合肥市轨道交通线网无线通信系统频率的审计

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合肥市轨道交通线网无线通信系统频率的审计

  一、合肥市轨道交通线网建设情况

  1.1 第一轮建设规划

  2008年,合肥市编制完成第一轮建设规划《合肥市城市轨道交通近期建设规划(2009-2016年)》,提出至2016年合肥城市轨道交通建设方案由1号线和2号线组成,形成“十”字形的基本骨架,建设方案线路总长53km。2012年6月,1号线全线开工;2013年2月,2号线潜山路站开工;预计1、2号线分别于2016年和2017年建成通车运营。

  1.2 第二轮建设规划

  2014年,合肥市编制完成第二轮建设规划《合肥市城市轨道交通近期建设规划(2014-2020)》,提出近期(2016-2020年)新建轨道交通3、4、5号线。其中,3号线:全长37.4km,共33个站,于2014年10月开工建设,2019年10月建成通车;4号线:全长36km,共28 个站,计划2015年开工建设, 2020年中建成通车;5号线:全长40.3km,共34个站,计划2016年开工建设, 2020年底建成通车。

  二、轨道交通线网专用无线通信系统频率规划的必要性

  轨道交通建设作为城市市政基本建设,是提高城市经济建设步伐的必要保障之一,同时也是反映城市综合实力的一项重要指标。轨道交通运输安全直接关系到人民的生命财产,而轨道交通的专用无线通信系统是保证列车运输安全的基本保证。

  轨道交通专用无线通信系统在轨道交通运输中起着举足轻重的作用,其专用性、特殊性(大部分运营区间位于地下)和极高的可靠性、可用性要求也决定了轨道交通专用无线通信应该建立自己的专用无线通信网。至2020年,根据合肥城市轨道交通建设规划,将相继开通1、2、3、4、5等5条城市轨道交通线路,各条线均需相应建设无线通信系统和安排指配频率。

  为了节省宝贵的无线频率资源,最大限度地合理利用这部分频率资源,进行合肥城市轨道交通线网专用无线通信系统频率规划非常必要。

  三、 轨道交通专用无线通信系统频率规划方案研究

  3.1 基站载频数配置

  轨道交通专用无线通信系统主要业务有:调度通信、电话互联通信、数据通信。根据其他城市轨道交通经验和运营数据,测算无线通信系统话务量。网络话务量模型如下表所示:

  参考其他地铁无线通信使用情况的调查分析,正常运营时每站最大用户数不大于20人,紧急情况下按70人计算,则每个基站话务量为0.875 Erl,

  按爱尔兰C表,所需信道数为4个。在TETRA系统中,基站的第一个载频提供3个业务信道和1个控制信道,而每增加1个载频提供3~4个业务信道,故每基站按两载频配置。

  3.2 频率分配

  根据CCIR901所建议的互调最小的等间隔频率指配。其中800MHz集群通信系统占用806~821MHz(移动台发、基站收)和 851~866MHz(基站发、移动台收)两段频率,收发间隔45MHz,每段15MHz,每个载频间隔为25KHz,总共600个载频。600个载频划分为三小段,每小段200个载频。每200个载频又分为10个大组,每大组分成2个中组,每中组10个载频。轨道交通线路车站安装的都是两载频基站,因此每个车站使用的频率是由2对频率构成的载频组,要求所有频率间隔最小为20个载频,同时每组(同一基站)2个工作载频之间的间隔最小为40个载频,即 40×25KHz=1MHz,以减小互调干扰的影响,并便于提高基站发射合路器的隔离度指标。

  3.3 频率申请原则

  1、在满足合肥城市轨道交通线网(1—5号线)专用无线通信的使用需求的基础上,考虑需要使用的频率数量。

  2、尽可能降低和减少各种类型的频率干扰。频率干扰的类型有同频干扰、邻道干扰、互调干扰等。而频率配置主要考虑频率在地域上的复用。

  3、采用CCIR901报告所建议的互调最小的等间隔频率指配。基站载频之间频率的间隔尽可能加大。

  3、为提高频率利用率,在移动通信系统中,通常采用多小区频率复用技术,在链状网中,通常采用三频组频率ABC复用方式,以提高频率利用率并尽可能减小同频干扰的影响。

  5、合肥城市轨道交通线网(1—5号线)共有11个换乘车站,换乘站由2条及以上的线路经过,专用无线通信系统需要采用两组及以上的频率信号进行覆盖,控制换乘站频率干扰。

  3.4 频率规划

  纵观合肥城市轨道交通的近期和远景规划,完整的轨道交通网络存在3线轨道换乘站(如:高铁南站),在这些换乘站中三条线路的基站均须对其进行网络覆盖,即在该换乘站中需要3组频率。由于地上、地下空间均采用漏缆方式覆盖,其信号覆盖针对性强,不易对其他区间产生干扰。因此,建议线路覆盖可以采用A、 B、C的方式进行频率复用。对于,车辆段、停车场的开放区域,采用天线空间波的方式进行信号覆盖。根据以往的其他城市轨道交通的特点,对于轨道交通各条线路的车辆段和停车场,一般各自单独复用一组频率。

  滨湖控制中心是轨道交通1、2、3、4、5号线的控制中心,其调度大厅需进行信号覆盖。控制中心一般为地面建筑,而其就近车站一般为地下车站,考虑到 OCC 只作调度大厅的室内信号覆盖, 在进行系统信号覆盖设计时尽量控制信号的覆盖范围, 因此采用从就近车站引出信号进行调度大厅的信号覆盖。考虑到消防、公安及灾备等特殊条件下,同时结合其他城市轨道交通的特点,还需要申请应急备用频率一组,脱网直通模式下单独使用一组。

  综上所述,区间正线3组、换乘站(2、3线换乘)3组,停车场1组,车辆段1组,脱网直通1组,备用1组,共需频率10组20对频率。

  四、结语

  合肥市无线频率资源紧缺,市政、公安、机场、企业等各行各业对无线频率资源的需求越来越多,必须合理规划频率区域,进行频率复用,提高频率利用率。轨道交通专用无线通信系统是运营管理不可缺少的通信工具,应充分利用有限的频率资源为轨道交通服务。

  遵循总体规划、合理利用、优化配置、确保应用的原则,根据轨道交通网对无线通信系统的需求,提出一个合理、先进、可扩充的数字集群网络方案,结合该网络方案提出合肥城市轨道交通线路专用无线通信系统频率规划方案。

  参 考 文 献

  [1]合肥轨道公司 《合肥市城市轨道交通近期建设规划(2009-2016年)》

  [2]合肥轨道公司 《合肥市城市轨道交通近期建设规划(2014-2020年)》

  [3]合肥轨道公司 合肥市轨道交通1号线、2号线设计文件