隧道內(nèi)設(shè)備安裝階段采用的雙向無線對(duì)講系統(tǒng)

蔣先進(jìn) 蔣淮申

（中國中鐵電氣化局集團(tuán)公司，北京 100036）

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隧道內(nèi)設(shè)備安裝階段采用的雙向無線對(duì)講系統(tǒng)

蔣先進(jìn) 蔣淮申

（中國中鐵電氣化局集團(tuán)公司，北京 100036）

摘要：結(jié)合工程項(xiàng)目實(shí)際，介紹在軌道交通隧道內(nèi)設(shè)備安裝階段，施工時(shí)采用的臨時(shí)無線對(duì)講系統(tǒng)的工作原理及使用方法。

關(guān)鍵詞：隧道內(nèi)施工；設(shè)備安裝；無線對(duì)講系統(tǒng)

Abstract:According to the actual engineering project, the paper introduces the working principle and operation method of the temporary wireless walky-talky system during construction in equipment installation phase in tunnel of rail transit.

Keywords:construction in tunnel; equipment installation; wireless walky-talky system

1　概述

現(xiàn)階段，在國內(nèi)城市軌道交通建設(shè)過程中，存在著地下施工不能及時(shí)、有效與地面通訊的情況。特別是在較長的地下隧道區(qū)間（如地下區(qū)段超過2 km）的施工中，隧道內(nèi)的施工人員要想與外部聯(lián)系，必須走出隧道。

公司現(xiàn)場(chǎng)人員在實(shí)際施工中得出以下結(jié)論：隧道內(nèi)人員要想和外面聯(lián)系，在地下行走1 km出隧道，最快速度也需要16 min，再加上返程的時(shí)間（同樣16 min），對(duì)施工影響至少半小時(shí)。

由于缺乏隧道與地面溝通的有效手段，一旦在施工中發(fā)生突發(fā)事件，將會(huì)因?yàn)樾畔⒌牟荒芗皶r(shí)溝通而無法在第一時(shí)間展開救援，錯(cuò)失救援的最佳時(shí)機(jī)。

為能夠解決上述問題，讓地面與隧道內(nèi)施工人員建立及時(shí)通訊，同時(shí)也能讓地下施工人員之間相互聯(lián)系，公司組織技術(shù)人員和有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)工人研發(fā)了軌道交通隧道施工用臨時(shí)無線對(duì)講系統(tǒng)。

2　系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理

2.1系統(tǒng)特點(diǎn)

1）能滿足值班調(diào)度中心、施工地面站臺(tái)及沿線、地下層遂道內(nèi)、地下車站站臺(tái)內(nèi)，控制室通話，實(shí)現(xiàn)隧道和惡劣環(huán)境下的遠(yuǎn)距離局域網(wǎng)無線通信。

2）可視化調(diào)度平臺(tái)，可數(shù)字加密防止竊聽，可個(gè)呼、組呼、發(fā)中文短信和可查看手持終端狀態(tài)。

3）可視化調(diào)度功能a.語音及短信調(diào)度

調(diào)度臺(tái)系統(tǒng)軟件可實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)用戶終端進(jìn)行調(diào)度，支持單呼調(diào)度、組呼調(diào)度、短信調(diào)度等功能，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)緊急呼、遙斃/復(fù)活、錄音、遠(yuǎn)端監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)等功能。

b.報(bào)表查詢

4）組網(wǎng)便利，迅速組建無線融合通訊多媒體通信網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備輕巧易攜帶、易安裝，易拆卸。

2.2工作原理

采用無線異頻中繼來擴(kuò)大對(duì)講機(jī)的通信范圍。如圖1所示。

若對(duì)講機(jī)A與對(duì)講機(jī)B之間由于距離比較遠(yuǎn)或者屏蔽的地方而無法實(shí)現(xiàn)通信時(shí)，在采用無線異頻中繼方法后，當(dāng)對(duì)講機(jī)A發(fā)信時(shí)，對(duì)講機(jī)A通過上行頻率將信號(hào)發(fā)給中轉(zhuǎn)臺(tái)，中轉(zhuǎn)臺(tái)再通過下行頻率將信號(hào)發(fā)給對(duì)講機(jī)B。當(dāng)對(duì)講機(jī)B發(fā)信時(shí)，對(duì)講機(jī)B則通過上行頻率將信號(hào)發(fā)給中轉(zhuǎn)臺(tái)，中轉(zhuǎn)臺(tái)再通過下行頻率將信號(hào)發(fā)給對(duì)講機(jī)A,由此擴(kuò)大對(duì)講機(jī)之間的通信距離。

2.3 系統(tǒng)構(gòu)成

如圖2所示，系統(tǒng)包括中繼臺(tái)、雙工器、耦合器、功分器、天線和低損耗饋線組成的天饋系統(tǒng)，以及對(duì)講機(jī)和后臺(tái)調(diào)度系統(tǒng)等。

本系統(tǒng)在每個(gè)車站安裝1臺(tái)數(shù)字信道機(jī)作為信號(hào)中轉(zhuǎn)設(shè)備，1臺(tái)數(shù)字信道機(jī)作為調(diào)度中心中繼，遂道內(nèi)IP鏈路設(shè)備采用5.8G融合通信與公網(wǎng)并網(wǎng)，與調(diào)度中心相通。

1）信號(hào)源

根據(jù)對(duì)講機(jī)無線通信網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，為了減少噪聲源，達(dá)到優(yōu)良建筑內(nèi)信號(hào)覆蓋的效果，同時(shí)考慮系統(tǒng)擴(kuò)容的方便，采用數(shù)字基站RD980為信號(hào)源，提供分布信號(hào)功率，RD980信道機(jī)采用TDMA制式，即在同一頻點(diǎn)上能夠同時(shí)支持2組通話，這樣減少了設(shè)備數(shù)量，更便于安裝。

2）地下站臺(tái)分布設(shè)備

每個(gè)車站架設(shè)一臺(tái)中繼臺(tái)RD980，通過功分器，分出4路，再接4個(gè)定向天線向隧道內(nèi)4個(gè)通道方向發(fā)射。每臺(tái)中繼臺(tái)接5.8G融合發(fā)射單元作為鏈路，與隧道洞口鏈路5.8G融合接收單元相互通信，如果隧道太長，可增加通信網(wǎng)橋。

3）地面鏈路設(shè)備

在地面隧道洞口5.8G融合接收單元接入路由，并通過路由接入公共IP網(wǎng)絡(luò)，再在調(diào)度中心架設(shè)一臺(tái)中繼，并將中繼臺(tái)通過IP接入交換設(shè)備。

4）調(diào)度中心

調(diào)度中心調(diào)度設(shè)備接入交換設(shè)備，與鏈路IP間進(jìn)行數(shù)據(jù)和語音交換，達(dá)成電腦與其語音通信。并與數(shù)字中繼臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)與語音轉(zhuǎn)換，通過無線電波信號(hào)發(fā)射出去。這樣調(diào)度中心可通過電腦與用戶終端（即手持對(duì)講機(jī)）互聯(lián)通信。

5）以視鴻鏈路通信

在隧道工作區(qū)內(nèi)采用視鴻8000A型（工作頻段5.8G）自組組網(wǎng)無線融合通訊網(wǎng)絡(luò)，建立一個(gè)全透明的IP以太網(wǎng)絡(luò)，通過采用全新RoIP技術(shù)的IP中繼臺(tái)，將傳統(tǒng)中繼臺(tái)無線電信號(hào)所承載的語音信號(hào)，通過自主組網(wǎng)融合無線通信網(wǎng)絡(luò)高數(shù)傳輸，實(shí)現(xiàn)工作區(qū)與調(diào)度中心的語音通信。

6）中繼臺(tái)通信以及鏈路的可擴(kuò)性

后期擴(kuò)展，可將一條線通過5.8G視鴻無線鏈路將其沿途串起通信，方便調(diào)度和管理,提高工作效率。

2.4前提條件

1）電源

為了保證系統(tǒng)24 h不間斷工作，系統(tǒng)設(shè)備需配備在線式UPS電源或13.8 V直流電源。

2）溫度、濕度

系統(tǒng)設(shè)備所在的機(jī)房內(nèi)配置空調(diào)一臺(tái)，可保證機(jī)房環(huán)境溫度在10～25℃之間，濕度在40%～85%之間。以滿足系統(tǒng)設(shè)備的工作環(huán)境需要。

3）接地

天線塔及機(jī)房接地電阻應(yīng)小于4 Ω。

4）弱電通信橋架

可利用工程既有通信橋架，但不能與強(qiáng)電共用橋架，避免干擾。

5）安裝空間

室內(nèi)天線分布要有足夠的安裝空間。吊頂上層空間大于0.65 m。

6）安裝機(jī)房的場(chǎng)地要求

a.系統(tǒng)設(shè)備安裝位置距后墻應(yīng)留有0.6 m左右的維修通道。b.機(jī)房內(nèi)高度應(yīng)2.7 m，面積應(yīng)不小于6 m2。c.基站設(shè)備機(jī)房應(yīng)盡可能接近天線塔基，通常此距離應(yīng)小于15 m。

d.機(jī)房承重為500 kg/m2。

e.防塵，設(shè)備放置地點(diǎn)要求通風(fēng)、干燥、清潔、附近應(yīng)沒有大型的用電設(shè)備。

2.5系統(tǒng)設(shè)備安裝

1）數(shù)字中繼臺(tái)

步驟1：選擇中繼臺(tái)安裝位置

考慮到數(shù)字中繼臺(tái)等設(shè)備的防盜、防水問題，將中繼臺(tái)安裝在一個(gè)信號(hào)機(jī)箱內(nèi)；同時(shí)，為了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備用電的便捷性，將中繼臺(tái)安裝在地下車站的端頭附近。

步驟2：安裝天線等附屬設(shè)施

為了將中繼臺(tái)信號(hào)有效的發(fā)送到隧道中，將天線安裝在左右兩個(gè)隧道內(nèi)，每個(gè)中繼臺(tái)處共設(shè)4副天線，向4個(gè)方向發(fā)送信號(hào)。同時(shí)，在每個(gè)中繼臺(tái)處通過射頻電纜將天線與中繼臺(tái)相連。

2）對(duì)講機(jī)

經(jīng)過比選，最終確定采用PD680對(duì)講機(jī)。

PD680采用先進(jìn)的語音編解碼技術(shù)和數(shù)字糾錯(cuò)技術(shù)，可在更大通信范圍內(nèi)保證清晰的話音質(zhì)量，即使在覆蓋范圍的邊緣地帶，也依然清晰。

TDMA雙時(shí)隙技術(shù)使頻譜利用率大幅提高，PD680可在一條指定的信道上容納多一倍的用戶。

3）無線鏈路設(shè)備

步驟1：確定無線鏈路設(shè)備安裝位置

根據(jù)隧道的實(shí)際情況，選擇將5.8G的融合鏈路設(shè)備安裝在中繼臺(tái)附近，能夠通過鏈路設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)端口將2個(gè)中繼臺(tái)直接連接。

步驟2：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，確定與地面公網(wǎng)連接的設(shè)備安裝位置

根據(jù)隧道的實(shí)際環(huán)境，確定在隧道處地面的位置安裝網(wǎng)絡(luò)通訊接收服務(wù)器，在3G無線網(wǎng)卡接收到公網(wǎng)信息后，通過通訊接收服務(wù)器，將3G網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，轉(zhuǎn)換成5.8G的通訊信號(hào)，方便調(diào)度中心與地下設(shè)備通訊。

4）中心與地下的連接

采用3G無線路由器，安裝在隧道口的設(shè)備箱內(nèi)，接收到網(wǎng)絡(luò)信息后，通過交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)給5.8G的網(wǎng)橋融合接收服務(wù)器，再連接至各中繼臺(tái)。

在調(diào)度中心，通過一條2 M的寬帶與調(diào)度服務(wù)器連接，保證調(diào)度中心與隧道設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接。

3　結(jié)束語

該方案的采用，有效的解決了軌道交通在隧道內(nèi)設(shè)備安裝階段地下、地面之間的信息溝通，在提高車輛、人員作業(yè)效率，加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的安全監(jiān)督管理等方面發(fā)揮作用的同時(shí)，還確保了隧道內(nèi)一旦發(fā)生突發(fā)事件，能及時(shí)與外部溝通，在第一時(shí)間展開救援。

該套系統(tǒng)可以重復(fù)使用，從而能夠有效的減少使用成本。

(收稿日期：2015-05-13）

DOI:10.3969/j.issn.1673-4440.2016.01.022