研究公网5G 与公网4G 、公安无线 通信系统设置的漏泄电缆合设的方案，进一步节约
建设资源，缓解地下区间设备安装空间紧张的情 况，并减轻未来运营维护工作。同时随着5G 频谱 新的规划，还需要相应调整漏泄电缆的合设方案。
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