科普:为何高铁列车越跑越快,手机信号却比以前好

2020-10-29 08:58:17 来源:中国铁路

以前坐火车的时候,我们经常能听到这样的大声喊话:“喂?喂!我过山洞呢!信号不好!”

在人们的认知中一般在无遮挡的平原地区手机信号比较好当列车进入隧道时信号就容易不稳定。不过,现在高铁列车越来越快途经的隧道越来越多手机4G、5G信号却还是满格!

这是怎么做到的呢?

今天中国铁路对此进行了科普,一起来看一下。

曾经,坐火车时手机信号为何断断续续

以前,火车上信号不好是常有的事情,火车行驶在山区,别说刷个网页,打电话都费劲,这是为什么呢?个中原因远比你想的要复杂!

01、火车跑太快 影响信号传输

当列车高速行驶时,手机和车外信号塔之间传输信号是相对运动,而传输的信号就是电磁波。在车内高速运动的手机发出的电磁波和接收的电磁波波长不一致,有可能超出车外信号塔识别的范围,接收不到信号,这种现象就是 “多普勒效应”。

02、全封闭车体结构阻隔信号

为了保证高速行车安全,高铁车体采用全封闭结构。部分高铁的车窗玻璃采用金属镀膜技术,用来减少热量损失。但这些涂层也会阻碍电磁信号的进入,封闭的金属车体会使手机信号迅速衰减。

03、信号覆盖区域不停切换

列车高速行驶,手机会迅速切换不同信号覆盖区域,这样快速切换容易导致信号丢失。按人的运动速度,越区切换的时间是充足的。但是,在高铁列车上,根据切换算法时间的估算,3 至 6 秒就要发生一次切换。这样的频率,是非常考验系统覆盖和性能的。

简单来说,坐火车时手机信号不稳定,是因为手机运动的速度太快,信号都追不上了,当信号到达的时候,已经错位了。

冷知识:

为什么手机网络叫做 “蜂巢移动网络”?每个信号塔的覆盖区域是六边形,全国的移动信号网络由无数个六边形组成,就像蜂巢一样。

现在,“漏缆”技术让信号在涵洞里穿梭

为了让大家在高铁列车上 “不掉线”,高铁沿线进行信号覆盖时,基站和钢轨之间最佳间距是 100 至 500 米,方便信号到达旅客的手机。天线的高度也有讲究,不能太低,也不能太高,一般是天线高出轨面至少 15 米,保证天线朝向正对车窗。

现在大家明白为什么坐高铁列车的时候,总是能看到基站天线了吧!

在山区或丘陵地带,铁路沿线有大量的隧道,那么,隧道中如何保证信号覆盖呢?

如果是短隧道,可以通过隧道口的天线,向隧道内进行定向辐射覆盖,如果是长隧道,就需要用到 “泄漏电缆”。

就是它↓↓↓

跟普通的电缆不同,这种电缆在金属屏蔽层的外导体上周期性地开有一定形状的槽孔,所以又称为开槽电缆,相当于连续发射无线信号的小天线。

目前很多高铁线路已经率先实现手机信号全线覆盖,如张呼高铁、西成高铁、海南环岛高铁等线路都实现了 4G 信号全线覆盖。

以张呼高铁(乌兰察布至呼和浩特东段)为例,该线路首次在建设中实现手机信号同步覆盖,每个涵洞室内都安装了公用无线网络通信设备,也就是三大运营商的通信设备。

呼和浩特通信段根据山区地形变化 “量体裁衣”,在铁路线路两侧铺设通信光缆、架设通信铁塔,通过光缆和铁塔装置不断 “接力”,即使在 4560 米长的东土村隧道里,手机信号依然满格。

泄漏电缆一般铺设于高于轨面 2.1 米和 2.6 米的洞壁上,刚好与飞驰的高铁车窗上下沿对齐,将受控的电磁波能量沿线路均匀有效地辐射出去再接收进来。

未来,期待无线网络信号全面无缝覆盖

让旅客出行体验更美好,是铁路人共同的努力目标,未来,旅客们乘坐列车时,不仅能享受到高铁速度,还能更好地体验无线网络无缝覆盖。

目前,铁路部门加快推进 5G 技术研究应用,加快 5G 覆盖工程,不断打造便捷、温馨、舒适的旅客乘车环境。

5G 能给旅客带来哪些享受?在时速 350 公里的动车组里,5G 用户可享受流畅的通信服务。在线看电影、商务办公、阅读新闻更加高效流畅,使高铁旅行体验更加美好。

在车站候车室等场所,旅客可利用 5G 高带宽、低时延的特性,体验 VR、AR、云游戏乃至 8K 视频。

高铁列车移动信号优化,是一项非常复杂的工作,既要投入大量的资金,又要克服很多技术困难,离不开铁路通信工程师的辛勤付出。

期待在 5G 黑科技的赋能之下列车上的手机信号越来越好。

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