CBTC系统泄漏同轴电缆路径损耗测试与分析

论坛花园CBTC系统泄漏同轴电缆路径损耗测试与分析张恒，温志伟摘要: 介绍CBTC系统的车地无线通信方法及工程应用. 在北方漏泄同轴电缆技术规范，它为泄漏同轴电缆在C B T C系统车对地无线通信中的工程应用提供了链接设计基础. 对北京地铁运营线隧道中的漏电同轴电缆的CBTC系统车地无线传输进行了特殊测试，并测试了地铁隧道工作环境中2.4 GHz漏电同轴电缆的路径损耗，比较分析为今后在CBTC系统车地无线通信项目中泄漏同轴电缆的实现提供了链接设计依据. 关键词: 地铁通讯； CBTC;泄漏同轴电缆；传输衰减；耦合损耗CLC编号: U231.71路径损耗测试1.1测试方案测试使用了测试车模拟列车，在测试车上安装了两个平板. 天线位于板载天线的位置1和位置2. 如图1所示，两个位置直接面对泄漏同轴电缆，距泄漏同轴电缆的距离分别为1.4 m和2.8 m. 泄漏同轴电缆将电缆的一端连接到AP_R_CL_5，另一端连接到负载. 测试段长400 m，测试方法严格按照GB / T 15875-1995《泄漏电缆无线通信系统通用规范》，即从A P_R_C L_5开始，逐点记录相应的字段以相等的间隔（间隔为10 m）强和传输损耗400 m耦合损耗1.4 m车载平板天线位置1 2.8 m车载平板天线位置20概述基于通信的列车自动控制泄漏波导）和泄漏同轴电缆在北京地铁CBTC系统工程中没有应用案例，经验不足.

泄漏同轴电缆的实际安装环境对传输衰减和耦合损耗有一定影响. 制造商提供的两个电气参数仅供工程参考. 工程设计应结合特定的工作环境损耗来测量传输衰减和耦合. 为此，在北京地铁运营线隧道内搭建了现场测试平台，以测试2.4 GH z泄漏同轴电缆在地铁隧道工作环境中的路径损耗. 300 m [2]（CBTC）系统的数据通信子系统（DCS）是可靠的，安全的双向传输平台，可传输重要信息，例如地面之间的控制信息和状态信息. DCS由基于IEE E802.3标准的有线网络和基于IEEE 802.11标准的汽车地面无线局域网（WLAN）组成. 它的汽车地面无线传输方法通常包括无线自由波，泄漏同轴电缆和泄漏波导3. 近年来，在城市轨道交通CBTC系统工程应用中，无线自由波和漏泄波导是最常用的车地无线传输方式（如北京地铁10号线，15号线的地下部分和亦庄线）. 是一种无线自由波，在2号线，6号线，9号线，房山线，昌平线和机场线上应用了[1]负载和负载Lc移动测试车WGBͼ1泄漏同轴电缆传输损耗测试张恒: 北京地铁运营技术研发中心，工程师，北京102208现代城市轨道交通4/2014 MODERN URBAN TRANSIT75论坛SNR，直至负载终端，每个点的采样时间为3分钟，采样周期为200毫秒.

在测试过程中，除了AP_R_CL_5以外，请关闭所有其他访问点（AP）的无线端口以防止干扰. CBTC系统泄漏同轴电缆的路径损耗测试与分析张衡等距A P_R_C L_5，Y轴的负半轴为场强曲线，正半轴为信噪比（S / N）曲线；其中显示的场强值信噪比值均为统计平均值，即每个点以200 ms的采样周期采样3分钟，然后测得的场强和信噪比为平均噪声比，从泄漏同轴电缆（天线位置1）获得1.4 m，场强2.8 m（天线位置2），SNR曲线. 从图2可以看出，泄漏同轴电缆的场强和信噪比曲线的总体趋势随着距离的增加而平滑减小，这与线性衰减特性是一致的. 将信噪比/ dB差取平均值，以计算每10 m同轴电缆的平均衰减值；车载扁平天线位置2处的场强和信噪比以相同的方式处理，插入损耗如图4所示. 车载平板天线在400 m测试段中1.2链路预算泄漏同轴电缆的主要性能指标是路径损耗，即传输衰减和耦合损耗. 传输衰减，也称为线路损耗或插入损耗，是指泄漏的同轴电缆在其引导结构的纵向传播中的能量损耗，这是一种线性损耗，通常以d B / km表示，随频率而变化，通常，传输频率越高，泄漏同轴电缆的传输衰减就越大.

耦合损耗是指泄漏的同轴电缆与附近天线之间耦合的功率损耗，通常以dB为单位. 本测试中泄漏同轴电缆的链路预算公式参考以下公式[3]: Pr = Pt-Lp + Gr-LRF-Ls（1）在公式（1）中: Pr是车载无线工作组桥（WGB）接电； P t是A P_R_CL_5的发射功率，19 d B m； L p是泄漏同轴电缆的路径损耗； G r是车载WGB连接的平板天线的增益，为11.5 d B； LRF是AP Box射频分配器设备和电缆的连接损耗，大约2 d B； L s是WGB与平板天线之间的电缆连接损耗，约为1 dB. 根据上述链路预算公式: P r = 19-L p + 11.5-2-1 = 27.5-L p（dBm）（2 ）路径损耗L p是传输衰减L i与耦合损耗L c之和，传输衰减L i是传输衰减常数w与泄漏同轴电缆的长度L的乘积. 即: Lp = Li + Lc = Lc + w×L然后: Pr = 27.5-（Li + Lc）= 27.5-（Lc + w×L）（4）（3）[2]位置1场强位置1信噪比位置2场强位置2信噪比场强/ dBm与AP_R_CL_5的距离距离/ m2路径损耗分析2.1传输衰减分析此测试使用由研究机构提供的泄漏同轴电缆，频率为2.4 GH z，传输衰减为58 d B / km（±10％），因为泄漏同轴电缆的信号传输随距离线性衰减，理论上每10 m衰减0.58 dB.

划分车载平板电脑的信噪比（每10 m间隔）以计算差异（例如: 0〜10差异表示10 m处的场强减去0 m处的场强） ，插入损耗如图3所示. 然后，各段线位置1的场强，SLYFY Z-50-42泄漏，车载面板天线2的场强1，位置2的场强以及信号-信噪比位置1场强差异位置1信噪比差异插入损耗/ dB泄漏电缆距离间隔/ mͼ3位置1 10 m间隔场强，信噪比插入损耗位置2场强差异位置2信噪比差插入损耗/ dB1.3测试结果测试结果如图2所示. X轴是泄漏电缆距离/mͼ4位置，2个位置的10 m间距与场强的插入损耗和信噪比. 损耗测试和分析Zhang Heng等论坛，Pr 95 = 27.5-（L c95 + w位置1×L）= 27.5-（69 + 0.52×L）（dBm）该图如图5所示. 从图5可以看出，除几个点外，车载平板天线位置1接收到的实际值场强值与理论场强值基本一致，曲线的总体趋势与衰减趋势基本相同，并且随着距离逐渐减小. 从理论上讲，耦合损耗与到泄漏同轴电缆的距离的平方成正比，并且有: 2.82 / 1.42 = 4ΔPr理论= 101g4≈6因此，通过理论计算，位置1和位置2的场强车载平板天线的差异约为6 dB，这意味着在相同条件下，板载天线位置1和位置2的理论耦合损耗之间的差异约为6 dB.

计算板载天线在位置1和2处泄漏同轴电缆在相同距离下的场强和信噪比之间的差，然后平均场强与天线之间的差为了分别计算车载面板天线的位置1和2处的场强差的平均值和信噪比差的平均值，插入损耗图为如图6所示. 统计数据表明，场强差异的平均值为5.759 54 d B m，信噪比差异的平均值为5.862 79 dB. 在实际测试过程中，幅度误差很小. 为了减小误差，使用车载平板天线的位置1和位置2的场强差的平均值和信噪比差的平均值来计算车辆. 平板电脑. 天线位置1和位置2的耦合损耗差异: 实际值ΔPr =（5.759 54 + 5.862 79）/ 2≈5.8根据以上分析，车辆面板天线位置1和位置2的耦合损耗差异约为5.8. d B，与6 d B的理论耦合损耗之差约为0.2 dB. 在该测试中车载平板天线的泄漏2表1统计项目平均衰减值场强，信噪比分段平均衰减值信噪比/ dB 0.522 79场强/ dBm 0.387 09信噪比/ dB 0.465 96车载天线位置1场强/ dBm 0.523 65到AP_R_CL_5的距离/ m距泄漏点1.4 m电缆每10 m的平均传输衰减测量值约为0.52 d B，与理论值0.58 d B相差0.06 d B（10％）.

车辆面板天线2的位置，场强/ dBm位置1场强度理论值1（50％）理论值2（95％）ͼ5车辆面板天线位置1场强理论值与实际值的比较值是天线距离泄漏电缆的距离，在2.8 m处，每10 m的平均衰减测量值约为0.43 d B，与理论值0.58 d B相差0.15 d B（26％）. GB / T 15875-1995 《泄漏电缆无线通信系统通用规范》规定，信噪比差场强差插入损耗/ dB距AP_R_CL_5的距离/ m泄漏同轴电缆的传输衰减和耦合损耗测试距离为1.5m，因此，车载面板天线1在位置6和位置2在位置6的场强，信噪比插入损耗设置为1，在位置2的线段处的场强，断言信噪比的年龄衰减值如表1所示. 从理论上讲，在其他条件不变的情况下，场强和信噪比的绝对值之和为固定值，但存在在实际测试中出现小幅度误差. 为了减少误差，分别通过分析场强和信噪比获得的线段的平均衰减值被平均，以计算每10 m泄漏同轴电缆的实际传输衰减: w位置1 =（0.523 65 +0.522 79）/ 2传输衰减值更接近理论衰减值. 2.2耦合损耗的分析对于本测试中使用的泄漏同轴电缆，在66 d B（±5 d B）内的耦合损耗概率为50％，即L c50为66 d B；在50 d B以内，L c50为66 dB. 耦合损耗为69 d B（±5 d B）概率在95％以内，即L c95为69 d B；也就是说，理论上局部耦合损耗的50％小于66 d B，而局部耦合损耗的95％小于69 d B.

根据公式（4）漏泄同轴电缆技术规范，400 m泄漏同轴电缆的耦合损耗概率为50％和95％，车辆面板天线位置1收到的理论场强值为: P r50 = 27.5-（ L c50 + w位置1×L）= 27.5-（66 + 0.52×L）（dBm）= 0.523 22（dB）w位置2 =（0.387 09 + 0.465 96）/2=0.426 525（dB）车辆位置安装的平板天线1，天线与现代城市轨道交通之间的距离4/2014 MODERN URBAN TRANSIT77论坛同轴电缆耦合损耗的误差范围为5 d B，因此，从测试数据可以看出，传输耦合泄漏同轴电缆的损耗和理论值. CBTC系统泄漏同轴电缆路径损耗测试与分析张衡等泄漏同轴电缆无线场强覆盖测试，掌握泄漏同轴电缆路径的实际工程环境，实际损耗和理论损耗，是CBTC系统车载接地无线通信链路设计提供了工程依据. 参考文献[1]姜海林，步兵，高春海，等. 基于位置的CBTC系统无线局域网交换机制[J]. 铁道学报，2011，33（10）: 51-56. [2]国家技术监督局. GB / T 15875—1995泄漏电缆无线通信系统通用规范[S]. [3]李进，傅松. CBTC无线传输方法的性能分析与现场测试[J]. 现代城市轨道交通，2011（3）: 8- 11.接收日期2014-02-07主编马一平3结论通过在北京地铁隧道中建立CBTC系统测试平台来测试泄漏同轴电缆的路径损耗电缆，可以得出以下结论.

（1）在此测试环境中，泄漏的同轴电缆的场强和信噪比曲线的总体趋势随着距离的增加而平滑降低，符合线性衰减特性；传输衰减和耦合损耗在制造商规定的动态范围内. （2）为满足该CBTC系统车地无线通信的场强的最低要求60 d B m和信噪比的最低要求20 d B，其一侧的覆盖距离泄漏同轴电缆应控制在400 m以内，车载天线与泄漏电缆之间的距离应控制在1.5 m以内. （3）为了满足CBTC系统车对地无线通信的高度稳定性和可靠性，有必要在项目实施之前对现场线路环境进行测试和分析. CBTC系统中同轴电缆泄漏的路径损耗张恒，温志伟摘要: 在北京地铁运营隧道中，在CBTC系统中的列车–轨道旁无线传输中对泄漏同轴电缆进行了特殊测试. 在隧道中的2.4 GHz泄漏同轴电缆上测试了路径损耗，并对制造商提供的理论值进行了比较分析，从而为CBTC系统中的列车–轨道旁泄漏同轴电缆无线通信提供了设计基础. 关键词: 地铁通信，CBTC，同轴电缆泄漏，传输衰减，耦合损耗（续第74页）[5]子海波，郭秀成，杨杰. 现代电车的应用模式与区域适用性研究[J]. 城市轨道交通研究，2009（2）: 46-49. [6]陆希明，李娜. 电车科学合理发展[J]. 城市交流，2013，11（4）: 19-23，38.接收日期2014-04-30责任编辑马一平从中等. 关键词: 现代电车，案例研究，经验，启示78MODERN URBAN TRANSIT4 / 2014年现代城市轨道交通

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