隧道內設備安裝階段采用的雙向無線對講系統

蔣先進 蔣淮申

（中國中鐵電氣化局集團公司，北京 100036）

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隧道內設備安裝階段采用的雙向無線對講系統

蔣先進 蔣淮申

（中國中鐵電氣化局集團公司，北京 100036）

摘要：結合工程項目實際，介紹在軌道交通隧道內設備安裝階段，施工時采用的臨時無線對講系統的工作原理及使用方法。

關鍵詞：隧道內施工；設備安裝；無線對講系統

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

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

公司現場人員在實際施工中得出以下結論：隧道內人員要想和外面聯系，在地下行走1 km出隧道，最快速度也需要16 min，再加上返程的時間（同樣16 min），對施工影響至少半小時。

由于缺乏隧道與地面溝通的有效手段，一旦在施工中發生突發事件，將會因為信息的不能及時溝通而無法在第一時間展開救援，錯失救援的最佳時機。

為能夠解決上述問題，讓地面與隧道內施工人員建立及時通訊，同時也能讓地下施工人員之間相互聯系，公司組織技術人員和有經驗的技術工人研發了軌道交通隧道施工用臨時無線對講系統。

2　系統構成和工作原理

2.1系統特點

1）能滿足值班調度中心、施工地面站臺及沿線、地下層遂道內、地下車站站臺內，控制室通話，實現隧道和惡劣環境下的遠距離局域網無線通信。

2）可視化調度平臺，可數字加密防止竊聽，可個呼、組呼、發中文短信和可查看手持終端狀態。

3）可視化調度功能a.語音及短信調度

調度臺系統軟件可實現對各個用戶終端進行調度，支持單呼調度、組呼調度、短信調度等功能，同時還能實現緊急呼、遙斃/復活、錄音、遠端監控、遠程監測等功能。

b.報表查詢

4）組網便利，迅速組建無線融合通訊多媒體通信網絡，設備輕巧易攜帶、易安裝，易拆卸。

2.2工作原理

采用無線異頻中繼來擴大對講機的通信范圍。如圖1所示。

若對講機A與對講機B之間由于距離比較遠或者屏蔽的地方而無法實現通信時，在采用無線異頻中繼方法后，當對講機A發信時，對講機A通過上行頻率將信號發給中轉臺，中轉臺再通過下行頻率將信號發給對講機B。當對講機B發信時，對講機B則通過上行頻率將信號發給中轉臺，中轉臺再通過下行頻率將信號發給對講機A,由此擴大對講機之間的通信距離。

2.3 系統構成

如圖2所示，系統包括中繼臺、雙工器、耦合器、功分器、天線和低損耗饋線組成的天饋系統，以及對講機和后臺調度系統等。

本系統在每個車站安裝1臺數字信道機作為信號中轉設備，1臺數字信道機作為調度中心中繼，遂道內IP鏈路設備采用5.8G融合通信與公網并網，與調度中心相通。

1）信號源

根據對講機無線通信網絡的特點，為了減少噪聲源，達到優良建筑內信號覆蓋的效果，同時考慮系統擴容的方便，采用數字基站RD980為信號源，提供分布信號功率，RD980信道機采用TDMA制式，即在同一頻點上能夠同時支持2組通話，這樣減少了設備數量，更便于安裝。

2）地下站臺分布設備

每個車站架設一臺中繼臺RD980，通過功分器，分出4路，再接4個定向天線向隧道內4個通道方向發射。每臺中繼臺接5.8G融合發射單元作為鏈路，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，可增加通信網橋。

3）地面鏈路設備

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網絡，再在調度中心架設一臺中繼，并將中繼臺通過IP接入交換設備。

4）調度中心

調度中心調度設備接入交換設備，與鏈路IP間進行數據和語音交換，達成電腦與其語音通信。并與數字中繼臺進行數據與語音轉換，通過無線電波信號發射出去。這樣調度中心可通過電腦與用戶終端（即手持對講機）互聯通信。

5）以視鴻鏈路通信

在隧道工作區內采用視鴻8000A型（工作頻段5.8G）自組組網無線融合通訊網絡，建立一個全透明的IP以太網絡，通過采用全新RoIP技術的IP中繼臺，將傳統中繼臺無線電信號所承載的語音信號，通過自主組網融合無線通信網絡高數傳輸，實現工作區與調度中心的語音通信。

6）中繼臺通信以及鏈路的可擴性

后期擴展，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24 h不間斷工作，系統設備需配備在線式UPS電源或13.8 V直流電源。

2）溫度、濕度

系統設備所在的機房內配置空調一臺，可保證機房環境溫度在10～25℃之間，濕度在40%～85%之間。以滿足系統設備的工作環境需要。

3）接地

天線塔及機房接地電阻應小于4 Ω。

4）弱電通信橋架

可利用工程既有通信橋架，但不能與強電共用橋架，避免干擾。

5）安裝空間

室內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）安裝機房的場地要求

a.系統設備安裝位置距后墻應留有0.6 m左右的維修通道。b.機房內高度應2.7 m，面積應不小于6 m2。c.基站設備機房應盡可能接近天線塔基，通常此距離應小于15 m。

d.機房承重為500 kg/m2。

e.防塵，設備放置地點要求通風、干燥、清潔、附近應沒有大型的用電設備。

2.5系統設備安裝

1）數字中繼臺

步驟1：選擇中繼臺安裝位置

考慮到數字中繼臺等設備的防盜、防水問題，將中繼臺安裝在一個信號機箱內；同時，為了現場設備用電的便捷性，將中繼臺安裝在地下車站的端頭附近。

步驟2：安裝天線等附屬設施

為了將中繼臺信號有效的發送到隧道中，將天線安裝在左右兩個隧道內，每個中繼臺處共設4副天線，向4個方向發送信號。同時，在每個中繼臺處通過射頻電纜將天線與中繼臺相連。

2）對講機

經過比選，最終確定采用PD680對講機。

PD680采用先進的語音編解碼技術和數字糾錯技術，可在更大通信范圍內保證清晰的話音質量，即使在覆蓋范圍的邊緣地帶，也依然清晰。

TDMA雙時隙技術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）無線鏈路設備

步驟1：確定無線鏈路設備安裝位置

根據隧道的實際情況，選擇將5.8G的融合鏈路設備安裝在中繼臺附近，能夠通過鏈路設備的網絡端口將2個中繼臺直接連接。

步驟2：根據現場情況，確定與地面公網連接的設備安裝位置

根據隧道的實際環境，確定在隧道處地面的位置安裝網絡通訊接收服務器，在3G無線網卡接收到公網信息后，通過通訊接收服務器，將3G網絡信號，轉換成5.8G的通訊信號，方便調度中心與地下設備通訊。

4）中心與地下的連接

采用3G無線路由器，安裝在隧道口的設備箱內，接收到網絡信息后，通過交換機轉發給5.8G的網橋融合接收服務器，再連接至各中繼臺。

在調度中心，通過一條2 M的寬帶與調度服務器連接，保證調度中心與隧道設備的網絡連接。

3　結束語

該方案的采用，有效的解決了軌道交通在隧道內設備安裝階段地下、地面之間的信息溝通，在提高車輛、人員作業效率，加強對現場的安全監督管理等方面發揮作用的同時，還確保了隧道內一旦發生突發事件，能及時與外部溝通，在第一時間展開救援。

該套系統可以重復使用，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