CN216491074U - 一种基于漏泄波导技术的轨道交通lte-m系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于漏泄波导技术的轨道交通LTE‑M系统，包括轨旁光纤骨干网、多个轨旁无线基站、多个漏泄波导和多个车载无线设备，所述轨旁无线基站通过光纤与轨旁光纤骨干网连接，所述漏泄波导分别与车载无线设备和基站通讯连接，所述车载无线设备安装于轨道交通用列车的车头和车尾处，其中，所述漏泄波导通过连接法兰安装于轨道交通的线路道床处。克服了目前LTE‑M系统用漏泄电缆、定向天线作为传输介质时，在轨道交通地面、高架、单洞双线、共站台、车库场景采用左右线共无线小区方式来规避系统内部干扰，而导致用户获得的吞吐量直接减半的缺点，极大地提高了系统吞吐量。
Description
技术领域
本实用新型涉及基于漏泄波导技术的轨道交通领域，尤其涉及一种基于漏泄波导技术的轨道交通LTE-M系统。
背景技术
车地无线通信是轨道交通基于通信的列车自动控制系统（Communication BasedTrain Control System，CBTC）列控信息和集群调度业务上传与下发的重要传输桥梁，是乘客信息系统（Passenger Information System，PIS）车载视频直播、紧急文本下发以及车载视频（Image Monitoring System，IMS）和列车状态信息（Train Control and ManagementSystem，TCMS）上传的关键环节，其移动性能、抗干扰性和稳定性等直接影响整个系统的传输效果。
地铁长期演进（Long Term Evolution-Metro，LTE-M）作为最近几年应用在轨道交通上的新型车地无线通信技术，可以使用1785MHz-1805MHz专用频段进行CBTC、PIS、IMS、TCMS和集群调度业务传输，相对于无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）它具有干扰能力更强、移动性更高、稳定性更好、QoS（业务质量）更有保证等技术特点。
在轨道交通中，为了实现轨道线路LTE-M系统信号的无线覆盖，通常采用的无线信号传输介质有天线和漏泄电缆。根据现有的惯用工程方案，在LTE-M系统中，天线一般用于干扰较少的隧道和车辆场段，漏泄电缆应用于地面、高架和隧道。
LTE-M系统采用天线和漏泄电缆最大的问题有两方面，一是抗干扰性差，二是相同条件下难于提高系统的吞吐量。抗干扰性差是因为在轨道交通地面、高架、车库场景时，天线和漏泄电缆的横向辐射距离远，难于规避轨道交通LTE-M系统和非轨道交通的LTE系统的同频干扰，同时也难于实现轨道交通无线系统和非轨道交通无线系统的频率复用。如在高架和地面敷设时，漏泄电缆的LTE-M无线信号横向辐射距离在200m处RSRP和SINR强度能达到-102dBm、15dB，500m处RSRP和SINR强度能达到-115dBm、5dB。难于提高系统的吞吐量是因为，在轨道交通地面、高架、单洞双线、共站台、车库场景时，轨道左右线路的LTE-M系统往往采取共无线小区方式来规避系统内部干扰，其结果会使得左右线路的用户共用系统同无线小区吞吐量，相对于双洞单线的隧道环境不共无线小区方式，用户获得的吞吐量直接减半，使得原本LTE-M系统并不富裕的吞吐量就更加捉襟见肘。
漏泄波导是在其宽面（或者窄面）通过缝隙实现波导内部的电磁波的均匀漏泄、达到射频能量双向传播的矩形金属。该传输介质具有信号覆盖均匀、传输损耗小、连续稳定、抗干扰能力强等优点，已被广泛应用于基于WLAN技术的轨道交通车地无线通信系统中，如上海地铁16号线，长沙地铁1号线，成都地铁3号线，贵阳地铁1号线，北京地铁机场线、亦庄线、昌平线、房山线以及2、7、9、14号线等。国内外轨道交通领域对于漏泄波导已进行了大量的研究，上世纪40至50年代，Stevenson的缝隙辐射理论开辟了漏泄波导研究的先河，国内一些技术人员对漏泄波导的结构设计、辐射特性、测试以及在轨道交通中的应用也开展了相关研究。但是基于漏泄波导技术在轨道交通LTE-M系统中应用的还未见相关研究成果。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提供一种基于漏泄波导技术的轨道交通LTE-M系统，用于上述问题。
本实用新型通过以下技术方案实现：
一种基于漏泄波导技术的轨道交通LTE-M系统，包括轨旁光纤骨干网、多个轨旁无线基站、多个漏泄波导和多个车载无线设备，所述轨旁无线基站通过光纤与轨旁光纤骨干网连接，所述漏泄波导分别与车载无线设备和基站通讯连接，所述车载无线设备安装于轨道交通用列车的车头和车尾处，其中，所述漏泄波导通过连接法兰安装于轨道交通的线路道床处。
进一步的，所述漏泄波导还连接有合路器，所述合路器的合路端连接漏泄波导，所述合路器的支路端分别连接轨旁无线基站，所述合路器用于对两个或两个以上不同的轨旁无线基站进行漏泄波导共用。
进一步的，所述车载无线设备包括列车接入终端、射频馈线和车载波导天线，所述射频馈线分别连接轨旁无线基站、漏泄波导，所述车载波导天线连接列车接入终端，所述车载波导天线用于接收漏泄波导管信号。
进一步的，所述车载波导天线采用与漏泄波导的极化方向相同的单极化平板天线。
进一步的，所述车载波导天线与漏泄波导之间的垂直距离为250mm～400mm。
进一步的，所述多个漏泄波导的两相邻漏泄波导区段之间分别设置有同轴转换器。
进一步的，所述同轴转换器之间的间隔为700mm～900mm。
进一步的，所述漏泄波导的连接法兰的顶部低于轨道轨面20mm～60mm。
通过本实用新型，克服了目前LTE-M系统用漏泄电缆、定向天线作为传输介质时，在轨道交通地面、高架、单洞双线、共站台、车库场景采用左右线共无线小区方式来规避系统内部干扰，而导致用户获得的吞吐量直接减半的缺点，极大地提高了系统吞吐量。避免了LTE-M系统在轨道交通地面、高架、单洞双线、共站台、车库场景左右线路不共无线小区时无线信号之间的相互干扰，避免了轨道交通无线系统和非轨道交通无线系统无线信号之间的干扰，提高了轨道交通LTE-M系统可靠性，为轨道交通列车安全运营提供了保障。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提出的一种基于漏泄波导技术的轨道交通LTE-M系统的系统示意图；
图2为本实用新型实施例提出的漏泄波导在钢轨外侧布置时的装置示意图；
图3为本实用新型实施例提出的漏泄波导在钢轨两侧布置时的系统 SHAPE\*MERGEFORMAT 示意图；
图4为本实用新型实施例提出的漏泄波导在钢轨中间布置时的系统 SHAPE\*MERGEFORMAT 示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
实施例1
如图1，本实施例提出一种基于漏泄波导技术的轨道交通LTE-M系统，包括轨旁光纤骨干网、多个轨旁无线基站、多个漏泄波导和多个车载无线设备，所述轨旁无线基站通过光纤与轨旁光纤骨干网连接，所述漏泄波导分别与车载无线设备和基站通讯连接，所述车载无线设备安装于轨道交通用列车的车头和车尾处，其中，所述漏泄波导通过连接法兰安装于轨道交通的线路道床处。
进一步的，所述漏泄波导还连接有合路器，所述合路器的合路端连接漏泄波导，所述合路器的支路端分别连接轨旁无线基站，所述合路器用于对两个或两个以上不同的轨旁无线基站进行漏泄波导共用。
进一步的，所述车载无线设备包括列车接入终端、射频馈线和车载波导天线，所述射频馈线分别连接轨旁无线基站、漏泄波导，所述车载波导天线连接列车接入终端，所述车载波导天线用于接收漏泄波导管信号。
进一步的，所述车载波导天线采用与漏泄波导的极化方向相同的单极化平板天线。
进一步的，所述车载波导天线与漏泄波导之间的垂直距离为250mm～400mm。
进一步的，所述多个漏泄波导的两相邻漏泄波导区段之间分别设置有同轴转换器。
进一步的，所述同轴转换器之间的间隔为700mm～900mm。
进一步的，所述漏泄波导的连接法兰的顶部低于轨道轨面20mm～60mm。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例进一步提出一种LTE-M系统采用漏泄波导技术的无线通信网络结构，如图1，在轨道交通系统中，地面有线通信网络通常采用环形网络结构，轨旁的无线基站通过光纤连接到车站的有线通信网络上。
在轨道交通的地面、高架、单洞双线、共站台、车库线路道床处布置一根漏泄波导作为传输介质，漏泄波导通过射频馈线连接到轨旁的基站上。在两个相邻无线小区的漏泄波导末端，采用射频电缆贯通的形式来完成用户在相邻小区的越区切换。
为了节省漏泄波导和建设成本，也可以两个或两个以上不同的无线通信系统共用漏泄波导，如CBTC系统A、B网的LTE-M系统信号可共用相同漏泄波导传输。此时需要采用合路器把不同的无线通信系统连接到同样的漏泄波导中，为了防止相互干扰，不同的无线通信系统工作频率应有一定的间隔。
在列车的车头和车尾安装与地面无线通信网络匹配的车载无线设备，包括列车接入单元（Train Access Unit，TAU）、射频馈线，用于接收漏泄波导管信号的车载波导天线。车载波导天线采用与漏泄波导极化方向相同的单极化平板天线；为保证接收信号质量，车载接收天线与漏泄波导之间的垂直距离宜为250mm～400mm，发生横向偏移时两者的中心线偏移量应小于200mm，且中间不能有金属阻挡。
如图2、3、4所示，道床处部署方式主要有钢轨外侧和钢轨内侧布置。漏泄波导应始终和钢轨保持平行状态，无论漏泄波导布置位置在钢轨外侧还是内侧，漏泄波导的连接法兰顶部低于轨面20mm～60mm，需保持漏泄波导及配件最高点在设备限界以外。
钢轨外侧布置过程中，漏泄波导和钢轨之间的横向中心距需保持260mm～460mm间距。考虑到漏泄波导的热胀冷缩，两相邻漏泄波导区段的同轴转换器（Coaxial WaveguideTransmitter，CWT）之间的间隔宜控制在700mm～900mm，如图2所示。
当遇到有转辙机等障碍物导致无法同侧连续布置漏泄波导管时，可将漏泄波导布置到钢轨的另一侧，此时两个区段的漏泄波导管的长度方向距离间隔宜为0mm～300mm，如图3所示。
轨道内侧布置过程中，漏泄波导位置通常选择钢轨中间的区域。两相邻漏泄波导区段的CWT之间的间隔宜控制在700mm～900mm，如图4所示。根据漏泄波导热胀冷缩，单区段的连接长度宜不大于400m，即基站左右漏泄波导分别连接长度宜不大于400m。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种基于漏泄波导技术的轨道交通LTE-M系统，其特征在于，包括轨旁光纤骨干网、多个轨旁无线基站、多个漏泄波导和多个车载无线设备，所述轨旁无线基站通过光纤与轨旁光纤骨干网连接，所述漏泄波导分别与车载无线设备和基站通讯连接，所述车载无线设备安装于轨道交通用列车的车头和车尾处，其中，所述漏泄波导通过连接法兰安装于轨道交通的线路道床处，所述多个漏泄波导的两相邻漏泄波导区段之间分别设置有同轴转换器，所述同轴转换器之间的间隔为700mm～900mm。
2.根据权利要求1所述的一种基于漏泄波导技术的轨道交通LTE-M系统，其特征在于，所述漏泄波导还连接有合路器，所述合路器的合路端连接漏泄波导，所述合路器的支路端分别连接轨旁无线基站，所述合路器用于对两个或两个以上不同的轨旁无线基站进行漏泄波导共用。
3.根据权利要求1所述的一种基于漏泄波导技术的轨道交通LTE-M系统，其特征在于，所述车载无线设备包括列车接入终端、射频馈线和车载波导天线，所述射频馈线分别连接轨旁无线基站、漏泄波导，所述车载波导天线连接列车接入终端，所述车载波导天线用于接收漏泄波导管信号。
4.根据权利要求3所述的一种基于漏泄波导技术的轨道交通LTE-M系统，其特征在于，所述车载波导天线采用与漏泄波导的极化方向相同的单极化平板天线。
5.根据权利要求4所述的一种基于漏泄波导技术的轨道交通LTE-M系统，其特征在于，所述车载波导天线与漏泄波导之间的垂直距离为250mm～400mm。
6.根据权利要求1所述的一种基于漏泄波导技术的轨道交通LTE-M系统，其特征在于，所述漏泄波导的连接法兰的顶部低于轨道轨面20mm～60mm。
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