杨 铭 米 丰

中铁电气化集团二公司 430074 武汉

北京地铁2号线公用通信系统改造工程，旨在建立公用通信平台及在此平台上开展的移动通信业务、数字多媒体业务、导乘信息服务、无线增值业务等。修建于20世纪80年代的北京地铁2号线，全线长23.61 km，18座运营车站，全部为地下站，地铁内管线密布，位置狭小，实施无线覆盖改造工程难度很大。

无线覆盖系统如图1所示，在车站通信机房分别设置一套上、下行POI(多网接入系统)及移动通信信号源，包括中国移动、中国联通、中国电信，各通信系统共用一套硬件天馈系统，上、下行区间隧道采用漏泄电缆进行覆盖。传输过程:各移动通信信号源的下行信号经由POI进行合路后，传输至隧道区间的漏泄电缆和站厅、站台的天线，完成射频信号的下行覆盖;反之，来自漏泄电缆和站厅、站台天线的上行信号，通过POI分路后分别送到各信号源上行信号接收端，完成射频信号的上行传输。为避免多频段、多系统之间的频率干扰，增加相互之间的隔离度，采用收、发天馈系统分开设置的方式。网络建设，GSM、CDMA、3G指标参考移动通信行业相关标准。系统承载业务及频率覆盖见表1。

表1 系统承载业务及频率覆盖

图1 无线覆盖系统

表2 不同网络的无线信号覆盖情况

1 隧道覆盖方案

地铁中通常要引入三大运营商的信号，不同网络的无线信号覆盖情况应分别计算。

1.1 基站最远有效覆盖长度

以GSM900基站为例，基站的输出功率36 dBm，预算末端信号覆盖场强按－80dBm计算，漏缆型号为RLKU158-50JFNA，漏缆传输损耗为0.0225 dB/m，100 m保障切换区间长度损耗2.25 dB，耦合损耗为72 dB，3 m耦合损耗修正值1.71 dB，POI插损6 dB，四分路器插损6.5 dB，20 m 7/8"射频跳线及接头损耗0.8 dB，车体阻挡和人群拥挤损耗12 dB，基站最远有效覆盖长度X为

GSM900基站最远有效覆盖长度为655 m，同理其他基站最远有效覆盖长度见表2。

由此可以看出，频段高的系统其信号在隧道线缆中传输损耗更大，在同样信号源输出的情况下，信号有效覆盖距离更短。为了满足区间内信号覆盖要求，应在信号覆盖偏弱不能满足指标时采取补偿措施。地铁2号线利用光纤直放站进行有源补偿。

图2 1502～2284m覆盖模型

以DCS1800为例，基站最远有效覆盖距离为356 m，满足356×2=712 m的区间可以不加直放站。同理其他网络的无源区间见表2。

1.2 光纤直放站最远有效覆盖长度

和GSM900基站同样的计算方法，可以得到光纤直放站2W远端机单侧最远有效覆盖长度，数据见表2。

1.3 网络覆盖计算

1．一套DCS1800光纤直放站。DCS1800基站最远有效覆盖长度为356 m，无源区间为712 m，光纤直放站最远有效覆盖长度为395 m，在区间内设置一套DCS光纤直放站后，区间长度可达(356+395) ×2=1502 m。由此可知，对于712～1048 m的区间，设置一套DCS光纤直放站即可满足覆盖。

设置一套GSM、CDMA、3G光纤直放站后，可满足覆盖区间长度见表2。

2．二套DCS1800光纤直放站。DCS1800基站最远有效覆盖长度为356 m，在区间内设置2套DCS1800光纤直放站，可满足覆盖L=(356+395+395) ×2=2292m的区间。

由此可知，对于1502～2284 m的区间，设置DCS光纤直放站2套，3G光纤直放站和GSM/CDMA光纤直放站各一套即可满足覆盖。

根据不同类型和数量的直放站，将地铁区间长度分为小于712 m(不加任何直放站);712～1048 m(加1个DCS直放站);1048～1310 m(加1个DCS和3G直放站);1310～1502 m(加1个DCS、3G和 GSM直放站);1502～2284 m(加2个DCS，加1个3G、CDMA和GSM直放站)等5种模型，以上模型覆盖了北京地铁2号线的所有区间。1502～2284 m模型见图2所示。

2 车站覆盖方案

2.1 站台层天线覆盖

地铁站台有岛式和侧式2种形式，特点是空间较大、均匀，但在站台区域布放泄漏电缆存在施工难度大的问题，一般使用天线阵列的覆盖方式。天线阵列方式能满足覆盖要求，同时也有效地降低整个系统的成本。

图3 岛式站台覆盖方案平面示意图

岛式站台是指上下行轨道在站台的两侧，站台在中间，见图3。覆盖站厅、站台、通道的信号传播链路较长，从机房到出站通道末端可能有200～300 m。信号通过射频电缆和跳线的传输损耗，再加上几十个耦合器、功分器的插损，到了末端信号功率可能不满足覆盖要求了。所以一般都需要从机房POI同时引出2条链路，沿各自的径路布设，分摊器件的插损。全向吸顶天线覆盖范围一般取20 m，为了保留系统余量，相邻天线的间距设置为35 m。2条链路上天线应交叉布点，一条链路上的天线应设置在另一条链路上2副天线正中位置，这样可以使站台各点信号强度均匀。站台区域的天线不仅为站台上的人员提供信号，同时为停靠站台的列车上人员提供信号。天线与列车上人员间隔了列车车厢和屏蔽门，耦合损耗比较大，所以天线应尽量靠近轨道侧。

侧式站台是指上下行轨道在站台的中间，覆盖方案与岛式站台类似。

2.2 站厅、通道天线覆盖

地铁车站的站厅各式各样，有大有小，通道走廊有长有短、有直有弯，所以覆盖方案必须针对具体情况来定。选择下面几种典型的例子来说明。

图4 站厅类型1

图4车站站厅小，站厅两侧各有一个很短的出口通道。每个通道在上地面处有一个三岔口，比如宣武门站。站厅从B出口到C出口距离18 m;B、C出口通道均为8 m。在B、C通道的三岔口处分别设置一副天线，就能满足覆盖要求。

图5车站站厅小，一侧有出口通道，崇文门站是典型。通道长度约30 m，站厅从B出口到对面墙壁距离18 m。在站厅中央，B通道距离B口20 m处各设置一副天线，能满足覆盖要求。

图5 站厅类型2

图6站厅的左侧是办公区域，有很多办公室、机房，组成2条细窄的办公走廊;右侧是下站台的楼梯;上侧是出口通道。站厅从A口到对面墙壁距离20 m，A口走廊长30 m，2条办公走廊长30 m。在站厅中央、A口走廊中间、2条办公走廊的中间各设置一副天线，这样能满足整个区域的覆盖要求。

图6 站厅类型3

图7 站厅类型4

图7车站站厅与宣武门站类似，站厅上下各有一个出口通道。不同之处在于通道较长，并且通道中有分岔口到另一个通道。站厅A出口到B出口距离20 m，A走廊长40 m，离A口10 m处与另一条走廊交叉。B走廊长30 m。覆盖方案是站厅中间设置天线1，A走廊三岔口处设置天线2(可以兼顾3个方向)，A走廊中距离三岔口20 m处设置天线4，B走廊中央设置天线3，这样站厅和走廊各处都得到很好的信号覆盖。

图8是复兴门车站的一个站厅和走廊通道。复兴门车站是典型的换乘车站，地铁1号线和2号线在此交叉。2号线出口走廊中有一条换乘通道连接1号线车站站厅。站厅出口距离对面墙壁20 m，换乘通道口距离站厅20 m，整个B通道走廊长70 m，换乘通道长100 m。覆盖方案是在站厅中央设置1副天线，在换乘通道中用漏缆进行覆盖，B走廊中再安装2副天线增加覆盖。采用漏缆覆盖，是因为这个换乘通道是弧线，天线信号几米就会被转弯的墙壁遮挡，而漏缆正适合这样的通道环境。图9是西直门车站一个走廊的示意图。西直门车站也是个换乘站，走廊很长且岔口众多。这样的走廊空间，天线布点原则是2副天线间距小于40 m;天线在满足布点间距的情况下最好设置在岔口，可以兼顾多个方向的走廊;天线间距最好均匀，以免造成走廊中各处信号强度高低不等。根据这个原则，在A、B走廊交叉口设置天线1，在C、D走廊交叉口设置天线2，在C走廊距离 C口30 m处设置天线5。在D走廊转弯处设置天线3，在更远处设置天线4。测试结果表明这个方案覆盖了整个走廊区间。

图8 站厅类型5

图9 站厅类型6

2.3 天线布点需注意的问题

在屋顶上安装的天线，高度要稍低于附近的管道、钢槽等障碍，以避免对天线信号辐射的影响。在高低不平的屋顶上安装天线，安装位置在屋顶的低处。天线附近应无直接遮挡物。

图10是一个车站站厅的示意图，按照站厅覆盖方案，天线应设置在站厅的中央位置，如图10(1)所示。但是这个站厅的房顶比较特殊，其中部是一个装饰结构，凹进去的圆形，这个圆形结构比周围屋顶高。如果天线还装在站厅中央位置，旁边低处的屋顶就会对天线辐射有遮挡，所以将天线调整到圆形结构的边沿，如图10(2)所示。因为圆形结构也不大，所以移动天线位置并不影响信号在站厅空间的均匀性，又避免了信号被部分屋顶遮挡。

图10 站厅天线安装图1

图11 站天线安装图2

图11是2个通道交叉口处的平面示意图。在三岔口处一般都装有指示牌，而天线一般也要装在此处，如果不精心调整天线位置，就会遮挡天线，影响了信号的辐射。图11(1)中，收发两天线分别安装在指示牌的两侧，这样B、A通道中距离指示牌较近的地方，接收、发射信号各有一路受到指示牌遮挡。图11(2)中，收发两天线都安装于指示牌的一侧，这样B通道距离指示牌较近的地方接受、发射2路信号都受到指示牌遮挡。图11(3)中，收发两天线安装在指示牌侧边，指示牌遮挡不住A、B、C任何一个走廊的任一路信号，所以这种天线设置方案是正确的。

［1］中华人民共和国建设部．GB50382－2006．城市轨道交通通信工程质量验收规范［S］．北京:中国计划出版社，2006．6．20.

［2］孙儒石．GSM数字移动通信工程［M］．北京:人民邮电出版社，2002，5.

［3］徐小涛．数字集群移动通信系统原理与应用［M］．北京:人民邮电出版社，2008:53－70．