合肥市軌道交通線網專用無線通信系統頻率規劃研究

劉劍鋒

【摘要】 根據合肥軌道交通建設規劃情況，分析合肥市軌道交通專用無線通信系統頻率的復用模式，合理規劃頻率，節約頻率資源，提高頻率利用率。

【關鍵詞】 軌道交通 專用無線通信 頻率復用 頻率規劃

一、合肥市軌道交通線網建設情況

1.1 第一輪建設規劃

2008年，合肥市編制完成第一輪建設規劃《合肥市城市軌道交通近期建設規劃（2009-2016年）》，提出至2016年合肥城市軌道交通建設方案由1號線和2號線組成，形成“十”字形的基本骨架，建設方案線路總長53km。2012年6月，1號線全線開工；2013年2月，2號線潛山路站開工；預計1、2號線分別于2016年和2017年建成通車運營。

1.2 第二輪建設規劃

2014年，合肥市編制完成第二輪建設規劃《合肥市城市軌道交通近期建設規劃（2014-2020）》，提出近期（2016-2020年）新建軌道交通3、4、5號線。其中，3號線：全長37.4km，共33個站，于2014年10月開工建設，2019年10月建成通車；4號線：全長36km，共28個站，計劃2015年開工建設， 2020年中建成通車；5號線：全長40.3km，共34個站，計劃2016年開工建設， 2020年底建成通車。

二、軌道交通線網專用無線通信系統頻率規劃的必要性

軌道交通建設作為城市市政基本建設，是提高城市經濟建設步伐的必要保障之一，同時也是反映城市綜合實力的一項重要指標。軌道交通運輸安全直接關系到人民的生命財產，而軌道交通的專用無線通信系統是保證列車運輸安全的基本保證。

軌道交通專用無線通信系統在軌道交通運輸中起著舉足輕重的作用，其專用性、特殊性（大部分運營區間位于地下）和極高的可靠性、可用性要求也決定了軌道交通專用無線通信應該建立自己的專用無線通信網。至2020年，根據合肥城市軌道交通建設規劃，將相繼開通1、2、3、4、5等5條城市軌道交通線路，各條線均需相應建設無線通信系統和安排指配頻率。

為了節省寶貴的無線頻率資源，最大限度地合理利用這部分頻率資源，進行合肥城市軌道交通線網專用無線通信系統頻率規劃非常必要。

三、 軌道交通專用無線通信系統頻率規劃方案研究

3.1 基站載頻數配置

軌道交通專用無線通信系統主要業務有：調度通信、電話互聯通信、數據通信。根據其他城市軌道交通經驗和運營數據，測算無線通信系統話務量。網絡話務量模型如下表所示：

參考其他地鐵無線通信使用情況的調查分析，正常運營時每站最大用戶數不大于20人，緊急情況下按70人計算，則每個基站話務量為0.875 Erl，

按愛爾蘭C表，所需信道數為4個。在TETRA系統中，基站的第一個載頻提供3個業務信道和1個控制信道，而每增加1個載頻提供3～4個業務信道，故每基站按兩載頻配置。

3.2 頻率分配

根據CCIR901所建議的互調最小的等間隔頻率指配。其中800MHz集群通信系統占用806～821MHz（移動臺發、基站收）和851～866MHz（基站發、移動臺收）兩段頻率，收發間隔45MHz，每段15MHz，每個載頻間隔為25KHz，總共600個載頻。600個載頻劃分為三小段，每小段200個載頻。每200個載頻又分為10個大組，每大組分成2個中組，每中組10個載頻。軌道交通線路車站安裝的都是兩載頻基站，因此每個車站使用的頻率是由2對頻率構成的載頻組，要求所有頻率間隔最小為20個載頻，同時每組（同一基站）2個工作載頻之間的間隔最小為40個載頻，即40×25KHz=1MHz，以減小互調干擾的影響，并便于提高基站發射合路器的隔離度指標。

3.3 頻率申請原則

1、在滿足合肥城市軌道交通線網（1—5號線）專用無線通信的使用需求的基礎上，考慮需要使用的頻率數量。

2、盡可能降低和減少各種類型的頻率干擾。頻率干擾的類型有同頻干擾、鄰道干擾、互調干擾等。而頻率配置主要考慮頻率在地域上的復用。

3、采用CCIR901報告所建議的互調最小的等間隔頻率指配。基站載頻之間頻率的間隔盡可能加大。

3、為提高頻率利用率，在移動通信系統中，通常采用多小區頻率復用技術，在鏈狀網中，通常采用三頻組頻率ABC復用方式，以提高頻率利用率并盡可能減小同頻干擾的影響。

5、合肥城市軌道交通線網（1—5號線）共有11個換乘車站，換乘站由2條及以上的線路經過，專用無線通信系統需要采用兩組及以上的頻率信號進行覆蓋，控制換乘站頻率干擾。

3.4 頻率規劃

縱觀合肥城市軌道交通的近期和遠景規劃，完整的軌道交通網絡存在3線軌道換乘站（如：高鐵南站），在這些換乘站中三條線路的基站均須對其進行網絡覆蓋，即在該換乘站中需要3組頻率。由于地上、地下空間均采用漏纜方式覆蓋，其信號覆蓋針對性強，不易對其他區間產生干擾。因此，建議線路覆蓋可以采用A、B、C的方式進行頻率復用。對于，車輛段、停車場的開放區域，采用天線空間波的方式進行信號覆蓋。根據以往的其他城市軌道交通的特點，對于軌道交通各條線路的車輛段和停車場，一般各自單獨復用一組頻率。

濱湖控制中心是軌道交通1、2、3、4、5號線的控制中心，其調度大廳需進行信號覆蓋?？刂浦行囊话銥榈孛娼ㄖ?，而其就近車站一般為地下車站，考慮到OCC 只作調度大廳的室內信號覆蓋， 在進行系統信號覆蓋設計時盡量控制信號的覆蓋范圍， 因此采用從就近車站引出信號進行調度大廳的信號覆蓋?？紤]到消防、公安及災備等特殊條件下，同時結合其他城市軌道交通的特點，還需要申請應急備用頻率一組，脫網直通模式下單獨使用一組。

綜上所述，區間正線3組、換乘站（2、3線換乘）3組，停車場1組，車輛段1組，脫網直通1組，備用1組，共需頻率10組20對頻率。

四、結語

合肥市無線頻率資源緊缺，市政、公安、機場、企業等各行各業對無線頻率資源的需求越來越多，必須合理規劃頻率區域，進行頻率復用，提高頻率利用率。軌道交通專用無線通信系統是運營管理不可缺少的通信工具，應充分利用有限的頻率資源為軌道交通服務。

遵循總體規劃、合理利用、優化配置、確保應用的原則，根據軌道交通網對無線通信系統的需求，提出一個合理、先進、可擴充的數字集群網絡方案，結合該網絡方案提出合肥城市軌道交通線路專用無線通信系統頻率規劃方案。

參 考 文 獻

[1]合肥軌道公司 《合肥市城市軌道交通近期建設規劃（2009-2016年）》

[2]合肥軌道公司 《合肥市城市軌道交通近期建設規劃（2014-2020年）》

[3]合肥軌道公司 合肥市軌道交通1號線、2號線設計文件

[4]信息產業部 《800MHz數字集群通信頻率臺（站）管理規定》 信部無[2007] 173號文

[6]黃標，彭木根.無線網絡規劃與優化導論[M].北京：北京郵電大學出版社，2009