 很多人或许都有这样的经历，要坐很长时间火车时，会提前在手机上下载好几部电影以便打发车上的时间。特别是在中国西部、南部地区，地形复杂，火车穿山越岭，一进入隧道就没信号了。很多人猜想，可能是因为信号被山体挡住了，无法进入隧道。那么，司机难道进隧道后也不能联系到铁路车站或者调度员吗？实际上，铁路隧道内的无线通信有其独特的技术，今天我们就来学习学习。  为什么穿隧道会信号不好 我们首先来了解一下民用手机是如何接受信号的。手机移动通信系统由三大部分组成是移动台（例如手机）、基站（天线、无线电信号的接收、发射设备及基站控制器等）、交换网络（移动交换机、跨地区间的中继传送设备等）。 移动台之间无论离得多近，均不能直接进行通信，需要经过基站和移动交换中心进行接入和转发，因此移动台能否收到无线信号，首先取决于所在区域基站的信号覆盖情况。  那么火车过隧道时，为什么信号不好呢？ 首先，由于移动通信是利用无线电波进行信息传输，而火车运行情况十分复杂，很容易受通信环境物体遮挡及信号传输衰减等因素影响，产生多径效应和阴影效应，造成电波传播的幅度衰落和时延扩展。   把隧道看成一个截圆的波导，对于圆形介质波导所传输的波模Tenm和THnm理论上传播常数的数值解为：  相位常数和衰减常数为：   由上面的公式可以看出，电波在直隧道内的衰减与波长的平方成正比，与隧道截面积等效半径的立方成反比。因此，在隧道内电波传播使用波长较低的频率可以得到较低的传输损耗。  火车过隧道时，信号遮挡和衰减的情况比较严重。大家生活中一定有这样的经历，打电话一旦出现语音断断续续的情况，可以拿着手机走到稍微开阔的地带，语音信号可能就清晰流畅了，其实也是信号遮挡及传输衰减的道理。 同时，移动无线信号还容易受移动台与基站之间的相对高速运动影响，引起多普勒频移以及相邻蜂窝覆盖之间信号的快速切换，从而造成电波传播特性的快速随机变化，乘坐高铁时，语音信号很差主要就是这个原因。  2G网络主要针对相对慢速运动场景下设计，当运动速度超过200km/h临界限制时，累计多普勒频移偏差会显著增加，导致移动通信质量明显下降。不过，现在的4G网络基本解决了300km/h动车组的高速移动通信问题。 隧道通信技术原理 但基本在任何情况下，铁路司机都可以和车站、调度员取得联系，这是因为他们沟通使用的是专网通信，也就是GSM-R数字移动通信系统，工作频段为885-889MHz（移动台发，基站收）和930-934MHz（基站发，移动台收）。  GSM-R系统包括网络子系统、基站子系统、运行与支持子系统和终端设备4部分。其中网络子系统包括移动交换子系统、移动智能网子系统和通用分组无线业务子系统。由于铁路隧道长度不尽相同，也就有提供隧道覆盖的多种解决方案，实际建设中需在施工、效率和费用之间找到一个折中方案。  对于短距离单独的隧道，可以在隧道一端洞口外设基站或光纤直放站，隧道内敷设漏泄同轴电缆进行覆盖。 对于中长距离的隧道，一般采用基站+光纤直放站+泄漏电缆进行覆盖。基站尽量安装在隧道进、出口。通过两端的直放站在中间形成叠加区，也可以增加一个洞外天线在洞外形成叠加区，隧道内安装光纤直放站，漏泄同轴电缆贯穿全隧道。  对于超长隧道，一般在洞内设置直放站保证洞内的叠加区切换。这些直放站分别引隧道两侧的基站信号源，切换区域在隧道内。 对于隧道群，可以在隧道内安放基站，保证叠加区切换。 民用网络隧道通信 近年来，随着铁路装备和通信技术迅猛发展，大家可以感受到：乘坐火车出行时，即使进入隧道，有时候也能有手机信号，不仅可以打电话，甚至还能刷微博、看直播、开视频。 实际上，民用通信和铁路通信一样，要想手机有信号，也离不开天线和基站。但由于隧道外的信号无法穿过厚实的山体，所以只能在隧道内做文章。  然而，隧道内空间狭窄，难以安装天线，就算勉强安装了，列车高速通过时会产生强大气流，容易将天线刮落，造成安全事故。为了解决这些问题，天线的替代品——漏泄同轴电缆（简称漏缆）诞生了。  漏缆不仅具有信号传输作用，还具备天线功能，通过对外导体开口的控制，可将受控的电磁波能量沿线路均匀辐射出去及接收进来，实现对电磁场盲区的覆盖，达到畅通移动通信的目的。  漏缆敷设于铁路隧道壁上，它的高度很有讲究，不能太高也不能太低，一般安装至动车车窗的高度。信号穿过玻璃的损耗，要比穿过车厢壁损耗小很多，从而使信号传输更快更稳定。  当然，大家能流畅地刷手机，离不开铁路通信工的精心维护和优化调试。每当夜幕降临，高铁维修天窗开启后，铁路通信工便会进入隧道，对通信设备及漏缆进行维护保养，发现故障和隐患及时进行处理，确保通信设备运行状态稳定，旅客可以一路“畅刷”不停。 随着5G通信网络覆盖越来越多的铁路线，相信今后旅客乘坐火车出行体验将更好，这些铁路隧道的通信小知识，你了解了吗？ (部分内容来源：铁道知识局，共青团中央、移动通信、昆明铁路) |
手机版|美路科技旗下网站|铁道职培
( 鲁ICP备18021794号-3|
鲁公网安备37130202372799 )
GMT+8, 2025-12-16 17:40 , Processed in 0.185804 second(s), 50 queries .
Powered by Discuz! X3.5
© 2001-2025 Discuz! Team.
