高速鐵路通信施工技術(shù)探討

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(lái)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(guò)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(lái)，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(lái)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(guò)長(zhǎng)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(guò)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(wú)線系統(tǒng)包括核心網(wǎng)、無(wú)線子系統(tǒng)、和手持終端。GSMR無(wú)線通信系統(tǒng)參與行車控制，它承載了無(wú)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(guò)基站鐵塔天線提供高度重疊空間覆蓋，在隧道弱場(chǎng)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(yǔ)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(wú)線系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互連互通，做到了有線與無(wú)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(guò)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(chǎng)應(yīng)急通信的需要，為事故現(xiàn)場(chǎng)提供語(yǔ)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)的語(yǔ)音、圖像等信息通過(guò)有線或無(wú)線方式傳送到區(qū)間通信機(jī)房，再通過(guò)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(guò)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(chǎng)后，首先需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(zhǎng)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(guò)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(guò)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(chǎng)強(qiáng)測(cè)試結(jié)果，按照無(wú)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(cè)量判斷地質(zhì)情況，是否可以承載基站房屋及鐵塔重量。基站及直放站盡量選在無(wú)水患、無(wú)山體滑坡、地下管線較少、無(wú)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(chǎng)后立即進(jìn)行分節(jié)安裝，合理安放、防止發(fā)生碰撞過(guò)大變形或損壞，鋼構(gòu)件存放場(chǎng)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(cè)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(chǎng)施工。

漏纜施工時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(cè)試其通斷絕緣特性，確保電氣連接無(wú)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(cè)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)發(fā)展趨勢(shì)

未來(lái)，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(lái)挑戰(zhàn)，通信施工特別是運(yùn)營(yíng)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(wú)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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