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科普:为何高铁列车越跑越快,手机信号却比以前好

现在高铁列车越来越快,途经的隧道越来越多,但手机却没有像以前那样出现信号不稳定的情况,4G、5G 信号还是满格,这是为什么呢?

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。

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。

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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↓↓↓

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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。

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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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