淺談新建鐵路長大隧道應急通信系統(tǒng)的技術與應用

摘要：鐵路已經(jīng)成為我國大部分人出行不可或缺的交通方式。在鐵路的長時間運營過程中，可能會出現(xiàn)一些事故災害。在長大隧道中，如果發(fā)生災害，普通通信無法使用。此時的隧道應急通信系統(tǒng)就顯得極其重要，是保障災害現(xiàn)場人員、救援中心指揮人員間實現(xiàn)正常語音以及圖像的通信方式，保障鐵路的運營安全。本文介紹了以隧道事故報警電話、隧道綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)、GSM-R系統(tǒng)、應急通信系統(tǒng)現(xiàn)場設備組成的長大隧道應急通信系統(tǒng)在防災救援疏散中的技術與應用。

關鍵詞：鐵路長大隧道；防災救援疏散；應急通信系統(tǒng)

一、引言

隨著我國鐵路建設的迅速發(fā)展，如今火車已經(jīng)成為我國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。在長大隧道（5KM及以上隧道）發(fā)生災害時，應急通信系統(tǒng)成為事故現(xiàn)場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)場人員能通過隧道應急通信系統(tǒng)使用語音、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、長大隧道防災疏散救援對應急通信系統(tǒng)的設置要求

根據(jù)《鐵路隧道防災疏散救援工程設計規(guī)范》（TB10020-2017）“7.3應急通信”要求：隧道應急通信應包括有線應急電話、視頻監(jiān)控等系統(tǒng)，同時應充分利用鐵路專用移動通信、公眾移動通信等無線通信設施[1]。

國鐵集團發(fā)布的《鐵路隧道防災疏散救援工程設計補充規(guī)定》鐵建設〔2021〕150號要求：6.1.6疏散線路上的平行導坑、斜井、橫洞及橫通道等應經(jīng)技術經(jīng)濟比選后設置應急電話或鐵路專用移動通信設施。6.17隧道口、緊急救援站、緊急出口及應急避難所等設施的出入口宜設置視頻采集點[2]。

三、長大隧道應急通信系統(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，探討長大隧道應急通信系統(tǒng)方案的設置。汕頭海灣隧道全長9.97km，為雙軌道隧道，隧道內2號斜井作為疏散救援通道（含60米避難所）。汕頭海灣隧道的應急通信系統(tǒng)由隧道事故報警電話、隧道綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)、GSM-R系統(tǒng)以及應急通信系統(tǒng)現(xiàn)場設備組成。

（一）隧道事故報警電話

1.系統(tǒng)組成

汕頭海灣隧道事故報警電話系統(tǒng)新設值班臺、現(xiàn)場主機、報警電話分機以及傳輸通道，隧道應急中心設備利用廣州調度所既有隧道應急中心設備。

2.系統(tǒng)設置方案

由于本線區(qū)間無新設基站及傳輸設備，汕頭海灣隧道事故報警電話現(xiàn)場主機設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度所既有隧道應急中心設備，相應對中心設備擴容，并在應急中心設置中心值班臺，實現(xiàn)緊急情況下與調度所的列調員的電話報警和定位報警功能。

由于汕頭海灣隧道是雙軌道隧道，在正線隧道兩側洞室按單側500m間隔新設報警電話分機，兩側交錯布置。通過對事故報警電話、GSM-R系統(tǒng)進行比較后，2號斜井采用事故報警電話方式更經(jīng)濟適用，且技術能滿足規(guī)范要求。在疏散通道防護門、隧道避難所、疏散通道出口各設1臺報警電話分機。在隧道內設置的事故報警電話分機要求結構必須滿足防塵、防雨淋、堅固密封、防潮、防水、防腐蝕、設備防護等級不低于IP65等要求。

汕頭海灣隧道長9.97KM，考慮電纜衰耗因素，報警電話分機至現(xiàn)場主機之間采用HEYFLT 23 3×4×0.9型通信電纜。線纜敷設于隧道內兩側預留槽道內。每處報警電話分機設置電纜分歧接頭，電纜分歧接頭及報警電話分機均應接入隧道內預留接地端子。隧道事故報警電話系統(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、交換機、傳輸通道及后臺圖像存儲設備等組成。

2.系統(tǒng)設置方案

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

汕頭海灣隧道綜合視頻監(jiān)控通過本工程設置的24芯段貫通光纜接入汕頭站通信機械室的視頻接入交換機，并納入汕頭站綜合視頻監(jiān)控節(jié)點統(tǒng)一管理，相應擴容節(jié)點存儲容量。視頻存儲按單臺攝像機帶寬不低于4M碼流且不少于15天存儲計算。報警圖像上傳到視頻區(qū)域節(jié)點集中存儲。

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

（三）GSM-R系統(tǒng)

汕頭海灣隧道設置GSM-R系統(tǒng)進行無線覆蓋，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）/天線（隧道外）的方式進行無線信號延伸覆蓋。海灣隧道明挖段（DK1+165～DK2+287）、礦山段（DK5+400～DK11+130）的GSM-R直放站采用設置直放站硐室安裝。盾構段直放站設置在DK3+800處，設備放置在軌道下的邊跨廊道。

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

2.運行維護及支撐系統(tǒng)

①本工程利用汕汕高鐵在汕頭站建設的OMC-T網(wǎng)管服務器，并在汕頭綜合維修車間新設OMC-T復示終端1套，實現(xiàn)對汕頭海灣隧道直放站設備的管理。

②直放站網(wǎng)管系統(tǒng)應具備電源及環(huán)境監(jiān)控、漏纜監(jiān)測功能，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有限公司通信綜合網(wǎng)管系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理。

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

（四）應急通信系統(tǒng)現(xiàn)場設備

本工程不新設應急通信系統(tǒng)中心設備，利用廣州鐵路局調度所應急通信系統(tǒng)中心既有的應急通信平臺。在本工程歸屬的綜合維修工區(qū)設置1套應急通信系統(tǒng)現(xiàn)場設備。應急通信系統(tǒng)現(xiàn)場設備構成圖如圖3所示。

1.應急通信系統(tǒng)現(xiàn)場設備接入方式

（1）5.8G帶寬無線接入

在汕頭站通信光接入點采用有線/無線轉換器，在災害現(xiàn)場配置無線手持臺和數(shù)據(jù)終端設備（配無線網(wǎng)卡），使現(xiàn)場的圖像、數(shù)據(jù)、話音能夠實時傳輸。5.8G帶寬無線接入主要由設備現(xiàn)場應急接入設備（含移動影音采集設備、便攜機、固定電話、移動電話、現(xiàn)場無線接入設備）和車站光接入點組成。

（2）海事衛(wèi)星接入

現(xiàn)場人員通過海事衛(wèi)星終端，利用地面網(wǎng)絡及海事衛(wèi)星系統(tǒng)，實現(xiàn)與救援指揮人員之間數(shù)據(jù)及語音等的通信。

（3）衛(wèi)星電話方式

在現(xiàn)場配置衛(wèi)星電話（雙模，可接入衛(wèi)星網(wǎng)絡及GSM網(wǎng)絡），通過衛(wèi)星網(wǎng)絡及GSM網(wǎng)絡，實現(xiàn)事故現(xiàn)場人員與救援指揮人員之間數(shù)據(jù)及語音等的通信。

（4）4G應急終端系統(tǒng)

汕頭通信工區(qū)各配置4G應急通信終端系統(tǒng)設備1套，通過運營商4G網(wǎng)絡接入廣州局調度所應急中心平臺。4G應急通信終端設備適合現(xiàn)場執(zhí)法錄像監(jiān)控和遠程監(jiān)控，功能全面、攜帶方便的無線視頻應急指揮一體化終端設備，能迅速將終端設備臨時安放在目標監(jiān)控的位置，也可在車輛吸附安裝，使用結束后方便將設備拆下，用于鐵路應急指揮、搶險搶修。

（5）傳輸通道需求

本工程傳輸接入點至廣州局應急中心按共用帶寬2×2Mb/s考慮。

2.網(wǎng)管系統(tǒng)

本工程利用廣州調度所既有應急通信系統(tǒng)網(wǎng)管，對其進行數(shù)據(jù)調整，滿足本線應急現(xiàn)場設備的接入條件。

圖3 " " 應急通信系統(tǒng)現(xiàn)場設備構成圖

3.性能要求

①應急通信系統(tǒng)現(xiàn)場設備要求構造輕便，體積小，方便人工搬運，總體重量小于10kg。

②應急通信系統(tǒng)現(xiàn)場設備應滿足惡劣環(huán)境下使用要求，應具有防寒、防震、防塵、防曬、防水功能，防護等級不低于IP54級。

③應急通信系統(tǒng)現(xiàn)場設備主要采用電池供電。若是需直流供電時，供電電池按雙電源配置，且到工作時間不低于3小時。

四、結束語

本文通過對汕頭海灣隧道工程案例的探討，鐵路長大隧道應急通信系統(tǒng)采用隧道事故報警電話、隧道綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)、GSM-R系統(tǒng)以及應急通信系統(tǒng)現(xiàn)場設備等多種通信結合的方式，能夠更高效、更可靠保障長大隧道防災疏散救援工作的開展。隨著科技的發(fā)展，未來需要不斷研究完善鐵路長大隧道應急通信系統(tǒng)的技術方案，使方案更先進可靠。

作者單位：余少波 "廣東省鐵路規(guī)劃設計研究院有限公司

參 "考 "文 "獻

[1]《鐵路隧道防災疏散救援工程設計規(guī)范》（TB10020-2017）

[2]《鐵路隧道防災疏散救援工程設計補充規(guī)定》鐵建設〔2021〕150號

[3]《鐵路隧道設計規(guī)范》（TB10003-2016）

[4]《鐵路數(shù)字移動通信系統(tǒng)（GSM-R）設計規(guī)范》（TB 10088-2015）

[5]《高速鐵路設計規(guī)范》（TB 10621-2014）

[6]朱穎等.高速鐵路建造技術[M].中國鐵道出版社，2015.

[7]田裳，沈堯星.鐵路應急通信[M].北京：中國鐵道出版社，2008.