西安地铁消防无线通信设计
2013-05-21 22:15
西安地铁消防无线通信设计
摘 要: 对地铁消防无线通信的要求进行了分析，阐述了地铁无线通信的信号的引入、覆盖，结合西安地铁和消防无线组网的实际，提出了西安地铁消防无线通信的设计方案。
关键词: 西安; 地铁; 消防; 无线通信;
西安市拟建 6 条地铁线路，到 2018 年完成建设，届时通车总里程将达到 200 km。目前，二号线已建成并投入运营，是西安市城市快速轨道交通网中的南北向骨干线，规划线路全长 32. 402 km，共设 24 座地下车站，站与站之间最长距离为 1 662 m，最短为 907 m。目前 1 号线和四号线正在建设。
城市地铁作为便捷的交通工具已成为市民出行的重要交通工具。由于地铁的运行空间呈一定的封闭状态，且距离地面深度大，人员密集，一旦发生火灾等灾害事故给消防救援带来很大困难。为了避免火灾和其他事故造成大面积人员伤亡，在地铁的封闭空间内部署完备的消防无线通信系统是非常有必要的。本文根据无线通信系统建设要求，结合西安消防现状，给出了西安地铁消防无线通信建设方案。
1 西安地铁无线消防通信要求
1. 1 无线通信要求
( 1) 高覆盖率。地铁一般由出入口、站厅、站台、隧道、管理用房、设备用房组成。大量的乘客和工作人员都集中于于出入口、站厅、站台。地铁消防通信无线信号在覆盖这些空间的同时，也需要对隧道内进行覆盖，覆盖面不低于 95% ，才能有效保障通信畅通。
( 2) 高呼通率。地铁灾害现场情况复杂，救援难度大，每一秒的延误，都可能意味着更大的人员伤亡。现场有效的组织和通信畅通是救援的关键，因此，现场必须投入充足的频率，确保高的呼通率，使各个战斗单元及时沟通。
( 3) 高可靠性。地铁内灾情复杂，情况变化极快，消防通信不稳定会造成政令不畅、指挥失灵等严重后果，从而导致重大人员伤亡，因此，地铁内消防通信必须具有很好的可靠性，即使部分设备被损毁，也能够实现快速无线通信网络的快速搭建［1］。
1. 2 消防通信信号引入与覆盖方式分析
( 1) 消防通信信号的引入方式。地铁内消防通信信号的引入一般采取 3 种方式［2］: 有线链路集中引入、无线链路集中引入和无线链路分散引入。有线链路和无线链路集中引入方式就是将地面已有网无线交换机或主基站的链路信号，通过有线专用链路或无线专用链路在一处集中，引入地铁扩展区所设基站。而分散链路引入方式就是在每一个地铁站( 每一个地铁站是一个独立地铁无线扩展区) 设一个链路信号引入点，通过无线或有线方式建立与地面既有网中心基站或无线交换机之间的链路连接，并将链路信号送至该地铁无线扩展区放置的无线基站，由基站送出无线射频信号。
采用链路信号集中引入方式只需新设一个基站，所占用频率较少，通过集中引号引入，建立了既有地面网中心系统与地下基站之间的固定连接，信号接入点只有一处，便于检修和进行热备，提高系统的可靠性;分散引入方式接入链路多，且占用频点资源比较多。
( 2) 地铁内消防通信无线信号的覆盖方式。地铁内消防通信无线信号的覆盖包括隧道内和地下车站的信号覆盖两个方面［3］。隧道内适合采用泄漏电缆方式进行覆盖; 而地下车站则可采用吸顶天线方式进行覆盖。在隧道内，沿隧道洞壁一定高度敷设漏缆来辐射信号，射频信号沿着它一边传输，一边向隧道空间辐射，从而使该电缆即担当传输线，又起到天线的作用，通过在电缆周围形成一个连续的无线电波漏泄场，使隧道内布满足够的无线电波场强。
地下车站和站台层由于结构复杂，采用电缆施工难度到，且无法保证全覆盖，因此在站厅层和站台层安装全向吸顶天线实现信号覆盖［4］。
2 西安地铁消防通信的组网方案设计
国家 GB 50157 － 2003《地铁设计规范》明确要求“地铁公用通信的程控电话应具有火警时能自动转换到市话网的“119”的功能。同时，地铁内应配备在发生灾害时供救援人员进行地上、地下联络的无线通信设施［5］。”根据此规范，结合上述地铁无线信号的引入方式的分析，我们设计了固定组网和临时组网相结合的西安地铁消防无线通信方案。
( 1) 固定式组网。西安地铁消防无线通信采用有线集中引入的组网方式。从西华门基站通过专线引入信号至钟楼地铁控制中心，控制中心链路电台通过光纤与消防 119 指挥中心设备联通。无线信号利用地铁内的合路分路平台进行信号分配。地下车站和站台采用室内吸顶天线进行覆盖，隧道内采用泄漏电缆方式进行覆盖，在车站地面出入口附近采用室外天线进行覆盖。漏缆和天线相结合，较好地解决了信号均匀覆盖的问题。
各地下车站分别设置 3 套转发基台。每个站点均设置 3 套异频转发基台，每套基台配置一对异频频点，对上述覆盖范围内的参战电台进行异频信号的本地转发，其中 1 个指挥频道，2 个战斗频道，确保每个单个站的站台、站厅及地面出入口附近 300 m 的范围内消防无线 350 M 通信联络畅通。
地铁控制中心设置系统控制终端及网管终端，通过传输通道与车站转发基地台进行数据通信。控制终端负责对车站转发基台的工作状态进行控制。
( 2) 应急临时组网方案。考虑到在遭到严重火灾、爆炸事故时，承担信号收集和发射任务的漏缆和天线也会有不同程度的毁损。为了提高消防应急通信在极端恶略环境下的使用能力，本文提出了两套临时组网的应急方案。
方案一: 在地铁每个车站出入口和每个站台层配备消防应急通信箱，应急通信箱内设备包括通信电缆、绕线器、充电设备等，站厅层的应急通信箱放置于消防栓箱附近，便于火场侦查员和救援队员取出设备，快速进行现场通信网络的架设，实现地面、地下站台和隧道区间内的电台互联。
方案二: 使用地铁固有通信设备，在火灾发生期间，给每个进入地铁的消防队员配备通信手持台，统一使用地铁专用无线通信网络进行灭火救援指挥。
方案一优点是使用消防部队频率，地面指挥部可以方便稳定与地下战斗员进行联系，不受地铁内原有电缆损毁的影响，缺点是每层需设置消防应急指挥箱，需要提前规划并有一定的成本投入。
方案二优点是直接借助如地铁本是的无线通信，经济投入少。但是在实际使用时，存在两个问题。一个是地铁站的手持台的数量是否够满足使用要求; 第二是如何将地铁通信使用的 800M 集群台与地面消防指挥中心的 350M 常规台快速组成临时指挥网络，从而保持地上地下的通畅对话。从缩短救援时间，提高救援速度角度考虑，不建议使用该方案。
3 结论与建议
3. 1 结论
本文根据 GB 50157 － 2003《地铁设计规范》和西安地铁消防无线通信要求，结合西安地铁特点，给出了西安地铁消防通信组网设计方案，方案具有较强的技术可行性，可指导后续工作的开展，亦可为其它地区地铁无线消防通信设计提供借鉴。
3. 2 几点建议
( 1) 地铁消防无线通信是在事故紧急情况在使用的系统，首要条件是安全可靠性，因此，新建的地铁应与消防基站和城市 119 指挥中心采用一主一备的链路方式要增强系统的可靠性。
( 2) 随着地铁线路的增多，每条链路都需联入消防 119 指挥中心。为了提高系统的可靠性，并减少投资，建议将地铁 6 条线路的换乘节点链路接入 119 指挥中心，相当于每一条链路都进行了一主一备的接入方式。
( 3) 地铁公司应于消防部门共同建立地铁消防无线通信系统建设、管理以及问题发现和维修维护机制，确保无线通信稳定畅通。
( 4) 消防部门应进一步统一技术体制，拓展城市覆盖网，开展广域指挥通信网络建设，建立省、市、区一体化指挥通信网络，满足地铁内发生重大灾害时，跨区域通信指挥的需求。
参考文献:
［1］ 盛建国． 地铁消防通信的要求及对策［J］． 消防科学与技术，2006( 25) ．
［2］ 卢莹． 地铁消防无线通信信号引入系统研究［J］． 通信 /信号，2003( 9) ．
［3］ 孔存良． 论地铁专用无线通信系统方案设计［J］． 科协论坛，2008 ( 12) ( 下) .
［4］ 李笑竹． 深圳地铁一期工程无线通信系统 技术方案［J］． 铁道通信信号，2007( 8) ．
［5］ 张双建． 地铁公安无线通信系统研究［J］． 铁道部标准设计，2003( 9) ．
