1 地铁场景概述地铁主要是指城市地下轨道交通的场景,包括城市轻轨的地下部分。地铁是当前大型城市的首选公共交通工具,环境非常复杂,人流量非常密集。 (1)地铁一般包含站厅、站台、地下区间隧道等区域。 (2)地铁站厅连接地面及站台层,一般一个站会有多个出入口连接地面,站厅层为购票区域;站台层为旅客候车区,一般有侧式站台(分为单线轨道和双线轨道式)和岛式站台两类。 图1 单线轨道示意图 图2 双线轨道示意图 图3 岛式站台示意图 地铁隧道分为上、下行两条线路,一般情况下,两条线路为单洞单轨隧道,隧道宽度约4.5米,高度约5米。 矩形隧道断面图 马蹄隧道断面图 圆形隧道断面图 地铁站台一般长130米至150米不等,地铁站与站之间的距离在500米至3公里不等,市区的站间距较小,郊区的站间距较大。 地铁列车总长一般在120米左右,车厢宽度一般在3米左右,车厢玻璃车窗距离轨面的高度约为2.5米。 图4 地铁场景示意图 2 地铁覆盖技术要点2.1 覆盖设计对于地铁站站厅、站台以及地铁人员工作区域的覆盖与普通室内覆盖场景类似,一般采用分布式天线系统来覆盖;对于地铁隧道部分一般采用漏泄电缆方式覆盖。 图5 地铁场景覆盖示意图 2.1.1 地铁隧道覆盖设计2.1.1.1 干扰分析通常地铁隧道内除公网移动通信系统外,还存在警用350MHz、政务800MHz数字集群通信系统和2.4GHz列车控制系统CBTC等地铁专用通信系统。因此在室内分布系统建设时,应根据基站设备的实际射频能力,计算公网移动通信系统与地铁专用通信系统间的干扰隔离度。 警用350MHz、政务800MHz数字集群通信系统通常采用漏泄电缆方式覆盖,一般来说,公网移动通信系统的漏泄电缆与其保持0.5米的间距可以避免系统间的相互干扰。地铁列车控制系统CBTC基于WLAN技术,一般采用定向壁挂天线进行覆盖,天线挂高与列车车顶位置相当。一般来说,公网移动通信系统的漏泄电缆与其天线保持1米的间距可以避免系统间的相互干扰。 另外,在极特殊情况下由于设备射频指标不佳、漏泄电缆安装不当等原因造成公网与专网系统间相互干扰时,应积极配合做好设备及分布系统的干扰排查与整治工作。 2.1.1.2 组网方式原则上应和运营商协商并达成一致,宜采用POI+双路漏泄电缆组网,支持LTE MIMO,2G/3G可灵活选用分缆或合缆方式。 图6 地铁隧道LTE MIMO组网+2G/3G收发分缆 图7 地铁隧道LTE MIMO组网+2G/3G收发合缆 2.1.1.3 漏泄电缆覆盖模型 漏泄电缆覆盖模型如下图所示,信号源从漏泄电缆的一端注入射频信号,经过一定距离的传输衰减,信号逐渐减弱,直到衰减到无法满足覆盖要求为止,该距离即为信号源的有效覆盖距离。 图8 漏泄电缆覆盖模型示意图 信号源的有效覆盖距离L= (Pin –(P0+L1+L2+L3+L4+L5))/S (米) Pin:漏泄电缆输入端注入功率; P0:最低要求覆盖信号强度; L1:漏泄电缆耦合损耗,此项为漏泄电缆指标,一般取95%覆盖概率的耦合损耗,与工作频段有关; L2:人体衰落,与车厢内的拥挤程度有关,一般取3-5dB; L3:宽度因子,Xlg(d/2),d为终端距离漏泄电缆的距离,X为系数,一般取值在10-20之间,根据实际项目进行模测校准; L4:设计衰减余量, 一般取3dB; L5:车体损耗,与车箱类型有关,一般地铁车体损耗在8-12dB左右,具体损耗取值应以模测为准; S:每米漏泄电缆传输损耗,此项为漏泄电缆指标,与工作频段有关。 切换重叠区域:过渡区域+保护距离+切换距离
表1 泄漏电缆技术指标表
表2 漏泄电缆链路预算表 2.1.1.4 漏泄电缆布放原则(1)漏泄电缆布放位置 由于地铁列车车体由金属材料及玻璃组成,车窗是损耗相对较小的位置,宜将漏泄电缆布放在车厢车窗上沿高度位置,开孔方向朝向列车,有利于电磁波穿透车窗对用户进行覆盖,布放位置如下所示: 图9 漏泄电缆布放位置示意图 由于站台一般设有广告牌,位于站台区间的漏泄电缆宜安装在广告牌上方或下方。 (2)MIMO成对漏泄电缆间距 当隧道布放双缆实现LTE MIMO性能时,两根漏泄电缆距离宜不小于0.5米。 2.1.2 地铁站台、站厅覆盖设计地铁站一般包括站厅层及站台层,根据站厅层的结构情况,在站厅层公共区域及出入通道口使用全向吸顶天线交叉布放的方式进行覆盖,天线覆盖范围20-30米。 图10 站台站厅覆盖示意图 2.2 小区划分对于不同类型的地铁站,应采用不同的分区策略: (1)对于郊区非换乘站,高峰人流量不大,站台、站厅及隧道宜规划为同一个小区。 图11 站台站厅隧道共小区示意图 (2)对于城区非换乘站,高峰人流量较大,站台与隧道宜规划为同一小区,站厅单独规划为一个小区。 图12 站厅独立小区示意图 (3)对于换乘站,每条地铁的隧道及相应站台宜各规划为一个独立小区,站厅单独规划为一个小区,同时要考虑多个小区间切换问题。 2.3 小区切换地铁场景小区信号切换主要发生在以下几个位置。 (1)乘客出入地铁站的切换; (2)站厅与站台两小区之间的切换; (3)隧道区间两小区之间的切换; (4)列车出入隧道口时与室外小区的切换。 2.3.1 乘客出入地铁站的切换乘客出入地铁站会产生室外宏基站信号和地铁站厅信号之间的切换,可以在扶梯中间位置的顶部加装全向吸顶天线保证足够的重叠覆盖。 图13 乘客出入地铁站的切换示意图 2.3.2 站厅与站台两小区之间的切换此切换同2.3.1切换场景一样,一般在扶梯上下口位置布放全向天线保证切换顺利进行。 图14 站厅与站台切换示意图 2.3.3 隧道两小区之间的切换列车经过两个小区交会处时会发生信号切换,应设置足够的重叠覆盖区保证切换顺利进行。 切换重叠区域规划需要考虑三个因素: 过渡区域B:邻小区信号强度达到切换门限所需要的距离切换距离 A:完成切换所需要的距离;保护距离 C:切换测量开始后,防止由于信号波动需重新测量而影响切换的距离余量; 设地铁运行速度80km/h,根据以下条件 TD-LTE切换门限(2dB)、切换时延(500ms)、漏缆传输损耗(5.52dB/100m)、余量2dB 得到: 过渡区域B为43.48米,切换距离A为11.11米,保护距离C为43.48米,切换重叠覆盖区域规划为: 小区重叠覆盖区长度=43.48+ 11.11+43.48=98.07m
为保证各系统在隧道区间两小区之间正常切换,在设计时应以切换重叠区要求最高的系统为准预留满足切换距离的功率余量。 2.3.4 列车出入隧道时与室外小区的切换列车出隧道的过程中,隧道内信号迅速减弱,隧道外信号迅速增强,两侧信号无足够的重叠覆盖区,需在隧道口漏泄电缆末端增加对数周期天线对隧道出口方向进行覆盖,与外部宏网基站形成足够的重叠区,达到顺利切换的目的。 重叠覆盖区的设置要考虑两个原则。 (1)重叠覆盖区的距离要能满足所有系统的切换要求。 (2)重叠覆盖区的距离不能太长,必须控制信号外泄,避免对隧道外室外宏站覆盖区造成干扰。 2.4 隧道内设备供电设计2.4.1 线径选择隧道内设备取电与站台站厅机房内设备取电是有区别的: (1)、机房内设备距取电位置都很近,一般在几米至十几米不等,接电时通常不考虑电源线。 (2)、在隧道内一般每隔450m左右安装一套分布系统信源设备,设备采用站厅通信机房内引电源线至轨行区供电,电源线长度通常在几百米至几公里不等,电源线很长且承载的设备很多,需要严格计算电源压降来选择合适线径的电源线。 (3)、电源线设计时需要有一定的前瞻性,不能只按照工程初期的实际设备是数量计算,供电能力需要给后期运营商留有扩容加设备的空间。例如南京地铁2号线工程每台POI的端口接入能力是14个射频输入,单实际三家运营商每台POI只接入了9台信源占用了9个射频口。但是电源线设计的时候需要按照POI满端口使用计算信源数量,且在这基础上再需要个各运营商预留部分余量。 例:南京地铁南延线轨行区电缆线径设计造价对比如下
2.4.2 路由选择地铁站与站之间的距离小于1.5公里(开断点≤3)的区间内电源路由一般设计使用一条支路满足需要,站区间距离大于1.5公里(开断点>3)的区间内电源路由一般设计使用两条或以上支路满足需要。 以1号线南京南站至双龙大道区间内电源设计举例: 双龙大道至南京南站轨行区共长2467米,隧道内有5个设备点,每个设备点共安装了7-9台信源。设备最低耐压值为180V,按照POI满端口接入设备计算,隧道内设备总负荷为127A左右。电源线只能从双龙大道站引电,南京南站管道资源受限无法布放电源线至轨行区。 有两种方案可以满足供电要求 方案一:
方案二:
虽然方案二比方案一要多放1400米电源线,但是由于方案二使用的电源线线径细,材料价格低,整体造价低于方案一,且方案一使用线径为70平方的电源线,施工难度远远大于方案二,故本次采用方案二。 2.5 POI选型结合各运营商的近期频段需求及远期频段规划,向POI厂家提出提出频段需求及POI的指标要求,POI厂家根据运营商的要求提供产品。 低频透穿型与全频段型POI 低频段800/900MHz系统和其他高频段系统相比有着更好的覆盖优势,在运营商提出节约低频段信源数量的需求时,可采用透传POI方案实现800/900MHz系统的透传,最大化发挥低频段信源覆盖能力,以节省运营商低频段信源设备投资。 可根据运营商的要求定制低频透传型POI配合标准化POI使用,以实现在部分合路点将低频信号透明传输,减少低频段信源数量。采用该方案时,透传POI安装位置应充分和运营商沟通,在运营商认可的前提下实施。 透传型POI使用示意图 2.6 南京地铁线路造价对比2.6.1 南京地铁10号线1) 项目概述: 南京地铁十号线线路全长21.6km,其中安德门站~小行站(不含)为新建线路,长约1.5km;小行站~奥体中心站为既有一号线线路,长约5.7km;奥体中心站(不含)~雨山路站为新建线路,长约14.4km。总计涉及10个站点:安德门、梦都大街、绿博园、江心洲、临江路、浦口万汇城、工业大学、龙华路、文德路、雨山路。于2014年7月1日正式开通运营。 2) 运营商设备使用对比:
3) 运营商造价对比:
2.6.2 南京地铁3号线1) 项目概述: 南京地铁三号线起自京沪高速铁路林场站附近,沿线经过江北浦口区,江南下关区、玄武区、白下区、秦淮区、雨花台区和江宁区等重要片区,终点位于江宁区的秣周路站。线路全长约44.8km。其中高架线约2.4km(含过渡段),地下线约42.4km,全线共设29座车站。 29座车站中地下车站28座、高架车站1座。线路站点设置为,林场站、星火路站、东大成贤学院站、泰冯路站、天润城站、柳州东路站、上元门站、五塘广场站、小市站、南京站站、南京林业大学·新庄站、鸡鸣寺站、浮桥站、大行宫站、常府街站、夫子庙站、武定门站、雨花门站、卡子门站、大明路站、明发广场站、南京南站站、宏运大道站、胜太西路站、天元西路站、九龙湖站、诚信大道站、东大九龙湖校区站、秣周东路站。于2015年4月1日正式运营。 2) 运营商主设备使用对比:
3) 运营商造价对比:
2.6.3 南京地铁2号线1) 项目概述: 南京地铁2号线是南京第二条建成运营的地铁线路,于2010年5月正式运营。线路自西起点油坊桥站,至经天路站,本次共覆盖2号线地上站1个、地下站17个及其隧道以及2个地上站隧道口,有油坊桥、雨润大街,元通,奥体东,兴隆大街,集庆门大街,云锦路,莫愁湖,汉中门,上海路,新街口,大行宫,西安门,明故宫,苜蓿园,下马坊,孝陵卫,钟灵街,马群隧道口,金马路隧道,约23.6km。本期工程对地铁二号线地上站1个、地下站17个及其隧道以及2个地上站隧道口进行改造。 2) 运营商主设备使用对比: ■ 主设备数量表
3) 运营商造价对比:
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