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        高速鐵路通信施工技術(shù)探討

        2019-10-09 11:44:25孫海林
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2019年1期

        孫海林

        摘 要:隨著高速鐵路網(wǎng)的全面建成,鐵路通信的可靠性和安全性要求越來越高。提高安全性主要依賴2個(gè)方面:一是提高通信設(shè)備自身的安全,多臺(tái)設(shè)備之間相互備份;二是施工過程中,要增加必要的施工工序和工藝,使設(shè)備能夠安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。該文主要分析探討第二個(gè)方面,希望能為相關(guān)工程施工提供一點(diǎn)參考。

        關(guān)鍵詞:高速鐵路;通信施工;通信系統(tǒng)

        中圖分類號(hào):U285? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        0 引言

        近年來,通信行業(yè)發(fā)展迅速,華為、中興等一批通信公司在技術(shù)研發(fā)方面持續(xù)的高投入,推動(dòng)了整個(gè)通信領(lǐng)域技術(shù)的快速進(jìn)步,鐵路通信的技術(shù)更新速度也在加快。但總體來看,鐵路通信由于可靠性要求高,其技術(shù)體系選定比較保守,多采用經(jīng)過長期考驗(yàn)的成熟技術(shù),其施工要求也更為嚴(yán)格和細(xì)致。

        1 高速鐵路通信的主要系統(tǒng)

        高速鐵路通信系統(tǒng)包括16個(gè)子系統(tǒng):傳輸系統(tǒng)、GSM-R數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)、鐵路調(diào)度通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、電源設(shè)備、電話交換系統(tǒng)、會(huì)議電視系統(tǒng)、應(yīng)急通信系統(tǒng)、數(shù)字同步及時(shí)間分配系統(tǒng)、綜合網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)、通信設(shè)備房屋電源及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、通信線路、綜合布線、室內(nèi)設(shè)備和箱式機(jī)房、接入網(wǎng)等。其中,鐵路調(diào)度通信系統(tǒng)、應(yīng)急通信系統(tǒng)是鐵路通信為確保行車調(diào)度命令通暢所開發(fā)的獨(dú)有系統(tǒng)。

        1.1 傳輸及接入系統(tǒng)

        高速鐵路傳輸網(wǎng)一般由骨干層和接入層組成。骨干層多采用鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu),在調(diào)度樓、沿線各主要車站設(shè)置STM-64傳輸設(shè)備節(jié)點(diǎn),主要為鏈?zhǔn)江h(huán)提供一層保護(hù),接入層某個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備故障后,可以通過骨干層設(shè)備迂回,確保其他接入層傳輸設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。骨干層主要傳遞和備份重要2M業(yè)務(wù)通道。骨干層采用雙徑路光纜保護(hù),一條徑路的光纜中斷后,不會(huì)影響數(shù)據(jù)傳輸。接入層一般由STM-4傳輸設(shè)備沿鐵路線路逐站設(shè)點(diǎn)組環(huán),以滿足沿線的通信傳輸需要。

        1.2 GSM-R數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)

        GSM-R無線系統(tǒng)包括核心網(wǎng)、無線子系統(tǒng)、和手持終端。GSMR無線通信系統(tǒng)參與行車控制,它承載了無線閉塞中心(RBC)與車載設(shè)備之間的信息交換數(shù)據(jù),從而使RBC生成行車許可,使列車在RBC的管轄范圍內(nèi)的線路上安全運(yùn)行。

        GSMR系統(tǒng)在沿線設(shè)BTS基站設(shè)備,采用單網(wǎng)交織冗余覆蓋方案,確保整個(gè)系統(tǒng)的安全有效。在空曠區(qū)域通過基站鐵塔天線提供高度重疊空間覆蓋,在隧道弱場區(qū)采用光纖直放站結(jié)合天線/漏纜提供冗余覆蓋。

        1.3 鐵路調(diào)度通信系統(tǒng)

        鐵路調(diào)度通信系統(tǒng)是為調(diào)度指揮中心、調(diào)度所與其所管轄區(qū)內(nèi)有關(guān)運(yùn)輸生產(chǎn)人員之間業(yè)務(wù)聯(lián)系提供通話服務(wù)的專用系統(tǒng)。調(diào)度通信系統(tǒng)主要由調(diào)度交換機(jī)、調(diào)度臺(tái)、值班臺(tái)、語音記錄儀、網(wǎng)管設(shè)備組成。高鐵的調(diào)度通信系統(tǒng)已經(jīng)與GSM-R無線系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互連互通,做到了有線與無線調(diào)度一體化。

        1.4 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

        數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)分為核心層、匯聚層、接入層。在大型通信站或調(diào)度中心設(shè)置核心路由器,核心路由器之間利用光纜連接,通過POS 接口實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。在鐵路沿線節(jié)點(diǎn)設(shè)置匯聚層路由器或交換機(jī),在沿線車站/調(diào)度所設(shè)接入層交換機(jī),滿足沿線各個(gè)節(jié)點(diǎn)的多種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸。

        1.5 電源設(shè)備

        通信電源設(shè)備一般分為2種:直流供電和交流供電。一般通信機(jī)房多采用高頻開關(guān)電源設(shè)備提供直流電源,為各系統(tǒng)設(shè)備提供-48V直流電,大型中心機(jī)房采用直流和交流供電,配備有大型UPS設(shè)備。

        1.6 電話交換系統(tǒng)

        鐵路電話程控交換系統(tǒng)與公網(wǎng)的技術(shù)完全相同,利用鐵路專用的程控交換設(shè)備實(shí)現(xiàn)電話通信,由OLT對(duì)各個(gè)站點(diǎn)的ONU接入設(shè)備進(jìn)行匯聚和管理,OLT連接到專用的程控交換機(jī),為鐵路沿線提供電話服務(wù)。

        1.7 應(yīng)急通信系統(tǒng)

        應(yīng)急通信系統(tǒng)主要滿足高速鐵路事故現(xiàn)場應(yīng)急通信的需要,為事故現(xiàn)場提供語音、圖像應(yīng)急指揮通信,遠(yuǎn)程組織搶險(xiǎn)救援。應(yīng)急通信系統(tǒng)由現(xiàn)場設(shè)備和應(yīng)急中心設(shè)備構(gòu)成。應(yīng)急指揮中心設(shè)置接入設(shè)備,沿線配置現(xiàn)場事故搶險(xiǎn)設(shè)備,如野戰(zhàn)光纜、電話機(jī)、攝像頭等。應(yīng)急現(xiàn)場的語音、圖像等信息通過有線或無線方式傳送到區(qū)間通信機(jī)房,再通過提前設(shè)置好的傳輸電路通道傳送到應(yīng)急指揮中心,以滿足應(yīng)急中心遠(yuǎn)程指揮需求。

        1.8 其他系統(tǒng)

        其他系統(tǒng)與移動(dòng)、聯(lián)通等公網(wǎng)的技術(shù)類似,這里就不做一一介紹。

        2 高速鐵路通信關(guān)鍵施工技術(shù)及工藝

        高速鐵路與普通鐵路通信施工有所區(qū)別,其集成度更高,沿線的線路由站前土建單位預(yù)制,包括敷設(shè)光電纜的溝槽、過軌預(yù)埋管、人(手)井、橋下引入等。因此,高速鐵路通信的施工關(guān)鍵主要在于:與站前單位的接口檢查、基站位置確定、鐵塔施工、漏纜施工、光纜線路施工。

        2.1 與站前單位的接口對(duì)接工作

        通信工程在上場后,首先需要對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行踏勘,重點(diǎn)記錄土建預(yù)留預(yù)埋部分以及現(xiàn)場具備施工的區(qū)段情況,特別是對(duì)路基、橋梁、隧道、信號(hào)中繼站、基站、直放站、電牽所亭的里程點(diǎn)、線路長度等信息進(jìn)行核驗(yàn),檢查記錄光電纜槽道預(yù)制情況,以便光電纜配盤。需查驗(yàn)線路過軌處預(yù)埋管、橋上引下的位置及數(shù)量,隧道內(nèi)設(shè)備洞室預(yù)制情況,隧道口處和區(qū)間視頻監(jiān)控點(diǎn)處的綜合接地設(shè)置情況,人(手)孔質(zhì)量情況,看是否滿足設(shè)計(jì)及施工的要求。如不滿足要求的,需及時(shí)與監(jiān)理、站前單位進(jìn)行溝通,并在工程進(jìn)行過程中多次對(duì)接檢查,以免影響后續(xù)施工。

        2.2 基站位置核驗(yàn)

        基站位置核驗(yàn)工作需設(shè)計(jì)院多位設(shè)計(jì)共同參與完成,需要結(jié)合場強(qiáng)測試結(jié)果,按照無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃,確定沿線組網(wǎng)的各基站和直放站大致位置,由線路設(shè)計(jì)確定征地紅線,由地質(zhì)設(shè)計(jì)測量判斷地質(zhì)情況,是否可以承載基站房屋及鐵塔重量?;炯爸狈耪颈M量選在無水患、無山體滑坡、地下管線較少、無高壓線的位置,并且最好能選在交通便利,可以運(yùn)輸鐵塔、電力變壓器的地方。鐵塔附近不應(yīng)有高大建筑物或山體遮擋,以免影響信號(hào)覆蓋。

        2.3 鐵塔施工

        鐵塔施工屬于高空作業(yè),需要特別注意施工安全。鐵塔抵達(dá)現(xiàn)場后立即進(jìn)行分節(jié)安裝,合理安放、防止發(fā)生碰撞過大變形或損壞,鋼構(gòu)件存放場地應(yīng)平整,塔件按類型和安裝次序分區(qū)存放,支點(diǎn)應(yīng)穩(wěn)固,防止下劃。鐵塔組立時(shí),每節(jié)先安裝塔體中柱(中柱重量輕,可不用特殊工具直接安裝)。利用中柱,安裝爬桿和滑輪,依次安裝塔柱及斜撐、平撐、連接撐等。等安裝好每段后,提升拔桿至邊柱,安裝上一層的中柱,以此類推。

        2.4 漏纜施工

        根據(jù)定測結(jié)果及設(shè)計(jì)圖紙對(duì)漏纜進(jìn)行配盤,不同隧道內(nèi)漏纜不應(yīng)配在同一個(gè)盤上。配盤表完成后發(fā)給供貨方,可根據(jù)施工安排提前編好供貨次序,特別是隧道吊夾等零配件,以免影響現(xiàn)場施工。

        漏纜施工時(shí),根據(jù)現(xiàn)場情況加工制作隧道施工專用作業(yè)車。如果施工時(shí)隧道內(nèi)未上砟鋪軌,則作業(yè)梯車底部應(yīng)加工成可在地面移動(dòng)的四輪底盤,如隧道內(nèi)已經(jīng)鋪軌,則梯車底部應(yīng)加工成可卡在軌道上移動(dòng)的火車輪軌的式樣。作業(yè)車高度需提前設(shè)計(jì)完善,作業(yè)平臺(tái)需適合漏纜施工。施工時(shí),作業(yè)人員站在平臺(tái)上進(jìn)行夾具安裝,下面需有2人扶持固定,并推動(dòng)前進(jìn),發(fā)電機(jī)及材料可放在梯車一同移動(dòng)。

        隧道漏纜的掛設(shè)高度一般與列車平齊,離軌面4.5m,同時(shí)為保證安全,漏纜與接觸網(wǎng)回流線和PW線的距離應(yīng)不小于0.5 m,與牽引供電設(shè)備帶電部分的距離不小于2 m。在此范圍之內(nèi),要求從視覺上架掛平直。作業(yè)人員站在平臺(tái)上,在隧道壁做標(biāo)記,保證后續(xù)夾具安裝的高度一致,漏纜平直美觀。既有線隧道內(nèi)作業(yè)時(shí),需要設(shè)置安全防護(hù),保證作業(yè)人員的人身安全。

        進(jìn)行漏纜架掛時(shí),應(yīng)注意人員間隔,以免漏纜在地面摩擦造成破皮。作業(yè)平臺(tái)上的人員需配合固定漏纜,先在隧道洞口固定3 m~5 m,每隔200 m~300 m用緊線機(jī)拉緊一次,使漏纜垂度達(dá)到要求,然后將中間未固定的吊夾依次固定。固定時(shí),需要特別注意漏纜的方向性,將漏泄信號(hào)面朝向線路方向,確保信號(hào)的穩(wěn)定和有效。

        隧道漏纜做固定接頭安裝時(shí),需測試其通斷絕緣特性,確保電氣連接無故障。

        2.5 光電纜線路施工

        高速鐵路的光電纜施工不需要挖溝,只需要進(jìn)行敷設(shè)即可。光電纜敷設(shè)時(shí),應(yīng)注意纜盤上標(biāo)注的端別,保證全線的端別朝向一致。敷設(shè)時(shí),應(yīng)按前期光電纜的配盤順序施工,以確保接頭位置在定測好的里程點(diǎn),便于后期維護(hù)。人工抬放光電纜時(shí),抬放人員需保持一定距離,間隔不能過大,以免出現(xiàn)光電纜在地上擦破外皮的情況出現(xiàn)。敷設(shè)過程中嚴(yán)禁扭曲光電纜,以免出現(xiàn)大衰耗點(diǎn);光電纜穿過防護(hù)管時(shí),應(yīng)在鋼管口放防護(hù)軟管或做喇叭口,避免鋼管口割破光電纜的外護(hù)套;光纜和電纜敷設(shè)在同一槽道時(shí),應(yīng)先進(jìn)行電纜敷設(shè),后進(jìn)行光纜敷設(shè),槽道內(nèi)不應(yīng)出現(xiàn)重疊交叉和扭絞。敷設(shè)時(shí)應(yīng)注意光電纜的余留,橋上或隧道預(yù)留時(shí)應(yīng)采取槽道內(nèi)“S”彎的形式,同時(shí)注意敷設(shè)過程中的彎曲半徑,避免光纜芯線受損。

        3 高速鐵路通信施工未來發(fā)展趨勢

        未來,高速鐵路通信將伴隨著車地移動(dòng)通信的承載需求,必然更加緊密地與高速列車控制和列車調(diào)度相結(jié)合,對(duì)通信系統(tǒng)的傳輸性能、可靠性和安全性等諸多方面帶來挑戰(zhàn),通信施工特別是運(yùn)營既有線的技術(shù)改造施工逐漸向模塊化、預(yù)制化、快速化發(fā)展。同時(shí),結(jié)合乘客們乘坐時(shí)的通信和網(wǎng)絡(luò)需求,提升旅客網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量,部分設(shè)施必然要與公網(wǎng)融合共用,從而實(shí)現(xiàn)高速移動(dòng)時(shí)的無線上網(wǎng)能力。這些新的需求,也將推動(dòng)我們不斷開發(fā)新的工藝、新的模具,從而保持高速鐵路通信施工成套技術(shù)的先進(jìn)地位。

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