地鐵既有運營線路通信系統改造實踐

徐錦材 徐獻圣

(1.廣州地鐵集團有限公司，廣東 廣州 510000；2.佛山職業技術學院，廣東 佛山 528137)

0 引言

隨著地鐵線路運營年限的增加，設備老化、備件停產、系統既有功能不能滿足運營服務新需求等問題凸顯。近年來，隨著物聯網、大數據、人工智能、5G通信等新興技術的飛速發展，北京、上海、廣州等多個城市地鐵智慧車站建設已經起步，并逐步在新建線路上推廣和深化，這對地鐵通信系統視頻設備智能監控、無線網絡速率、傳輸網帶寬等提出更高的要求。無論是解決原有系統性能下降與功能不足的問題，還是滿足智慧車站的推廣要求，均會涉及對既有運營線路系統設備的專項改造。為了盡量降低地鐵系統改造實施過程對市民出行的影響，既有運營線路通信系統改造往往采用“邊運營、邊改造”的模式。

本文結合廣州地鐵一號線通信系統改造項目實踐經驗，從地鐵既有運營線路通信系統改造項目的主要特點、保障措施、管理策略等方面進行闡述，旨在為其他類似項目提供參考。

1 既有地鐵改造項目主要特點

本文以廣州地鐵一號線通信系統改造項目為例。該項目分兩期開展：第一期完成對傳輸、無線、不間斷電源等系統的改造；第二期完成對視頻監控系統、廣播、公務電話、集中告警等系統的改造，包括新設備的安裝調試、管線布置、舊設備的拆除、遺留孔洞封堵或恢復，涉及設備機房、車站設備區、站臺、站廳與隧道，具有施工作業空間受限、有效施工作業時間短、協調工作量大、工藝方法限制多、項目周期長等特點，在設計、施工等階段需要重點考慮以下情況。

1.1 施工作業空間受限

受過往經驗或預算的限制，既有設備機房一般不會給未來設備改造預留足夠的施工空間，也不會給新增機柜預留足夠的安裝位置。在新設備與既有設備位置沖突時，需要臨時安裝過渡設備，待既有設備拆卸后再正式安裝新設備。因此，施工工序十分復雜。

1.2 有效施工作業時間短

對既有運營線路開展通信系統改造，大部分施工作業都需要在夜間地鐵停運并辦好登記手續后進行，有效施工作業時間一般僅有2～4小時。同時，為了不影響地鐵的正常運營服務，每次作業都應重視工清場清工作，不遺留任何施工材料在現場。因此，施工準備和施工結束后的清點、檢查與整理工作耗時較長，進一步壓縮了有效的施工作業時間。這樣不僅會降低施工效率、增加項目成本，而且會提高施工工藝的復雜性。例如，攝像頭高處安裝時可能需要搭設腳手架，必須提前計算腳手架當天搭建、當天拆卸的工作量及所需時間，以合理安排施工工序與單次作業量。

1.3 安全風險壓力大

除了通信系統設備，地鐵線路既有的設備/設施眾多，管線錯綜復雜，施工作業時人員誤碰既有設備導致設備故障的風險較大。因此，不僅要做好新設備的成品保護，還要做好既有設備/設施的防護，以便出現緊急情況時能迅速有效地處理，確保每次施工完畢后不影響地鐵的正常運營。例如，在改造施工實踐中，容易出現天花吊頂鉆孔、管槽布放等施工造成的煙感誤報警、車站照明電路跳閘等問題。

1.4 協調工作量大

通信系統改造主要是對通信專業的設備進行拆裝、調試與割接，但施工過程涉及地鐵供電、機電、房建等多個專業，需要與各專業設備維護部門、管理部門開展大量的協調工作，以保證項目的順利實施。例如，在站臺/站廳敷設管線時，可能需要穿越車站頂部的防火擋板，容易造成其他專業設備故障。

1.5 項目周期長

為了避免改造施工對地鐵運營的影響，地鐵既有運營線路設備改造面臨隨時停工的風險。如在法定節日及舉辦重大活動期間，非緊急必須，一般不允許進行施工作業。一旦其他專業改造施工項目在施工過程中出現安全問題，同樣也會導致所有改造施工項目停工檢查，由此產生項目人員窩工及施工周期延長等問題。因此，在項目進度管理與成本管理方面均要有所考慮。

2 技術保障與風險控制措施

既有運營線路通信系統改造通常采用“邊運營、邊施工”的方式，首要條件是不能影響地鐵的正常運營，這就要求在改造施工作業前充分預想、充分準備，施工作業時盡量做到萬無一失，即使出現問題也能夠及時采取有效措施妥善處理，達到“工完場清、正常運營”的要求。

2.1 重視項目現場勘查

項目現場勘查是確保改造項目安全可控、順暢有序實施的重要工作。現場勘查工作是否全面、準確、精細，不僅直接影響項目費用預估的準確性，而且影響項目施工的有序性、安全風險的可控性。歷經10余年的運營服務，因設備增設或遷改等原因，地鐵線路的現場條件、設備設施布局等與初始建設圖樣都會存在一定出入。因此，現場勘查需要調查現場實際情況，以此確定管線走向、設備布點、施工工法等，為深化設計、設備選型、風險防控、施工方案編制提供充分的依據。

現場勘查主要是調查既有設備/設施的余量，避免工程量缺漏，如線槽(管)容量與封蓋情況、電源箱內空開余量等；勘查設備與材料運輸、存放的空間，確保施工通暢，如車站站外至機房的搬運路徑、材料臨時存放位置等；勘查設備的施工安裝條件，避免對既有設備設施的損害，如靜電地板支架情況、裝修天花板結構及其拆裝難度等。廣州地鐵一號線通信系統改造項目現場勘查工作內容見表1。

表1 廣州地鐵一號線通信系統改造項目現場勘查工作內容(部分)

2.2 做好事前預想策劃

進行既有運營線路通信系統改造，關鍵目標是不能影響正常的地鐵運營服務。

在項目立項與設計階段，不僅要考慮新設備的安裝調試、舊設備的拆卸，還要充分考慮通信系統新舊設備來回倒接、臨時過渡設備設置、裝修/裝飾設施的修復、損壞設備/設施的恢復等增加的工程量、費用與工期。在設備選型上，應盡可能選擇體積小的設備，對機柜空間進行優化設計，必要時采用拆裝式機柜。

在施工準備階段，應編制詳細的實施方案，做好充分、全面的細節預想，明確既有設備設施保護、物料運輸、進場材料堆放、施工恢復措施等內容。例如，受限于車站條件，搬運體積大或重量大的設備通常只能采取人力走樓梯的方式，必須提前做好風險預測及安全管控工作。為了避免對乘客出行的影響，一般不采用大面積腳手架作業方式；在不影響照射角度與監控范圍的情況下，攝像槍等終端設備盡可能采取側墻安裝方式。

同時，應充分預測改造施工可能產生的風險，既要將施工影響范圍提前告知相關部門，也要制定應急處置措施，盡量將對運營服務的影響降到最低。例如，由于改造線路的天花吊頂年代久遠，在天花吊頂施工作業前，施工作業人員應提前熟悉每種天花吊頂的拆裝方法，作業時盡可能縮小拆裝范圍，發生小范圍損壞時可用扎帶、細鐵絲臨時固定修復，大面積損壞時則用圍蔽護欄對損壞區域圍蔽，最大限度地減少對運營的影響。

2.3 強化施工作業過程管理

既有運營線路通信系統改造是一項復雜且協調工作量較大的工程。在施工過程中會受到多方面因素的限制和影響，稍有不慎就會影響現場設備/設施的正常使用。改造施工過程中的風險主要有人員風險、設備風險、環境風險、工藝工法風險等。既有運營線路上的通信系統改造施工現場常見風險如圖1所示。

圖1 既有運營線路通信系統改造施工現場常見風險

(1)作業前。檢查施工人員持證情況、身體狀態，按照方案進行人員合理分工，明確職責、作業內容及當次作業工作量；檢查工器具、儀器儀表、物料、勞保用品狀態；對作業環境進行調查確認，讓每個人對作業區域的安全風險點、設備設施有更為徹底的了解。現場除設置施工負責人、安全員，還應設置信息聯絡員，在出現緊急情況時負責對外溝通協調。

(2)作業中。做好對既有設備/設施的防護，避免施工造成既有設備/設施故障。例如，在鉆孔作業時，用彩條布遮蓋施工區域的既有設備，并配備吸塵器，避免灰塵進入設備；在新舊設備拆裝接線過程中，一是借助標簽、記號筆、不同顏色的套管區分端口與接線,二是雙人確認，防止接錯線。同時，作業過程中要嚴格控制當次作業量與作業時間，根據次日地鐵運營時間預留足夠的應急恢復時間，尤其要避免出現為了趕工期而盲目增加當次作業量的情況。軌行區作業可將各線首列車開行前1.5個小時、車站范圍作業可將車站開站前1.5小時作為結束時間，合理設定工作內容及工作量；現場施工作業必須在計劃結束時間前30分鐘結束當天主體作業，并預留足夠的時間完成檢查、恢復設備，應對緊急情況、故障處理及銷令工作，避免影響次日地鐵正常運營。

(3)作業后。嚴格落實工清場清制度，避免施工影響次日地鐵運營服務。一是將破損的裝修吊頂孔洞封閉，松脫線纜綁扎加固；二是實行安全員、施工負責人、地鐵施工配合人員“三層防護”出清方式，對物料運輸路徑、施工區域進行全面且多次檢查，不遺留任何施工機具、設備、廢料；三是將易燃材料、油料等運離車站現場，避免火災。

2.4 應用施工管控新方式

傳統的現場施工管控手段一般是安排監管人員現場配合監管，以管控人的不安全行為和物的不安全狀態。該方式受制于監管人員的經驗、技能與責任心，且存在人力投入大、出現問題難以準確回溯的缺陷。隨著越來越多的高新技術被應用于工程建設，通信系統改造施工亦要提高施工現場智能化管控水平。在實踐中，通過搭建施工作業智能監管平臺，將智能頭盔、一臉通、移動視頻采集設備等整合成一個系統，實現各類現場作業信息的收集、分析及遠程管控的目的。施工作業智能監管平臺架構如圖2所示。

由圖2可知，施工作業智能監管平臺主要包括施工作業人員信息管理、施工現場即時視頻監控、工具清點檢測三大模塊。

圖2 施工作業智能監管平臺架構

(1)施工作業人員信息管理模塊。實行實名登記制管理，預先錄入施工作業人員的基本信息，包括姓名、性別、年齡、籍貫、體檢情況、持證情況、培訓記錄等，以全面掌握施工人員的信息。施工作業前，通過人臉識別、指紋識別技術識別當次進場的施工作業人員，通過圖像識別技術分析施工的作業人員勞保穿戴情況。施工作業后，再次進行人員識別，完成出清統計。

(2)施工現場即時視頻監控模塊。用以實現對現場施工作業的實時監控、預警與記錄。現場作業人員配備智能頭盔或移動視頻采集設備，在不影響施工操作的前提下將現場視頻信息傳輸至相應的系統平臺。管理人員可通過電腦或手機終端查看視頻監控信息，有效掌握施工現場作業動態，以解決項目施工環境復雜多樣、施工現場監管不力等問題，提高施工進度、質量、安全、文明的管控能力。同時，系統具備視頻識別分析技術，能自動捕捉事件信息并進行識別判斷，對施工現場的異常狀況即時響應，如發現人員登高作業未佩戴安全帶、人員進入危險區域或未允許區域等情況自動報警。

(3)工具清點檢測模塊。主要是輔助施工現場作業人員使用手持式工具清點掃描裝置，實現工器具與儀器儀表的記錄與清點。為了避免進場工具遺留作業現場，傳統做法是在作業前后將工器具、儀器儀表逐一擺放整齊，一人清點并口呼，一人記錄并確認，其過程費時費力，并存在錯清點和漏清點的可能性。手持式工具清點掃描裝置利用無線射頻方式能夠對固定在工器具或儀器儀表上的電子標簽進行讀寫，再通過無線網絡傳輸至電腦或手機，記錄工器具、儀器儀表類型、數量，使工具清點工作更加高效和可靠。

3 結語

綜上所述，地鐵既有運營線路通信系統改造通常受到施工作業空間、施工作業時間、現場環境等諸多因素的限制。一方面，要安全有序地完成施工內容；另一方面，要保證地鐵的正常運營服務，改造難度較大。因此，必須全面掌握改造項目的安全、技術與質量管控重點與難點，重視作業前的勘查策劃、作業中的精細控制、作業后的及時總結，制訂全面的施工方案與應急預案，將改造施工對既有地鐵運營服務的影響控制在可接受范圍內。