新鋼運輸部原料站平調信號覆蓋改善方案

楊亮

【摘 要】文章重點指出了國內鋼鐵企業在使用平面調車設備指揮調車作業時出現盲區的普遍原因和解決方法，并給出了理論上的分析計算，具有較強的工程施工方面的指導意義。

【關鍵詞】平面調車；高增益全向天線；手持機天線；天線安裝；信號盲區

新鋼公司運輸部原料站于1997年正式使用無線電平面調車系統，工作頻率在400兆赫茲。該站調度室安裝了一套調度基地電臺，即行業內俗稱的區長臺用于指揮進入合金庫的機車進行調車作業，機車上的機控器和調車長電臺均為手持對講機改裝，發射功率為5瓦，并且機控器的天線就直接安裝在機車駕駛室內的機控器上，使用的是手持機天線，沒有接配標準的外接機車天線。系統設備開通使用后就一直存在通信效果不能滿足實際調車作業需要：在機車和調車員進入合金庫廠房內后，原料站調度室與合金庫之間就無法進行通信，調車員只能到合金庫外在距合金庫約10米處與原料站調度室才能勉強進行通話，然后再與機車通話。原料站調度室調度基地臺與機車進入合金庫的通信環境示意圖請見下圖1。為了方便調車，以致后來發展到在合金庫內用2G公網手機進行指揮調度作業。

原料站調度室距離合金庫直線距離約為5公里，中間有高爐和廠房的阻擋，無線調度信號必須通過非視距傳播才能到達目的地，且合金庫是一座長×寬×高為120米×80米×12米的大型倉庫，屬鋼筋混凝土支撐鋼架屋頂結構，頂棚防雨層為鍍鋅彩鋼瓦，上部四周由鍍鋅彩鋼瓦包裹，窗戶由透光防雨塑料板構成。由此可以看出合金庫是一座主要由金屬材料構成的建筑物，對無線電波的傳播有較強的屏蔽作用。

針對以上問題，我部于2013年7月更換了全新的區長臺和機車上的機控器、調車長臺，但與區長臺配套的天饋系統沒有更新。但更換新設備后的通信距離和范圍依然如故，原料站調度室與合金庫廠房之間仍然無法進行通信。

為了加強企業的安全生產，我部又制定了調車作業人員上崗的新規定：在進行調車作業前，相關工作人員必須上交手機，即調車作業時段不能使用手機，以免影響安全生產，下班后再領回手機。這無疑給合金庫的調車作業帶來了更多的不便，通信的不暢既影響生產效率，又增加了工作強度，尤其是在惡劣的天氣環境下。這迫使我部必須在短時間內徹底解決合金庫的通信不暢的難題，以保證生產作業的正常進行。

2014年10月9日我們組織協調各方技術力量，對目前正在使用的原料站調度室調度基地電臺和機車機控器的安裝、設備工作狀態、設備的使用，以及與合金庫的通信環境進行了現場考察和問題分析、會診，并跟車進行了調車通信試驗。在現場考察過程中，陸續發現了一些影響通信距離和效果的屬于設備本身和設備安裝的一些問題，并制定出對應的解決方法：

1）同軸電纜饋線接頭的問題：

與原料站調度基地電臺相連接的同軸電纜（SYV-50-7）接頭型號為SL16，電纜的外屏蔽層與SL16接頭的外屏蔽套的焊接不符合工藝要求，其實物外觀示意圖如圖2，這種不符合制作工藝要求的接頭的駐波比必然大于1.5，將帶來較大的信號損耗，不利于調度基地電臺信號的接收與發射，按正規的工藝要求制作的SL16電纜接頭的外觀視圖如圖3所示。

2）全向天線的安裝不符合要求：

原料站調度基地電臺的全向天線安裝不合格，現場安裝實際情況如下圖4左視圖所示，超過一半以上的天線體與金屬抱桿重疊，這使得該天線嚴重失諧于調度基地電臺的工作頻率，相當于天線的增益大幅下降，使電臺的通話距離大幅縮減，通話效果大幅惡化。正確的全向天線安裝方式及要求請見圖4的右視圖。如果覆蓋距離較遠，天線的饋線較長，建議選用1/2"S低損耗饋線。

3）機車上的機控器天線安裝位置不符合要求：

約10公分長的全向天線直接安裝在機控器頂部的天線端口，由于機控器放置在不礙事且較低的位置，前后金屬阻擋嚴重，造成了通信信號弱的問題。建議將天線安放在玻璃窗旁，在天線體的四周20公分的范圍內都不得有金屬物質尤其是鐵質物質。最好是將天線吸附在車頂最高的位置，以利于信號的接收和發射。

4）平調手持機保養問題：

手持機天線座上的污垢嚴重影響了天線口的阻抗匹配，使通信距離縮短約10%～50%。故障現象為：以前遠距離通話或阻擋、屏蔽嚴重的兩個地點之間通話效果良好，現在通話效果變得較差或很差。遇到這種情況時，可以取下天線檢查天線底部接頭的環繞天線芯線周圍的白色塑料圓環處是否沾滿黃銅粉污物，以及手持對講機天線座環繞天線芯線的白色塑料圓環處是否沾滿黃銅粉污物，如沾滿黃銅粉污物，就一定會影響到手持對講機的通信距離和通話效果，用棉簽粘無水酒精將污物擦拭干凈，待擦拭點干燥后，再將天線重新裝上就可以恢復到原來的通話效果。天線座內的黃銅粉污物是由于頻繁取下天線而造成的接頭摩擦而掉下的黃銅粉和聚集的粉塵的結合物，需要定期檢查和清潔。

現在我們來計算一下在原料站調度電臺使用10dBi高增益全向天線和1/2"S低損耗饋線是否可以達到預期的使用效果：通過理論計算我們來預估使用了新的天饋系統后原料站調度基地電臺與合金庫內的手持對講機通訊的接收信號場強值。

根據經驗值，一般當到達接收機天線口的最小場強值≥-90dBm時，都能接收并解調出較清晰的話音。

原料站調度基地電臺發射功率為16W左右，折合為42dBm，其天饋系統的1/2"S同軸電纜饋線長度為10米，其損耗指標為5dB/100米，故10米的1/2"同軸電纜損耗為0.5dB，其高增益全向天線的增益為10dBi。平調手持機（或機控器的天線增益為2dBi，平調手持機的發射功率為5W，折合為37dBm。平調手持機在合金庫內接收原料站調度基地電臺發射的信號的場強值：

Ph（dBm）=基地電臺發射功率-饋線損耗+高增益天線增益-空間傳播衰減-多路徑衰減-合金庫房的阻擋屏蔽損耗+手持機天線增益； （1-1）

因原料站調度室與合金庫之間有高爐和廠房的阻擋，無線電波必須通過多徑傳播才能到達接收機，根據經驗，其多路徑衰減約為25dB，合金庫屋頂金屬彩鋼瓦和四周的金屬彩鋼瓦墻的屏蔽阻擋損耗約為13dB。

從上述計算結果來看，通過使用高增益天線和低損耗饋線，以及正確的全向天線安裝方式，完全能使內原料站調度電臺與合金庫內的平調手持機及機控器進行正常通訊。

在按上述方案對原料站調度基地電臺的天饋系統進行改造后，以及對機控器的天線安裝位置進行調整和平調手持機的天線座進行清潔后，現在原料站調度電臺與合金庫內的平調手持機能進行正常的調度通信，且通話效果良好。

如果將這套方案推廣到我部所有調度基地電臺以及平調機控器和手持機上或者其他存在類似使用情況的兄弟單位，將會使廠內的通信盲區大大減少，甚至基本消除。這是一個投入小見效大的優選方案，值得大力推廣應用。

[責任編輯：田吉捷]