地铁消防无线通信引入系统研究

摘　要:分析地铁消防无线通信系统,在总结实践经验的基础上对明珠线二期消防无线通信系统提出改进措施。 关键词:地铁; 消防无线通信系统; 工程实践; 传播特性　　 1 　概述 新建上海市轨道交通明珠线二期工程线路是自明珠一期工程宝山路站经溧阳路站、浦东南路站、南浦大桥等站至一期虹桥路站构成半环形线路。全线长约22 km ,共17 个车站,均为地下车站。 近年来,各国地铁均接连发生了恐怖事件和重特大伤亡事故,造成众多人员伤亡。因此,在地铁这类封闭的地下空间设置完善的消防通信指挥系统是十分必要的。为满足明珠线二期的地下消防无线通信要求,在所有地下车站及地下区间要求设置消防无线引入系统,将地面350 MHz 消防无线信号引入地下车站和区间。 2 　建设原则 根据消防部门的有关要求, 建设用于地铁的消防无线通信系统必须满足以下原则: (1) 坚持标准性— 能与现有地面350 M 常规系统完全兼容,终端实现互联互通; (2) 坚持可靠性 安全可靠,保证在事故状况下发挥作用; (3) 坚持灵活性 在应急状况下如部分设备被毁,有应急输入输出设备接口。 3 　系统要求 (1) 系统制式 新建明珠线二期消防无线通信系统采用与目前上海市地面消防无线通信系统相同的350 M 常规无线通信制式。 (2) 频率、频道设置频率:工作频段350 MHz ,双工间隔10 MHz ,频道间隔25 KHz 。频道:1 个,采用异频单工方式,异频频率为F1/F2。F1、F2 的具体频点由消防部门指配,并统一设置。 4 　系统功能 (1) 当某个车站发生灾情时,控制中心值班人员通过操作控制盘,打开控制中心链路电台及各相关车站的转发台,建立地面与地下的联系通道。 (2) 在地下区域消防人员之间的手持机,可通过车站转发台的转发进行通话。 (3) 地下区域消防人员手持台可与消防指挥中心进行通话,同时经消防指挥中心电台转发,可与地面消防无线终端建立双向呼叫和通话。 (4) 地下区域本站内消防人员手持台,在近距离范围可进行对讲。 (5) 消防指挥中心通过链路台、车站转发台可对地下区域消防人员的手持机进行全呼。 (6) 地铁控制中心消防值班员通过通话手柄、链路电台可与现场消防指挥员及消防指挥中心值班员进行通话。 (7) 系统配置119 链路仿真台和手持台,可定期进行车站内部、车站与地铁控制中心链路台之间,以及链路台与消防指挥中心之间通话功能的仿真测试。 (8) 地铁控制中心的监测终端能监测中心链路电台、车站转发电台和电源设备的工作状态,具有故障报警功能。 5 　组网方案 (1) 方案选择根据目前设备的情况和一些具体要求, 可以满足 消防局使用要求的较成熟的组网方案有以下几种: 方案1 　有线链路集中引入方案; 方案2 　无线链路集中引入方案; 方案3 　无线链路分散引入方案。 ( 2) 方案分析 ① 方案1 采用集中引入的组网方式。在明珠线宝兴路控制中心设置链路电台、119 链路仿真台、控制盘、通话手柄和监测终端各1 套; 在17 个地下车站分别设置1 套转发基台。控制中心链路电台采用新设接口转换设备通过有线专线方式与消防局指挥中心设备机房沟通。宝兴路控制中心链路电台收到的音频和控制信号, 通过通信传输系统提供的4 线 EM 接口及数据接口与车站转发基台联系。无线信号在站厅层采用吸顶天线进行辐射; 在地下隧道区间采用漏缆进行信号辐射。具体结构见图1 。图2 　方案2 结构图下区间隧道采用漏缆进行信号辐射。信号上行过程反之。具体结构见图3 。 ( 3) 方案比较 方案1 采用有线链路集中引入的方式, 该方案采用安全可靠不易受干扰的有线链路, 无需专用链路频点支持, 无需地面基站的信道支持, 不占用地面集群基站资源, 通话质量能够得到保障。但该方案需要有线链路的支持, 在没有可用的有线链路的情况下, 需要另外投资建设有线链路。 方案2 采用无线链路集中引入的方式, 既有地铁线消防无线系统的设计也多采用这种方案, 该方案必须占用地面频率资源, 今后轨道交通线越建越 图1 　方案1 结构图 ② 方案2 组网方式同方案1 , 但控制中心链路电台通过室外天线与消防局架设在恒隆广场的无线中转台沟通。宝兴路控制中心链路电台收到的音频和控制信号, 通过通信传输系统提供的4 线EM 接口及数据接口与车站转发基台联系。无线信号在站厅层采用吸顶天线进行辐射; 在地下区间隧道采用漏缆进行信号辐射。具体结构见图2 。 ③ 方案3 为分散引入的组网方式, 采用350 M 常规中转台方案。该方案技术简单, 经济可行。在17 个地下车站分别设置1 套常规中转台。通过室外天线与消防局的无线中转台沟通。 　　常规中转台收到的来自地面的信号, 便转发该信号。无线信号在站厅层采用吸顶天线进行辐射; 在地多, 为避免频率相互间的干扰, 需要更多专用链路频点支持, 实施可能性较小、难度较大。该方案投资成本低, 维护方便。方案3 采用无线链路分散引入的方式, 这种系统已在轨道交通线的地下车站公安无线引入系统中得到运用。 该系统管理完善, 故障弱化能力强, 维护方便, 地下区间通话不占用地面的信道资源, 无线链路可以设成多重备份。该方案的缺点是由于每个车站均需设置一套完整的350 M 常规中转台设备, 投资较大。 由于目前地面消防无线通信系统采用的是常规网, 频率有限, 因此暂不考虑方案3 。消防无线通信系统是在事故应急情况下使用的系统, 安全可靠性是第一位的。因此, 明珠二期控制中心至消防局的链路方式采用一主一备方式来增加可靠性。主用链路采用有线方式( 方案1), 即控制中心链路电台采用接口转换设备通过有线专线方式与消防局指挥中心设备机房沟通; 备用链路采用无线的方式( 方案2) 与消防局架设在恒隆广场的无线中转台沟通。 图3 　方案3 结构图 　　考虑到频点资源、设备现状等突发事件, 在系统设备上设置备用应急接入设备接口。这样, 作为应急和补充, 消防人员可在其应急通信车上设置便携式移动基站, 以应对突发事件。 6 　几点建议 (1) 轨道交通线至消防指挥中心的链路问题 至2020 年, 上海市共将建设17 条轨道交通线路。根据消防局的要求:地下车站和地下区间隧道应设消防无线通信设施, 以确保应急情况下地面与地下车站、隧道区间的消防通信线路畅通。因此, 17 条轨道交通线都将设置消防无线引入系统, 这将存在17 条轨道交通线与消防指挥中心的链路问题。 ① 无线链路 若采用无线链路方式, 则17 条轨道交通线需17 条无线链路至消防指挥中心, 即需要17 对无线链路频点, 这是不现实的也是不可能的。一方面消防局没有这么多频点, 另一方面即使有, 这种使用方式也是极其浪费的。没有发生地铁消防事故的情况下, 17 对频点被占用, 是一种资源浪费。若链路频点采用相同频点, 一旦在交越站发生情况, 又可能造成频率干扰。因此, 不建议采用无线链路方式, 该种方式可用于备用方式。 ② 有线链路 a . 租用DDN 专线 每一条轨道交通线控制中心至消防指挥中心申请一条DDN 专线。17 条轨道交通线需申请17 条DDN 专线。在线路两端通过接口转换设备将专线两端的V . 35 或V . 24 接口转换成消防通信系统所需的音频及数据接口。 b. 敷设光缆线路 17 条轨道交通线路间是互联互通的, 各线在设计时均考虑到控制中心间及与相关车站间光缆线路的沟通。因此, 建议轨道交通线至消防指挥中心采用统一的链路, 即在距消防指挥中心最近的轨道交通车站至消防指挥中心新敷设光缆线路, 所有轨道交通线消防无线通信系统均通过该线路与消防指挥中心沟通。在光缆线路两端设置光电转换设备, 并配置消防通信系统所需的音频及数据接口, 如图4 所示。 图4 　光缆线路敷设示意 　　这种方式的优点是, 作为最大地下空间的轨道交通线路以统一的有线专用路由与消防指挥中心沟通, 节约了频率资源, 便于维护管理。缺点是敷设光缆线路及相应设备, 一次性投资大。这就需要在上级有关部门的协调下统一出资建设。 (2) 合路分路平台 消防无线通信系统与公安无线通信系统合用天馈系统, 即隧道共用漏缆, 站厅共用天线。建议采用合路分路平台( POI) 。POI 下行分5 个方向, 包括4 个隧道和站厅。根据消防局要求:作为应急与补充, 消防人员可在其应急通信车上设置便携式移动基站。因此, 在每个地下封闭车站需提供应急备份的接口, 将接口安装在地铁车站的入口处, 一旦车站电台设备遭到损坏不能工作, 可将应急通信设备通过电缆连接到应急设备接口上, 恢复无线通信联络。因此, 在POI 的接口上预留备用的应急设备接口, 如图5 所示。 图5 　合路分路平台示意