地鐵隧道移動通信網(wǎng)絡(luò)施工及技術(shù)探討

盧錦君

摘? ?要：在城市化發(fā)展背景下，城市軌道交通快速建設(shè)，大中型城市地鐵隧道客流量大、網(wǎng)絡(luò)信息需求大，因此，在地鐵隧道建設(shè)過程中，合理設(shè)計、應(yīng)用地鐵隧道移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是必要的。以廣州地鐵21號線公網(wǎng)覆蓋項目為例，探討了網(wǎng)絡(luò)覆蓋項目的地鐵隧道建設(shè)現(xiàn)狀、工程建設(shè)難點與亮點以及移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：地鐵隧道工程;移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù);公網(wǎng)覆蓋;漏纜安裝;維護創(chuàng)新

廣州地鐵21號線公網(wǎng)覆蓋項目建設(shè)規(guī)模范圍大、輻射地區(qū)多，項目建設(shè)的關(guān)鍵在于推動地鐵隧道移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)持續(xù)發(fā)展創(chuàng)新，結(jié)合管理創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)項目建設(shè)質(zhì)量全方位提高。該項目建設(shè)完畢后，將成為華南地區(qū)完成網(wǎng)絡(luò)覆蓋最長的地鐵線路，對廣州實現(xiàn)城市和網(wǎng)絡(luò)全面“東進”具有重要戰(zhàn)略意義。

1? ? 廣州地鐵21號線公網(wǎng)覆蓋項目工程概況

廣州地鐵21號線起點站為員村站，終點站為增城廣場，全程21站，其中包括地下車站17站，高架車站4站，另有7站換乘站。該項目隧道全長約為66.2 km，其中隧道52.2 km（含穿山隧道6.8 km、車輛段隧道2.6 km），地上線14 km。

廣州地鐵21號線公網(wǎng)通信覆蓋項目采用了室內(nèi)分布系統(tǒng)，即13進2出多系統(tǒng)合路平臺（Point of Interface，POI），包括了合路移動、聯(lián)通、電信等10個系統(tǒng)以及13個頻段信號，另外預(yù)留3個5G頻段等待后期接入。工程東段2018年5月26日開工，2018年12月28日已經(jīng)交付使用。

2? ? 廣州地鐵21號線公網(wǎng)覆蓋項目工程建設(shè)亮點與難點

廣州地鐵21號線公網(wǎng)覆蓋項目工程建設(shè)難點與亮點兼顧，在發(fā)現(xiàn)建設(shè)難點過程中不斷積累解決經(jīng)驗，推出相應(yīng)創(chuàng)新應(yīng)用解決技術(shù)難題，下面分別展開介紹。

2.1? 通4G備5G技術(shù)的應(yīng)用

首先，考慮到目前旅客在乘坐地鐵列車過程中的4G網(wǎng)絡(luò)剛需，充分考慮后期5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)應(yīng)用，因此，中國鐵塔股份有限公司協(xié)同廣州地鐵運營商在21號線站臺同站廳、機房、隧道等位置前瞻性引入了新型的室內(nèi)分布覆蓋方式，即在建設(shè)4G網(wǎng)絡(luò)的同時也為5G網(wǎng)絡(luò)預(yù)留傳輸光纜、電源、線槽以及機房配套資源。這種通4G備5G的做法也為將來21號線運營5G等實現(xiàn)5G全面覆蓋奠定了基礎(chǔ)，有效規(guī)避了后期重復(fù)投資、建設(shè)等不利狀況發(fā)生[1]。

2.2? 樣板站定標施工技術(shù)應(yīng)用

在項目實施前，對施工工藝標準、方法、規(guī)范等進行了探討，在經(jīng)過多次實踐后確定了規(guī)范和標準。同時，按照組織首站定標，邀請工信委、鐵塔總部及省市、各運營商、地鐵等多個公司、部門的專家學者參與樣板站定標，最終確定技術(shù)方案及施工等內(nèi)容，再推廣全線使用。

2.3? 抑制干擾提升通信質(zhì)量技術(shù)應(yīng)用

21號線在地鐵線路內(nèi)部建設(shè)了由3家運營商共13套公網(wǎng)設(shè)備共同組成的公網(wǎng)分布系統(tǒng)，同時，地鐵中還設(shè)置了專網(wǎng)系統(tǒng)及WLAN口。考慮到各種系統(tǒng)之間存在的不同程度信號干擾，必須采取抑制干擾并提升公網(wǎng)通信質(zhì)量的有效方法。根據(jù)POI的隔離要求指標（﹣80 dB），全部采用到了功率為500 W、三階互調(diào)小于﹣150 dBc的高品質(zhì)無源器件，科學抑制系統(tǒng)之間所存在的干擾情況，大幅提升公網(wǎng)分布系統(tǒng)通信質(zhì)量，奠定了項目順利交付驗收基礎(chǔ)。

2.4? 施工作業(yè)困難

21號線路地鐵隧道采用了盾構(gòu)施工方法，即利用盾構(gòu)隧道解決地鐵所處斷裂帶施工難問題，保證盾構(gòu)線路施工先后穿過大觀南路、車陂路人行隧道、車陂路車行隧道、東環(huán)架空匝道橋等重要交通路段。但是，另一個問題是盾構(gòu)結(jié)構(gòu)施工所帶來的巨大噪音及振動影響，地質(zhì)條件及空氣濕度等都為安全施工帶來極大挑戰(zhàn)，也不利于某些移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，且施工時段嚴格受限。

2.5? 質(zhì)量管控資源協(xié)調(diào)困難

廣州地鐵擁有世界地鐵協(xié)會頒發(fā)的“地鐵運營安全世界第一”的稱號，對地鐵系統(tǒng)中所有公網(wǎng)通信、光電漏纜以及設(shè)備點的材料及安裝要求極為苛刻，而且施工中存在諸多交叉作業(yè)、同步施工、資源協(xié)調(diào)困難問題。這些問題極大程度地增加了工程質(zhì)控難度，也導(dǎo)致工程建設(shè)中協(xié)調(diào)工作困難重重。

3? ? 廣州地鐵21號線公網(wǎng)覆蓋項目工程移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用

此次廣州地鐵21號線公網(wǎng)覆蓋項目工程中存在諸多的移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)項目創(chuàng)新應(yīng)用，例如，業(yè)界領(lǐng)先的漏纜安裝技術(shù)、2 100 M及以下頻段的透傳覆蓋解決方案、射頻拉遠單元（Remote Radio Unit，RRU）機柜安裝維護技術(shù)、體系化室內(nèi)外綜合解決方案等。下面主要節(jié)選其中幾種關(guān)鍵創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用展開分析。

3.1? 漏纜安裝技術(shù)方案

21號線公網(wǎng)覆蓋項目采用了當前業(yè)界領(lǐng)先的漏纜安裝技術(shù)，它是由廣州地鐵總體設(shè)計展開的隧道機電方案技術(shù)。在該技術(shù)方案設(shè)計之前，廣州地鐵也與中國鐵塔服股份有限公司及設(shè)計院進行了大量交流溝通，最終商討確定采用業(yè)界領(lǐng)先的漏纜安裝技術(shù)方案，即在五托托臂上下兩端定制漏纜卡具螺絲孔，將漏纜直接安裝在托臂上，更接近車體，信號覆蓋效果良好，且該方案可在施工中減少使用釘墻卡具20.3萬個，大量減少劃線與打孔施工量。該項目的漏纜安裝技術(shù)方案包括了以下流程：

線路復(fù)測→單盤測試→卡具安裝→漏纜敷設(shè)→漏纜連接器安裝→測試

在漏纜連接器安裝過程中，主要基于漏泄同軸電纜連接器實施安裝，保證連接器將DC-BLOCK直流阻斷器、電功終端匹配負載連接起來。在接頭處理部一定要保證漏纜信號發(fā)射槽道一致，在該項目施工中就采用了專用接頭，抱枕接頭部位對應(yīng)銅管內(nèi)部并進行清理，保證屏蔽層與導(dǎo)通層隔離不搭接，在安裝完畢后還要利用萬用表對接頭進行短路測試。

在同軸漏纜設(shè)備安裝過程中必須進行接地處理。首先，接地之前需要對其跳線與射頻線進行檢查，其次，保證避雷器接地，如此可確保1/2射頻電纜被有效引入隧道壁上，最后，再在隧道外側(cè)安裝防護鋼管，鋼管同樣緊貼隧道壁位置。在該項目中，設(shè)置鋼管長度為2.5 mm，將其引導(dǎo)至通信電纜槽道之內(nèi)，并在相鄰1/2射頻電纜卡位置之間預(yù)留500 mm間距。

漏纜安裝完畢后進行測試，首先，對系統(tǒng)線路的直流電氣特性、絕緣介電強度、外導(dǎo)體直流電阻、絕緣電阻等進行測試，保證各項指標均滿足規(guī)范要求。其次，要對線路系統(tǒng)中的交流電氣特性進行測試，發(fā)現(xiàn)其電壓駐波比與傳輸衰減狀況，保證指標測試結(jié)果符合設(shè)計要求[2]。

3.2? 2 100 M及以下頻段透傳覆蓋解決技術(shù)方案

降本增效，節(jié)約投資，同時在地鐵隧道減少設(shè)備、降低安全隱患，成立專項攻關(guān)小組，聯(lián)合POI廠家、運營商、地鐵聯(lián)合設(shè)計創(chuàng)新完成“透傳POI”設(shè)備，將移動、聯(lián)通、電信3家2 100 M頻段以下的所有信號透傳過POI，延長2 100 M以下信號的覆蓋長度。同時，該POI處可合路2 300 M/2 600 M頻段信號（見圖1），完成高頻段信號的補充覆蓋。該工程項目中采用到了2 100 M及以下頻段的透傳POI覆蓋方式，減少運營商至少20%的設(shè)備投資成本。該技術(shù)應(yīng)用可滿足該項目中3家運營商的地鐵隧道移動通信公網(wǎng)覆蓋需求，也可為廣州地鐵減少隧道內(nèi)移動通信網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的安裝數(shù)量[3]。

3.3? RRU機房配套技術(shù)方案

21號線路還采用了RRU機房配套的創(chuàng)新技術(shù)項目，綜合多地方機房建設(shè)經(jīng)驗，將RRU由機柜安裝改造為機架安裝（見圖2），以方便運營商RRU與鐵塔POI進行后期維護，有效提升設(shè)備散熱性，且確保設(shè)備可擴容位置有所增加。在安裝過程中，將RRU掛墻安裝并整件對準卡板位置，利用4個內(nèi)六角圓柱頭螺釘將RRU機箱掛墻固定。另外，還要為RRU安裝覆蓋設(shè)備，用4個M6螺釘將覆蓋設(shè)備固定在機柜頂部把手位置。在隧道光電箱、POI下方各設(shè)計一個腳踩支架平臺，方便施工人員維護，避免因踩踏地鐵內(nèi)設(shè)施造成的損壞。根據(jù)隧道的特殊場景定做光纖箱和電源箱，以極高的標準滿足了廣州地鐵隧道施工的要求[4]。

3.4? 室內(nèi)外綜合解決方案

針對地鐵沿線還存在通信網(wǎng)絡(luò)弱覆蓋和覆蓋盲點情況，通過大量實地查勘和研究，利用已有高架站良好地理條件，創(chuàng)新建立一套體系化室內(nèi)外綜合解決方案與諸多智能化綜合管理措施。采用地鐵室分外拉發(fā)射點（見圖3），安裝天線于地鐵站樓面位置，對高架站周邊進行補充覆蓋，確保全線網(wǎng)絡(luò)覆蓋良好。

4? ? 結(jié)語

通過規(guī)范施工、首站定標，大量創(chuàng)新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，解決了一系列疑難問題，全方位提高了地鐵隧道的移動通信網(wǎng)絡(luò)水平。廣州21號地鐵線通信覆蓋工程項目最終順交付利驗收，網(wǎng)絡(luò)信號達到優(yōu)質(zhì)水平，得到地鐵、運營商和廣大市民的高度肯定，被評為優(yōu)質(zhì)工程、標桿工程。

[參考文獻]

[1]侯曉輝.論地鐵隧道內(nèi)無線室內(nèi)分布系統(tǒng)切換帶的設(shè)置[J].中國新通信，2017，19（17）：68-69.

[2]陳旭敏，王大慶，潘韻天，等.LTE-M在地鐵隧道中的非穩(wěn)態(tài)MIMO信道的幾何建模[J].上海大學學報：自然科學版，2018，24（6）：888-899.

[3]王瞳瞳，曹金威.關(guān)于地鐵覆蓋解決方案的研究[C]沈陽：遼寧省通信學會2018年度學術(shù)年會，2018.

[4]中國電信股份有限公司.地鐵通信裝置和地鐵通信系統(tǒng)：中國，CN201611240192.9[P].2018.