新钢运输部原料站平调信号覆盖改善方案

杨亮

【摘 要】文章重点指出了国内钢铁企业在使用平面调车设备指挥调车作业时出现盲区的普遍原因和解决方法，并给出了理论上的分析计算，具有较强的工程施工方面的指导意义。

【关键词】平面调车；高增益全向天线；手持机天线；天线安装；信号盲区

新钢公司运输部原料站于1997年正式使用无线电平面调车系统，工作频率在400兆赫兹。该站调度室安装了一套调度基地电台，即行业内俗称的区长台用于指挥进入合金库的机车进行调车作业，机车上的机控器和调车长电台均为手持对讲机改装，发射功率为5瓦，并且机控器的天线就直接安装在机车驾驶室内的机控器上，使用的是手持机天线，没有接配标准的外接机车天线。系统设备开通使用后就一直存在通信效果不能满足实际调车作业需要：在机车和调车员进入合金库厂房内后，原料站调度室与合金库之间就无法进行通信，调车员只能到合金库外在距合金库约10米处与原料站调度室才能勉强进行通话，然后再与机车通话。原料站调度室调度基地台与机车进入合金库的通信环境示意图请见下图1。为了方便调车，以致后来发展到在合金库内用2G公网手机进行指挥调度作业。

原料站调度室距离合金库直线距离约为5公里，中间有高炉和厂房的阻挡，无线调度信号必须通过非视距传播才能到达目的地，且合金库是一座长×宽×高为120米×80米×12米的大型仓库，属钢筋混凝土支撑钢架屋顶结构，顶棚防雨层为镀锌彩钢瓦，上部四周由镀锌彩钢瓦包裹，窗户由透光防雨塑料板构成。由此可以看出合金库是一座主要由金属材料构成的建筑物，对无线电波的传播有较强的屏蔽作用。

针对以上问题，我部于2013年7月更换了全新的区长台和机车上的机控器、调车长台，但与区长台配套的天馈系统没有更新。但更换新设备后的通信距离和范围依然如故，原料站调度室与合金库厂房之间仍然无法进行通信。

为了加强企业的安全生产，我部又制定了调车作业人员上岗的新规定：在进行调车作业前，相关工作人员必须上交手机，即调车作业时段不能使用手机，以免影响安全生产，下班后再领回手机。这无疑给合金库的调车作业带来了更多的不便，通信的不畅既影响生产效率，又增加了工作强度，尤其是在恶劣的天气环境下。这迫使我部必须在短时间内彻底解决合金库的通信不畅的难题，以保证生产作业的正常进行。

2014年10月9日我们组织协调各方技术力量，对目前正在使用的原料站调度室调度基地电台和机车机控器的安装、设备工作状态、设备的使用，以及与合金库的通信环境进行了现场考察和问题分析、会诊，并跟车进行了调车通信试验。在现场考察过程中，陆续发现了一些影响通信距离和效果的属于设备本身和设备安装的一些问题，并制定出对应的解决方法：

1）同轴电缆馈线接头的问题：

与原料站调度基地电台相连接的同轴电缆（SYV-50-7）接头型号为SL16，电缆的外屏蔽层与SL16接头的外屏蔽套的焊接不符合工艺要求，其实物外观示意图如图2，这种不符合制作工艺要求的接头的驻波比必然大于1.5，将带来较大的信号损耗，不利于调度基地电台信号的接收与发射，按正规的工艺要求制作的SL16电缆接头的外观视图如图3所示。

2）全向天线的安装不符合要求：

原料站调度基地电台的全向天线安装不合格，现场安装实际情况如下图4左视图所示，超过一半以上的天线体与金属抱杆重叠，这使得该天线严重失谐于调度基地电台的工作频率，相当于天线的增益大幅下降，使电台的通话距离大幅缩减，通话效果大幅恶化。正确的全向天线安装方式及要求请见图4的右视图。如果覆盖距离较远，天线的馈线较长，建议选用1/2"S低损耗馈线。

3）机车上的机控器天线安装位置不符合要求：

约10公分长的全向天线直接安装在机控器顶部的天线端口，由于机控器放置在不碍事且较低的位置，前后金属阻挡严重，造成了通信信号弱的问题。建议将天线安放在玻璃窗旁，在天线体的四周20公分的范围内都不得有金属物质尤其是铁质物质。最好是将天线吸附在车顶最高的位置，以利于信号的接收和发射。

4）平调手持机保养问题：

手持机天线座上的污垢严重影响了天线口的阻抗匹配，使通信距离缩短约10%～50%。故障现象为：以前远距离通话或阻挡、屏蔽严重的两个地点之间通话效果良好，现在通话效果变得较差或很差。遇到这种情况时，可以取下天线检查天线底部接头的环绕天线芯线周围的白色塑料圆环处是否沾满黄铜粉污物，以及手持对讲机天线座环绕天线芯线的白色塑料圆环处是否沾满黄铜粉污物，如沾满黄铜粉污物，就一定会影响到手持对讲机的通信距离和通话效果，用棉签粘无水酒精将污物擦拭干净，待擦拭点干燥后，再将天线重新装上就可以恢复到原来的通话效果。天线座内的黄铜粉污物是由于频繁取下天线而造成的接头摩擦而掉下的黄铜粉和聚集的粉尘的结合物，需要定期检查和清洁。

现在我们来计算一下在原料站调度电台使用10dBi高增益全向天线和1/2"S低损耗馈线是否可以达到预期的使用效果：通过理论计算我们来预估使用了新的天馈系统后原料站调度基地电台与合金库内的手持对讲机通讯的接收信号场强值。

根据经验值，一般当到达接收机天线口的最小场强值≥-90dBm时，都能接收并解调出较清晰的话音。

原料站调度基地电台发射功率为16W左右，折合为42dBm，其天馈系统的1/2"S同轴电缆馈线长度为10米，其损耗指标为5dB/100米，故10米的1/2"同轴电缆损耗为0.5dB，其高增益全向天线的增益为10dBi。平调手持机（或机控器的天线增益为2dBi，平调手持机的发射功率为5W，折合为37dBm。平调手持机在合金库内接收原料站调度基地电台发射的信号的场强值：

Ph（dBm）=基地电台发射功率-馈线损耗+高增益天线增益-空间传播衰减-多路径衰减-合金库房的阻挡屏蔽损耗+手持机天线增益； （1-1）

因原料站调度室与合金库之间有高炉和厂房的阻挡，无线电波必须通过多径传播才能到达接收机，根据经验，其多路径衰减约为25dB，合金库屋顶金属彩钢瓦和四周的金属彩钢瓦墙的屏蔽阻挡损耗约为13dB。

从上述计算结果来看，通过使用高增益天线和低损耗馈线，以及正确的全向天线安装方式，完全能使内原料站调度电台与合金库内的平调手持机及机控器进行正常通讯。

在按上述方案对原料站调度基地电台的天馈系统进行改造后，以及对机控器的天线安装位置进行调整和平调手持机的天线座进行清洁后，现在原料站调度电台与合金库内的平调手持机能进行正常的调度通信，且通话效果良好。

如果将这套方案推广到我部所有调度基地电台以及平调机控器和手持机上或者其他存在类似使用情况的兄弟单位，將会使厂内的通信盲区大大减少，甚至基本消除。这是一个投入小见效大的优选方案，值得大力推广应用。

[责任编辑：田吉捷]