淺談新建鐵路長(zhǎng)大隧道應(yīng)急通信系統(tǒng)的技術(shù)與應(yīng)用

摘要：鐵路已經(jīng)成為我國(guó)大部分人出行不可或缺的交通方式。在鐵路的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)一些事故災(zāi)害。在長(zhǎng)大隧道中，如果發(fā)生災(zāi)害，普通通信無(wú)法使用。此時(shí)的隧道應(yīng)急通信系統(tǒng)就顯得極其重要，是保障災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)人員、救援中心指揮人員間實(shí)現(xiàn)正常語(yǔ)音以及圖像的通信方式，保障鐵路的運(yùn)營(yíng)安全。本文介紹了以隧道事故報(bào)警電話、隧道綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)、GSM-R系統(tǒng)、應(yīng)急通信系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組成的長(zhǎng)大隧道應(yīng)急通信系統(tǒng)在防災(zāi)救援疏散中的技術(shù)與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：鐵路長(zhǎng)大隧道；防災(zāi)救援疏散；應(yīng)急通信系統(tǒng)

一、引言

隨著我國(guó)鐵路建設(shè)的迅速發(fā)展，如今火車已經(jīng)成為我國(guó)人民出行的重要交通工具。鐵路線路的增加，必然伴隨著隧道的急劇增加。在長(zhǎng)大隧道（5KM及以上隧道）發(fā)生災(zāi)害時(shí)，應(yīng)急通信系統(tǒng)成為事故現(xiàn)場(chǎng)人員與指揮人員間主要的通信手段。救援指揮人員、事故現(xiàn)場(chǎng)人員能通過(guò)隧道應(yīng)急通信系統(tǒng)使用語(yǔ)音、圖像等通信功能，確保救援更迅速，盡可能降低傷害及損失。

二、長(zhǎng)大隧道防災(zāi)疏散救援對(duì)應(yīng)急通信系統(tǒng)的設(shè)置要求

根據(jù)《鐵路隧道防災(zāi)疏散救援工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10020-2017）“7.3應(yīng)急通信”要求：隧道應(yīng)急通信應(yīng)包括有線應(yīng)急電話、視頻監(jiān)控等系統(tǒng)，同時(shí)應(yīng)充分利用鐵路專用移動(dòng)通信、公眾移動(dòng)通信等無(wú)線通信設(shè)施[1]。

國(guó)鐵集團(tuán)發(fā)布的《鐵路隧道防災(zāi)疏散救援工程設(shè)計(jì)補(bǔ)充規(guī)定》鐵建設(shè)〔2021〕150號(hào)要求：6.1.6疏散線路上的平行導(dǎo)坑、斜井、橫洞及橫通道等應(yīng)經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選后設(shè)置應(yīng)急電話或鐵路專用移動(dòng)通信設(shè)施。6.17隧道口、緊急救援站、緊急出口及應(yīng)急避難所等設(shè)施的出入口宜設(shè)置視頻采集點(diǎn)[2]。

三、長(zhǎng)大隧道應(yīng)急通信系統(tǒng)方案探討

本文以新建鐵路廣梅汕鐵路汕頭站至汕頭廣澳港區(qū)鐵路的汕頭海灣隧道為例，探討長(zhǎng)大隧道應(yīng)急通信系統(tǒng)方案的設(shè)置。汕頭海灣隧道全長(zhǎng)9.97km，為雙軌道隧道，隧道內(nèi)2號(hào)斜井作為疏散救援通道（含60米避難所）。汕頭海灣隧道的應(yīng)急通信系統(tǒng)由隧道事故報(bào)警電話、隧道綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)、GSM-R系統(tǒng)以及應(yīng)急通信系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組成。

（一）隧道事故報(bào)警電話

1.系統(tǒng)組成

汕頭海灣隧道事故報(bào)警電話系統(tǒng)新設(shè)值班臺(tái)、現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)、報(bào)警電話分機(jī)以及傳輸通道，隧道應(yīng)急中心設(shè)備利用廣州調(diào)度所既有隧道應(yīng)急中心設(shè)備。

2.系統(tǒng)設(shè)置方案

由于本線區(qū)間無(wú)新設(shè)基站及傳輸設(shè)備，汕頭海灣隧道事故報(bào)警電話現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)設(shè)置在臨線的汕汕鐵路DK164+945基站處，利用汕汕鐵路基站傳輸系統(tǒng)的FE（2×2M）傳輸通道接入廣州調(diào)度所既有隧道應(yīng)急中心設(shè)備，相應(yīng)對(duì)中心設(shè)備擴(kuò)容，并在應(yīng)急中心設(shè)置中心值班臺(tái)，實(shí)現(xiàn)緊急情況下與調(diào)度所的列調(diào)員的電話報(bào)警和定位報(bào)警功能。

由于汕頭海灣隧道是雙軌道隧道，在正線隧道兩側(cè)洞室按單側(cè)500m間隔新設(shè)報(bào)警電話分機(jī)，兩側(cè)交錯(cuò)布置。通過(guò)對(duì)事故報(bào)警電話、GSM-R系統(tǒng)進(jìn)行比較后，2號(hào)斜井采用事故報(bào)警電話方式更經(jīng)濟(jì)適用，且技術(shù)能滿足規(guī)范要求。在疏散通道防護(hù)門、隧道避難所、疏散通道出口各設(shè)1臺(tái)報(bào)警電話分機(jī)。在隧道內(nèi)設(shè)置的事故報(bào)警電話分機(jī)要求結(jié)構(gòu)必須滿足防塵、防雨淋、堅(jiān)固密封、防潮、防水、防腐蝕、設(shè)備防護(hù)等級(jí)不低于IP65等要求。

汕頭海灣隧道長(zhǎng)9.97KM，考慮電纜衰耗因素，報(bào)警電話分機(jī)至現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)之間采用HEYFLT 23 3×4×0.9型通信電纜。線纜敷設(shè)于隧道內(nèi)兩側(cè)預(yù)留槽道內(nèi)。每處報(bào)警電話分機(jī)設(shè)置電纜分歧接頭，電纜分歧接頭及報(bào)警電話分機(jī)均應(yīng)接入隧道內(nèi)預(yù)留接地端子。隧道事故報(bào)警電話系統(tǒng)組網(wǎng)圖如圖1所示。

（二）隧道綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)

1.系統(tǒng)組成

汕頭海灣隧道綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)由攝像機(jī)、交換機(jī)、傳輸通道及后臺(tái)圖像存儲(chǔ)設(shè)備等組成。

2.系統(tǒng)設(shè)置方案

在汕頭海灣隧道出入口，2號(hào)斜井疏散通道防護(hù)門，2號(hào)斜井緊急避難所、2號(hào)斜井疏散通道出口等區(qū)域設(shè)置視頻攝像機(jī)。攝像機(jī)均為1080P高清定焦槍式攝像機(jī)。隧道出入口的攝像機(jī)采用立桿安裝方式。2號(hào)斜井疏散通道出口、2號(hào)斜井緊急避難所的攝像機(jī)采用隧道壁上安裝方式。

汕頭海灣隧道綜合視頻監(jiān)控通過(guò)本工程設(shè)置的24芯段貫通光纜接入汕頭站通信機(jī)械室的視頻接入交換機(jī)，并納入汕頭站綜合視頻監(jiān)控節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一管理，相應(yīng)擴(kuò)容節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)容量。視頻存儲(chǔ)按單臺(tái)攝像機(jī)帶寬不低于4M碼流且不少于15天存儲(chǔ)計(jì)算。報(bào)警圖像上傳到視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)集中存儲(chǔ)。

汕頭海灣隧道綜合視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)比較分散，攝像機(jī)取電采用就近取電，可減少投資成本。

（三）GSM-R系統(tǒng)

汕頭海灣隧道設(shè)置GSM-R系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)線覆蓋，接入汕汕鐵路DK164+945基站、汕汕鐵路DK155+100、汕頭車站汕汕高鐵基站。

1.系統(tǒng)設(shè)置方案

海灣隧道采用單網(wǎng)交織冗余覆蓋。隧道區(qū)段采用數(shù)字直放站＋漏纜（隧道內(nèi)）/天線（隧道外）的方式進(jìn)行無(wú)線信號(hào)延伸覆蓋。海灣隧道明挖段（DK1+165～DK2+287）、礦山段（DK5+400～DK11+130）的GSM-R直放站采用設(shè)置直放站硐室安裝。盾構(gòu)段直放站設(shè)置在DK3+800處，設(shè)備放置在軌道下的邊跨廊道。

數(shù)字光纖直放站近端機(jī)與遠(yuǎn)端機(jī)之間主要采用環(huán)形單芯光纖方式連接，隧道區(qū)段每個(gè)光纖直放站遠(yuǎn)端機(jī)分別接入相鄰兩個(gè)基站處的光纖直放站近端機(jī)的主用環(huán)和從用環(huán)。汕頭海灣隧道GSM-R無(wú)線子系統(tǒng)構(gòu)成圖如圖2所示。

2.運(yùn)行維護(hù)及支撐系統(tǒng)

①本工程利用汕汕高鐵在汕頭站建設(shè)的OMC-T網(wǎng)管服務(wù)器，并在汕頭綜合維修車間新設(shè)OMC-T復(fù)示終端1套，實(shí)現(xiàn)對(duì)汕頭海灣隧道直放站設(shè)備的管理。

②直放站網(wǎng)管系統(tǒng)應(yīng)具備電源及環(huán)境監(jiān)控、漏纜監(jiān)測(cè)功能，并能將電源及環(huán)境監(jiān)控信息傳送至電源及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。

③本工程GSM-R網(wǎng)管系統(tǒng)接入廣州鐵路局集團(tuán)有限公司通信綜合網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理。

④汕頭海灣隧道連續(xù)漏纜區(qū)段設(shè)漏纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

（四）應(yīng)急通信系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備

本工程不新設(shè)應(yīng)急通信系統(tǒng)中心設(shè)備，利用廣州鐵路局調(diào)度所應(yīng)急通信系統(tǒng)中心既有的應(yīng)急通信平臺(tái)。在本工程歸屬的綜合維修工區(qū)設(shè)置1套應(yīng)急通信系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。應(yīng)急通信系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備構(gòu)成圖如圖3所示。

1.應(yīng)急通信系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接入方式

（1）5.8G帶寬無(wú)線接入

在汕頭站通信光接入點(diǎn)采用有線/無(wú)線轉(zhuǎn)換器，在災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)配置無(wú)線手持臺(tái)和數(shù)據(jù)終端設(shè)備（配無(wú)線網(wǎng)卡），使現(xiàn)場(chǎng)的圖像、數(shù)據(jù)、話音能夠?qū)崟r(shí)傳輸。5.8G帶寬無(wú)線接入主要由設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急接入設(shè)備（含移動(dòng)影音采集設(shè)備、便攜機(jī)、固定電話、移動(dòng)電話、現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線接入設(shè)備）和車站光接入點(diǎn)組成。

（2）海事衛(wèi)星接入

現(xiàn)場(chǎng)人員通過(guò)海事衛(wèi)星終端，利用地面網(wǎng)絡(luò)及海事衛(wèi)星系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與救援指揮人員之間數(shù)據(jù)及語(yǔ)音等的通信。

（3）衛(wèi)星電話方式

在現(xiàn)場(chǎng)配置衛(wèi)星電話（雙模，可接入衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)及GSM網(wǎng)絡(luò)），通過(guò)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)及GSM網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)事故現(xiàn)場(chǎng)人員與救援指揮人員之間數(shù)據(jù)及語(yǔ)音等的通信。

（4）4G應(yīng)急終端系統(tǒng)

汕頭通信工區(qū)各配置4G應(yīng)急通信終端系統(tǒng)設(shè)備1套，通過(guò)運(yùn)營(yíng)商4G網(wǎng)絡(luò)接入廣州局調(diào)度所應(yīng)急中心平臺(tái)。4G應(yīng)急通信終端設(shè)備適合現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法錄像監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控，功能全面、攜帶方便的無(wú)線視頻應(yīng)急指揮一體化終端設(shè)備，能迅速將終端設(shè)備臨時(shí)安放在目標(biāo)監(jiān)控的位置，也可在車輛吸附安裝，使用結(jié)束后方便將設(shè)備拆下，用于鐵路應(yīng)急指揮、搶險(xiǎn)搶修。

（5）傳輸通道需求

本工程傳輸接入點(diǎn)至廣州局應(yīng)急中心按共用帶寬2×2Mb/s考慮。

2.網(wǎng)管系統(tǒng)

本工程利用廣州調(diào)度所既有應(yīng)急通信系統(tǒng)網(wǎng)管，對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)整，滿足本線應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的接入條件。

圖3 " " 應(yīng)急通信系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備構(gòu)成圖

3.性能要求

①應(yīng)急通信系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備要求構(gòu)造輕便，體積小，方便人工搬運(yùn)，總體重量小于10kg。

②應(yīng)急通信系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備應(yīng)滿足惡劣環(huán)境下使用要求，應(yīng)具有防寒、防震、防塵、防曬、防水功能，防護(hù)等級(jí)不低于IP54級(jí)。

③應(yīng)急通信系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備主要采用電池供電。若是需直流供電時(shí)，供電電池按雙電源配置，且到工作時(shí)間不低于3小時(shí)。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)汕頭海灣隧道工程案例的探討，鐵路長(zhǎng)大隧道應(yīng)急通信系統(tǒng)采用隧道事故報(bào)警電話、隧道綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)、GSM-R系統(tǒng)以及應(yīng)急通信系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備等多種通信結(jié)合的方式，能夠更高效、更可靠保障長(zhǎng)大隧道防災(zāi)疏散救援工作的開(kāi)展。隨著科技的發(fā)展，未來(lái)需要不斷研究完善鐵路長(zhǎng)大隧道應(yīng)急通信系統(tǒng)的技術(shù)方案，使方案更先進(jìn)可靠。

作者單位：余少波 "廣東省鐵路規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司

參 "考 "文 "獻(xiàn)

[1]《鐵路隧道防災(zāi)疏散救援工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10020-2017）

[2]《鐵路隧道防災(zāi)疏散救援工程設(shè)計(jì)補(bǔ)充規(guī)定》鐵建設(shè)〔2021〕150號(hào)

[3]《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10003-2016）

[4]《鐵路數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM-R）設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10088-2015）

[5]《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10621-2014）

[6]朱穎等.高速鐵路建造技術(shù)[M].中國(guó)鐵道出版社，2015.

[7]田裳，沈堯星.鐵路應(yīng)急通信[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2008.