高速铁路通信施工技术探讨

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摘 要：随着高速铁路网的全面建成，铁路通信的可靠性和安全性要求越来越高。提高安全性主要依赖2个方面：一是提高通信设备自身的安全，多臺设备之间相互备份;二是施工过程中，要增加必要的施工工序和工艺，使设备能够安全可靠运转。该文主要分析探讨第二个方面，希望能为相关工程施工提供一点参考。
关键词：高速铁路;通信施工;通信系统
中图分类号：U285   文献标志码：A
0 引言
近年来，通信行业发展迅速，华为、中兴等一批通信公司在技术研发方面持续的高投入，推动了整个通信领域技术的快速进步，铁路通信的技术更新速度也在加快。但总体来看，铁路通信由于可靠性要求高，其技术体系选定比较保守，多采用经过长期考验的成熟技术，其施工要求也更为严格和细致。
1 高速铁路通信的主要系统
高速铁路通信系统包括16个子系统：传输系统、GSM-R数字移动通信系统、铁路调度通信系统、数据通信系统、电源设备、电话交换系统、会议电视系统、应急通信系统、数字同步及时间分配系统、综合网络管理系统、综合视频监控系统、通信设备房屋电源及环境监控系统、通信线路、综合布线、室内设备和箱式机房、接入网等。其中，铁路调度通信系统、应急通信系统是铁路通信为确保行车调度命令通畅所开发的独有系统。
1.1 传输及接入系统
高速铁路传输网一般由骨干层和接入层组成。骨干层多采用链式拓扑结构，在调度楼、沿线各主要车站设置STM-64传输设备节点，主要为链式环提供一层保护，接入层某个节点设备故障后，可以通过骨干层设备迂回，确保其他接入层传输设备正常运转。骨干层主要传递和备份重要2M业务通道。骨干层采用双径路光缆保护，一条径路的光缆中断后，不会影响数据传输。接入层一般由STM-4传输设备沿铁路线路逐站设点组环，以满足沿线的通信传输需要。
1.2 GSM-R数字移动通信系统
GSM-R无线系统包括核心网、无线子系统、和手持终端。GSMR无线通信系统参与行车控制，它承载了无线闭塞中心（RBC）与车载设备之间的信息交换数据，从而使RBC生成行车许可，使列车在RBC的管辖范围内的线路上安全运行。
GSMR系统在沿线设BTS基站设备，采用单网交织冗余覆盖方案，确保整个系统的安全有效。在空旷区域通过基站铁塔天线提供高度重叠空间覆盖，在隧道弱场区采用光纤直放站结合天线/漏缆提供冗余覆盖。
1.3 铁路调度通信系统
铁路调度通信系统是为调度指挥中心、调度所与其所管辖区内有关运输生产人员之间业务联系提供通话服务的专用系统。调度通信系统主要由调度交换机、调度台、值班台、语音记录仪、网管设备组成。高铁的调度通信系统已经与GSM-R无线系统实现互连互通，做到了有线与无线调度一体化。
1.4 数据通信系统
数据通信系统分为核心层、汇聚层、接入层。在大型通信站或调度中心设置核心路由器，核心路由器之间利用光缆连接，通过POS 接口实现互联。在铁路沿线节点设置汇聚层路由器或交换机，在沿线车站/调度所设接入层交换机，满足沿线各个节点的多种业务数据传输。
1.5 电源设备
通信电源设备一般分为2种：直流供电和交流供电。一般通信机房多采用高频开关电源设备提供直流电源，为各系统设备提供-48V直流电，大型中心机房采用直流和交流供电，配备有大型UPS设备。
1.6 电话交换系统
铁路电话程控交换系统与公网的技术完全相同，利用铁路专用的程控交换设备实现电话通信，由OLT对各个站点的ONU接入设备进行汇聚和管理，OLT连接到专用的程控交换机，为铁路沿线提供电话服务。
1.7 应急通信系统
应急通信系统主要满足高速铁路事故现场应急通信的需要，为事故现场提供语音、图像应急指挥通信，远程组织抢险救援。应急通信系统由现场设备和应急中心设备构成。应急指挥中心设置接入设备，沿线配置现场事故抢险设备，如野战光缆、电话机、摄像头等。应急现场的语音、图像等信息通过有线或无线方式传送到区间通信机房，再通过提前设置好的传输电路通道传送到应急指挥中心，以满足应急中心远程指挥需求。
1.8 其他系统
其他系统与移动、联通等公网的技术类似，这里就不做一一介绍。
2 高速铁路通信关键施工技术及工艺
高速铁路与普通铁路通信施工有所区别，其集成度更高，沿线的线路由站前土建单位预制，包括敷设光电缆的沟槽、过轨预埋管、人（手）井、桥下引入等。因此，高速铁路通信的施工关键主要在于：与站前单位的接口检查、基站位置确定、铁塔施工、漏缆施工、光缆线路施工。
2.1 与站前单位的接口对接工作
通信工程在上场后，首先需要对现场进行踏勘，重点记录土建预留预埋部分以及现场具备施工的区段情况，特别是对路基、桥梁、隧道、信号中继站、基站、直放站、电牵所亭的里程点、线路长度等信息进行核验，检查记录光电缆槽道预制情况，以便光电缆配盘。需查验线路过轨处预埋管、桥上引下的位置及数量，隧道内设备洞室预制情况，隧道口处和区间视频监控点处的综合接地设置情况，人（手）孔质量情况，看是否满足设计及施工的要求。如不满足要求的，需及时与监理、站前单位进行沟通，并在工程进行过程中多次对接检查，以免影响后续施工。
2.2 基站位置核验
基站位置核验工作需设计院多位设计共同参与完成，需要结合场强测试结果，按照无线网络规划，确定沿线组网的各基站和直放站大致位置，由线路设计确定征地红线，由地质设计测量判断地质情况，是否可以承载基站房屋及铁塔重量。基站及直放站尽量选在无水患、无山体滑坡、地下管线较少、无高压线的位置，并且最好能选在交通便利，可以运输铁塔、电力变压器的地方。铁塔附近不应有高大建筑物或山体遮挡，以免影响信号覆盖。
2.3 铁塔施工
铁塔施工属于高空作业，需要特别注意施工安全。铁塔抵达现場后立即进行分节安装，合理安放、防止发生碰撞过大变形或损坏，钢构件存放场地应平整，塔件按类型和安装次序分区存放，支点应稳固，防止下划。铁塔组立时，每节先安装塔体中柱（中柱重量轻，可不用特殊工具直接安装）。利用中柱，安装爬杆和滑轮，依次安装塔柱及斜撑、平撑、连接撑等。等安装好每段后，提升拔杆至边柱，安装上一层的中柱，以此类推。
2.4 漏缆施工
根据定测结果及设计图纸对漏缆进行配盘，不同隧道内漏缆不应配在同一个盘上。配盘表完成后发给供货方，可根据施工安排提前编好供货次序，特别是隧道吊夹等零配件，以免影响现场施工。
漏缆施工时，根据现场情况加工制作隧道施工专用作业车。如果施工时隧道内未上砟铺轨，则作业梯车底部应加工成可在地面移动的四轮底盘，如隧道内已经铺轨，则梯车底部应加工成可卡在轨道上移动的火车轮轨的式样。作业车高度需提前设计完善，作业平台需适合漏缆施工。施工时，作业人员站在平台上进行夹具安装，下面需有2人扶持固定，并推动前进，发电机及材料可放在梯车一同移动。
隧道漏缆的挂设高度一般与列车平齐，离轨面4.5m，同时为保证安全，漏缆与接触网回流线和PW线的距离应不小于0.5 m，与牵引供电设备带电部分的距离不小于2 m。在此范围之内，要求从视觉上架挂平直。作业人员站在平台上，在隧道壁做标记，保证后续夹具安装的高度一致，漏缆平直美观。既有线隧道内作业时，需要设置安全防护，保证作业人员的人身安全。
进行漏缆架挂时，应注意人员间隔，以免漏缆在地面摩擦造成破皮。作业平台上的人员需配合固定漏缆，先在隧道洞口固定3 m～5 m，每隔200 m～300 m用紧线机拉紧一次，使漏缆垂度达到要求，然后将中间未固定的吊夹依次固定。固定时，需要特别注意漏缆的方向性，将漏泄信号面朝向线路方向，确保信号的稳定和有效。
隧道漏缆做固定接头安装时，需测试其通断绝缘特性，确保电气连接无故障。
2.5 光电缆线路施工
高速铁路的光电缆施工不需要挖沟，只需要进行敷设即可。光电缆敷设时，应注意缆盘上标注的端别，保证全线的端别朝向一致。敷设时，应按前期光电缆的配盘顺序施工，以确保接头位置在定测好的里程点，便于后期维护。人工抬放光电缆时，抬放人员需保持一定距离，间隔不能过大，以免出现光电缆在地上擦破外皮的情况出现。敷设过程中严禁扭曲光电缆，以免出现大衰耗点;光电缆穿过防护管时，应在钢管口放防护软管或做喇叭口，避免钢管口割破光电缆的外护套;光缆和电缆敷设在同一槽道时，应先进行电缆敷设，后进行光缆敷设，槽道内不应出现重叠交叉和扭绞。敷设时应注意光电缆的余留，桥上或隧道预留时应采取槽道内“S”弯的形式，同时注意敷设过程中的弯曲半径，避免光缆芯线受损。
3 高速铁路通信施工未来发展趋势
未来，高速铁路通信将伴随着车地移动通信的承载需求，必然更加紧密地与高速列车控制和列车调度相结合，对通信系统的传输性能、可靠性和安全性等诸多方面带来挑战，通信施工特别是运营既有线的技术改造施工逐渐向模块化、预制化、快速化发展。同时，结合乘客们乘坐时的通信和网络需求，提升旅客网络服务质量，部分设施必然要与公网融合共用，从而实现高速移动时的无线上网能力。这些新的需求，也将推动我们不断开发新的工艺、新的模具，从而保持高速铁路通信施工成套技术的先进地位。
参考文献
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