衰落和干擾是制約無線通信系統性能的主要因素。過去15年，針對衰落的研究已經非常成熟。因此，近年來，干擾以及干擾抑制技術研究已逐漸成爲無線通信研究領域中的一個熱點。下面是小編蒐集整理的相關內容的論文，歡迎大家閱讀參考。
摘要：本文經過原因分析、方案設計、現場試驗，成功研製出一款新型列尾裝置，實現無線通話功能，完全滿足萬噸組合列車開行所需無線通話的條件。
關鍵詞：萬噸組合列車;無線通信;同頻干擾;解決神朔
鐵路是我國"八五"計劃重點工程建設項目，隸屬於神華集團，全長263K+141m，始於陝西北部神木縣大柳塔鎮，終於山西朔州西。與包神鐵路、朔黃鐵路共同組成我國西煤東運的第二條大通道。全線處在陝北、山西黃土高原地帶，山川溝壑較多。全線共有大小隧道31座，相距不足700m的有12處，S曲線超過1km的有48處以上，有12‰以上的長大坡道，地形條件極爲複雜。爲了有效解決萬噸組合列車行駛過程中，本務機車和各從機車之間的無線通信同頻干擾，以及本務機車準確查詢列尾裝置問題，神朔鐵路專門成立萬噸組合列車列尾裝置無線通話功能研發小組。
一、萬噸組合列車開行中遇到的通信問題
2012年之前，神朔鐵路一直開行最大載重爲5000t的列車，採用“2+0”編組形式，主車可以直接查詢列尾工況。爲了進一步挖掘運輸潛能，滿足日益劇增的能源需求，開行重載萬噸組合列車是一種行之有效的解決方案。萬噸組合列車屬於重載列車，必須採用“2+2”的編組牽引方式，主車和各從車之間具備通暢、可靠的通信，以及及時、準確的列尾查詢功能，是開行萬噸組合列車的安全前提。然而，神朔鐵路列車上使用的列尾裝置爲400kHz+450MHz雙信道無線通信系統。該系統不具備無線通話功能，也不能提供安全、可靠的列尾查詢功能，無法爲萬噸組合列車提供安全保障，這成爲開行萬噸組合列車的一道瓶頸。
二、分析萬噸組合列車通信問題產生的原因
根據開行萬噸組合列車的特點，以及現在使用的無線通信設備的特性，可以從以下幾個方面分析：
2.1機車通信在一個整體的萬噸組合列車運行中，主車和各從車之間不間斷、穩定可靠的通信是必不可少的。各從車與主車要對列車運行狀況及線路信息進行不間斷語音通信，確保整組列車安全運行。由於神朔鐵路地形條件極爲複雜，山區、隧道、大彎道、塹道等無線通信困難區段較多，造成現有的無線通信方式，無法達到萬噸組合列車行車的技術要求。神朔鐵路開行5000t列車使用的列尾裝置，爲西安鐵路局科研所研發的400kHz+450MHz雙信道無線通信系統，該系統在開行5000t列車期間，爲乘務員提供了滿足要求的列尾查詢功能，但該系統不具備無線通話功能，無法爲萬噸組合列車主從車之間提供有效的無線通信。現在列車上使用的無線列調設備，採用單一400MHz工作方式，不能保證全線無盲區的無線通信。尤其是遇到山區、隧道、大彎道、長坡道等無線通信困難區段的運行環境時，問題更加突出。在400MHz場強覆蓋區段通信時，也極易與無線列調產生同頻干擾問題。同時，機車與尾部主機通信和主從車之間的通話，同在458.525MHz一個頻點上，而且每列機車使用的頻段也相同，從而使得主車與各從車之間、主車與車站之間、列車與列車之間的語音通話相互干擾、相互影響，容易產生誤報動作，爲開行萬噸組合列車埋下安全隱患。
2.2列尾查詢列尾裝置是列車尾部安全防護裝置的簡稱，是主車司機及時掌握和控制列車尾部風壓的有效手段，對保障行車安全、提高運輸效率起着重要作用。因此，列尾裝置是否及時、有效地查詢列車管壓，成爲開行萬噸組合列車重要的因素之一。經過技術人員的現場添乘和數據分析，發現神朔鐵路開行5000t列車所使用的列尾裝置，無論是從電臺功率方面，還是對線路的場強覆蓋方面，都無法向萬噸組合列車提供安全、可靠的列尾風壓查詢。因此，研製一款新型列尾裝置或一種新的列尾風壓傳輸方式，迫在眉睫。
2.3同頻干擾神朔鐵路開行一組萬噸組合列車，同時要開闢四路通信通道。
2.3.1無線列調通信通道無線列調是機車安全開行必備的“三大件”之一，是行駛在軌道上的機車和車站，以及調度進行不間斷聯繫的重要通信方式，也是行車過程中處理一些突發事件的重要通信工具，其安全、可靠的重要性是不言而喻的。
2.3.2同步操控系統通信信道同步操控系統，是萬噸組合列車中的主車對其他從車進行同步操作、控制的一套複雜系統，主車要在行駛過程中，根據線路上實際情況，通過無線傳輸系統不斷地傳輸各種命令對從車操控，從而確保列車的安全行駛。
2.3.3主車和各從車語音通話信道語音通話系統是向各機車提供一個適時事件、突發事件相互進行語音聯繫的無線信道，其安全、可靠的重要性也是顯而易見的。
2.3.4列尾風壓查詢信道萬噸組合列車主車查詢尾部風壓，是利用安裝在主車上的列尾專用電臺和列車尾部裝置，通過無線信道來實現。如果沒有一個合理的頻率分配方法，一組萬噸組合列車運行之後，以上4組無線信道同時使用，極易導致相互干擾、相互影響，嚴重威脅到行車安全。如果兩組或更多組萬噸組合列車，同時出現在無線場強覆蓋範圍內，同頻干擾就更加嚴重，後果不堪想象。
三、提出針對性的解決方案
3.1改進機車對講控制系統消除不同組萬噸組合列車之間的同頻干擾，是機車對講控制系統的重要內容。合理、有效地向不同組萬噸組合列車，提供不同的、獨立的通信頻率自動切換控制程序，是機車對講控制系統的核心。其具體設計理念是：採用以主機車號爲基礎數據，計算出不同的頻率值，實現一列萬噸列車使用一個無線通信信道。例如：由SS4G—655、SS4G—656、SS4G—657、SS4G—658編組的萬噸組合列車中，SS4G—655擔當本務機車時，按照設計理念，具體使用頻率爲：0655÷16=40……15，餘數爲15，則該組萬噸組合列車採用第15組無線通信信道。當SS4G—657擔當本務機車時，按照設計理念，具體使用頻率爲：0657÷16=40……1，餘數爲1，則該組萬噸組合列車採用第1組無線通信信道。按照這種設計理念，無論在站場內，還是區間段，不同組萬噸組合列車機車對講的同頻干擾現象就降低了，從而爲同時開行多列萬噸組合列車，提供了安全、可靠的通信保障。
3.2改造列車尾部查詢系統深入地剖析了列尾司機控制盒的各項功能，將這些功能完全融合到機車對講控制系統中，根據新型電臺的特點，對滿足以上設計要求的頻率作了如下的劃分：列尾專用頻率爲：458.25MHz通話16組專用頻率爲：467.825MHz、467.900MHz、467.925MHz、467.950MHz、467.975MHz、468.000MHz、468.025MHz、468.050MHz、468.075MHz、468.100MHz、468.125MHz、468.150MHz、468.175MHz、468.200MHz、468.225MHz、468.250MHz。通過現場多次試驗，經過改造的新型電臺，完全滿足現場的生產需求，從而驗證了該套方案的可行性。
3.3各無線通信設備特點無線列調：採用單頻率異導頻單工語音通信模式，具體頻點爲457.7000MHz，在車站上、下行2~3km機車聯控點區段，架設400MHz直放站，來解決聯控盲區。同步操控：採用425kHz+800MHz單工FFSK數據通信模式。列尾查詢：採用490kHz+458.250MHz單工FFSK數據通信模式。主從車通話：目前還沒有一個完善、穩妥的方案。根據以上設備的固有特點，進一步挖掘通信設備的潛能，提出在無線列調系統和同步操控系統不做任何改動的前提下，對現有列尾400kHz+450MHz雙信道無線通信系統進行升級改造。同時，還需建造一個成熟的主從車通話系統，滿足開行萬噸組合列車的列尾查詢需求。設計思路爲：對不同的通信對象採用分頻技術，見圖1。具體改造方案爲：在電臺主機內安裝兩個獨立450M電臺，分別用於列尾查詢和通話功能。其中，用於列尾查詢的450M電臺設置固定頻率f17m，用於通話功能的450M電臺設置固定頻率f1m~f16m。這17個頻點不重複，且均在鐵道部給予的無線頻率範圍內，符合鐵道部無線通信產品規範，400kHz電臺採用490kHz。對於列尾查詢和通話功能，分別採用不同的導頻來解決同頻干擾的問題，見圖2。具體設計方案爲：
(1)借鑑大秦線列尾系統與機車間的無線通話共用400kHz+450MHz信道，共用同一套無線通信設備的成功經驗，減低研製風險。
(2)首次在萬噸組合列車上採用最先進的`MMI技術改造既有機車電臺，增加列尾系統的無線通話功能，以較少的投入，實現了電臺的更新換代。
(3)首次對鐵道部制定的MMI技術標準進行整合，充分滿足神朔線萬噸列車對無線通信設備的特殊使用要求，解決了大秦線同類設備存在的問題。
(4)對神朔鐵路的機車運行狀態和司機使用無線通話情況進行大量的調研，尋求最佳的信道自動切換控制程序。首次成功研發採用以主機車號爲基礎數據，計算出不同的頻率值，實現一列萬噸組合列車使用一個無線通信信道，相互之間通話互不干擾、互不影響。
(5)提高列尾裝置無線通信可通率的手段，爲增加列尾裝置通信中繼功能，結合無線通信中繼領域的新技術和列尾裝置在萬噸列車上的通信特點，設計一種新型列尾中繼方案，提高列尾的通信可通率，保證列尾裝置可靠運行。
(6)採用先進的嵌入式控制系統，研製人機交互設備，更方便軟件維護和升級。
(7)首次採用MMI液晶屏顯示列尾信息，使機車乘務員能夠直觀、方便地使用、操作無線通話設備和列尾裝置，並且可以及時掌握其運行狀態。
(8)在司機控制盒軟件上，增加通話控制程序和通話狀態顯示程序，只有這樣才能真正實現通話。目前使用的司機控制盒加裝送話器方案，存在諸多缺陷和不足之處，僅僅是一種臨時的解決辦法。
四、解決方案的試驗
技術人員對該方案改造的設備進行了現場試驗，具體試驗情況如下：
4.1試驗方法在S2002次萬噸列車中，主車158#、從一157#、從二75#、從三76#的非操作端各架設一套試驗電臺，在運行過程中，主車和從二不間斷地進行通話和列尾試驗，從三用來監聽。該次萬噸列車11：41開車，在運行過程中基本上每隔1min進行一次通話和列尾試驗(神木北-王家寨困難區段)，共計試驗102次。其中，通話試驗除了在神木北、神池南站內有背景雜音外(能聽清話音，不影響使用)，其它區段通話話音清楚，列尾試驗除了在蛇口茆隧道內有兩次未查詢到外，其它區段均能正常查詢。
4.2試驗目的在不影響S2002次萬噸列車正常通信的情況下，完全模擬正常萬噸列車的通信狀態，尤其是在隧道、山區等一些困難區段，要不間斷地進行試驗。通過此次現場試驗，來驗證該套設備是否達到設計要求。
4.3試驗中存在的問題
(1)通話在站場內有背景雜音，這是因400K信號在站場內衰減比較大，信噪比低引起，在區間不存在該現象。
(2)列尾在蛇口茆隧道內查詢不到(時間爲1min)，這是因爲400K信號在此干擾大，而且列尾電臺功率稍低(相對於機車電臺)，場強低所造成。以上問題和同頻干擾一樣屬無線通信普遍存在現象，不屬於該套設備的設計缺陷，也不影響該套設備的正常使用。試驗結果通過分析試驗數據，該套設備的語音通話可通率爲100%，列尾可通率爲97%，均大於有關規定(鐵道部要求無線列調可通率不低於92%，列尾可通率不低於95%)，達到起初的設計要求，完全滿足開行萬噸列車的通信要求。
五、結束語
通過以上試驗，證明該套方案是可行的。通過驗證“以自動切換頻率的方式，有效解決本組組合列車列尾與通話間的相互干擾，不同組組合列車通話間的相互干擾問題”理論的成熟性，開創了全國鐵路無線通信系統內解決萬噸組合列車同頻干擾的先河，爲今後解決同類情況下同頻干擾，提供了成功的理論基礎。