萬噸列車無線通信論文

時間:2022-05-21 10:15:40

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萬噸列車無線通信論文

1準東線開行列車的現(xiàn)狀及開行萬噸列車所遇到的無線通信問題

目前,準東線開行的為5000噸列車,采用“1+0”編組形式,主車可以直接查詢列尾。為了進一步挖掘運輸潛能,滿足日益劇增的能源需求,開行重載萬噸列車是一種行之有效的解決方案。重載萬噸列車必須采用“2+0”的編組牽引方式,機車與各從車站之間通暢、可靠的通信和及時、準確的列尾查詢是開行萬噸列車安全前提。當前全國鐵路普遍采用的通信系統(tǒng)為400M+400M中繼系統(tǒng)、鐵路專用的GSM-R系統(tǒng)(簡稱G網(wǎng))。400M+400M中繼系統(tǒng)是在全線測完400M場強的情況下,根據(jù)線路的實際情況,在場強弱的區(qū)段(如隧道內(nèi)、大的S型彎道等)架設400M直放站遠端機及漏纜,通過預先埋設在鐵路沿線的光纜和附近車站機房的400M直放站近端機連接,近端機再和車站電臺連接,從而解決線路的機車與車站的通信問題。準東鐵路若采用該套通信系統(tǒng),機車與車站之間的通信問題完全可以解決,然而機車與列車尾部之間的通信卻無法解決,因為機車與列尾之間為直接通信,及為機車上的電臺將查詢信息之間發(fā)給列車尾部的列尾電臺,而尾部的列尾電臺將后面的尾部信息之間發(fā)給前面的機車,完全未能利用上400M中繼系統(tǒng),而在準東鐵路線路大部分區(qū)段400M信號衰減極大,衰減值達到30-35dB,通信距離大概只有200-300米。在目前的5000噸編組的列車上列尾試驗,利用單純的400M系統(tǒng),可通率不足30%,這遠遠滿足不了開行萬噸的安全要求,即使在編組的萬噸列車中部加掛列尾中繼器,全線列尾通信的可通率也不足65%,這也滿足不了開行萬噸列車的安全要求。而且該系統(tǒng)在線路上采用220V交流供電,對電壓對的要求極高,供電的任何變化都影響著系統(tǒng)的可靠性,且架設在線路上的遠端機及漏纜需要定期的維護、保養(yǎng),這也增加了管理部門的工作強度。鐵路專用的GSM-R系統(tǒng)(簡稱G網(wǎng)),該系統(tǒng)的開通首先要向鐵路總公司(原來的鐵道部)申請相應的頻點(此項很困難,因為國家無線電委員會分配給鐵路總公司的頻點有限,目前遠遠無法滿足全國鐵路通信系統(tǒng)的使用需求),在申請到頻點后,每年還需向有關部門繳納一定的頻率使用費。在以上工作完成的條件下,方能進行現(xiàn)場的勘察、設計,等設計完后以后,根據(jù)設計方案才能進行施工,據(jù)了解,該項施工耗資較大,每公里投資達到幾百萬元之多,按目前準東鐵路的規(guī)模,僅該項投資就要幾億元。在目前提倡節(jié)約型社會的前期下,該方案的實施可能性不大。

2尋找一種適合目前準東開行萬噸列車的無線通信方式

經(jīng)過長時間的考察、調(diào)研,我們發(fā)現(xiàn)由西安鐵路局科研所研制、開發(fā)的400K+400M雙信道無線通信系統(tǒng)適合當前準東開行萬噸列車的無線通信需求。該系統(tǒng)采用的是400KHz、400MHz雙頻率同發(fā)同收工作方式,兩個頻率在工作中相互補充,實現(xiàn)無縫式對接,完全可以滿足開行萬噸列車的安全需求。其中,400KHz通信方式為感應式無線通信,我們近一步從理論上的了解一下其特點:

3解決限制空間的電波傳播的可靠性辦法

我國感應通信的應用起步較晚,大約在七十年代才開始感應通信的研究,除一些大型國家煤礦少量地應用國外進口的感應通信器材外,主要在鐵路上使用?,F(xiàn)已在幾個大型礦井中采用但還沒推廣到全國煤礦及地鐵。我所開始研究感應通信是在電氣化鐵路開通后,無線列調(diào)在山區(qū)電氣化鐵路不能即時順利的推廣應用。

4無線通信的基本原理

當導線接近于天線時,根據(jù)電磁感應原理,導線吸收了輻射場的輻射能量和感應場的儲存能量,這些能量在波導線上將產(chǎn)生較高的感應電動勢,并沿波導線傳輸。這就是感應通信的全部傳播過程。當導線切割天線輻射的電磁波,導線上產(chǎn)生感應電勢,產(chǎn)生感應電流。由于導線的引導,電磁波就在導線的邊緣。被引導的電磁波被稱為電磁波導或定向電磁波。用來引導電磁波的導線稱為波導線。我們將感應天線置于波導線下(或附近),感應天線與波導線的距離遠小于工作頻率的波長,在天線電磁場(輻射場和感應場)作用下,產(chǎn)生的感應電流沿著波導線流動,流動的電流又在波導線周圍產(chǎn)生電磁場,形成第二次輻射,在一定遠的距離上,波導線附近的天線將通過感應方式接受到信號。

從以上分析中我們得出:在無線通信中,通過電臺把所要傳輸?shù)母哳l信號發(fā)送到天線,天線上產(chǎn)生了電磁場,從而在鐵路接觸上產(chǎn)生較高的感應電動勢,產(chǎn)生感應電流,沿著接觸網(wǎng)傳輸。由于信號會沿著導線的方向傳輸,電磁波會有一定損耗。波導線在傳播電磁場能量的同時,還不斷向外輻射能量,在波導線周圍形成電磁場,處于波導線附近的感應臺天線將波導線周圍的電磁場接收,實現(xiàn)了兩感應電臺之間的通信。這是應用無線通信與有線載波通信特點相加的導引輻射通信系統(tǒng),形成了一種獨特的鏈狀移動通信方式。通過以上理論的分析,完全能夠滿足目前準東鐵路開行萬噸列車的需求。

作者:海平安單位:準東鐵路公司運輸部