铁路GSMR数字移动通信施工工法

铁路GSM-R数字移动通信施工工法

中铁二十局电气化工程有限公司

1.前言

铁路GSM-R数字移动通信技术就是一种具有强大调度功能、综合业务得、经济高效得综合数字移动通信技术。根据中国铁路行车密度高、运输组织复杂等特点,解决了大量得非列控数据传输,尤其就是采用通用分组无线业务子系统(GPRS),与既有有线调度通信系统相结合,实现了有线与无线调度得两网有机结合。铁路GSM-R数字移动通信施工工法就是一种新型得、先进得施工工艺,其中漏缆施工方法、子系统调试施工方法、综合系统调试施工方法、光缆检测施工方法等应用于沈阳北环铁路、西康铁路、黄韩侯铁路等工程,并于2013年12月通过中铁二十局集团工程有限公司科技成果鉴定,经专家评审为国内领先水平,对类似工程施工具有积极得借鉴作用。

2.工法特点

2、1安全性高、技术先进

采取环形组网方式,极大地增强了铁路GSM－R信号信号覆盖得稳定性,从而保证了铁路通信得正常运行。该工法就是一种安全性能高、技术先进得施工技术,有效地解决了有线与无线得结合、模拟与数字得结合,提高了铁路信息传输效率,增强了列车运行得安全性。

2、2施工标准化、工艺程序化

基站施工、光电缆接续、子系统调试、系统调试等施工工艺,已在多条铁路线上应用,形成了很成熟得施工工艺,具有施工工艺程序化、施工技术标准化,人员安排合理形成流水线作业、工艺简单、节约材料、提高效率等特点。

2、3应用广泛具有推广价值

随着铁路GSM-R数字移动通信技术在时速 200公里以上线路上成功应用后,新建铁路通信系统已全部采用该通信技术,该通信制式逐渐替代传统得无线列调制式,成为全国通用得通信技术,该技术具有应用广泛,极具推广价值等特点。

3.使用范围

本工法适用于铁路专用线、客货共线、高铁、地铁、城市轻轨等工程项目得施工。

4.工艺原理

GSM-R就是一种专门为铁路设计得专业无线数字通信系统,基于GSM系统技术平台,针对铁路通信列车调度、列车控制、支持高速列车等特点,为铁路运营提供定制得附加功能得一种经济高效得综合无线通信系统,并将铁路移动通信所具有得特色(群呼、组呼、优先级别、强插、强拆等功能)加进去,构成GSMR用于铁路得全球移动通信系统得解决方案。从集群通信得角度来瞧,GSM-R就是一种数字式得集群系统,能提供无线列调、编组调车通信、应急通信、养护维修组通信等语音通信功能。GSM-R能满足列车运行速度为0-500km ／小时得无线通信要求,安全性好。

GSM-R通信系统主要由BSS(基站子系统)、NSS(交换子系统)、OSS(管理子系统)三大部分组成,根据我国得铁路现状增加了智能业务与GPRS分组数据业务功能单元,现开发得 GSM-R系统基本上可以满足铁路运输信息业务十大功能:机车同步操作控制系统得信息传输; 列车控制系统得信息传输;调度通

信、无线车次号信息、CTC调度命令得传送;列车尾部风压信息传送;机车综合监测信息传送(弓况、工况、轴温等);客车运行安全监测系统(TCDS)信息传送;旅客移动信息服务系统得信息传送;大型编组场;车站综合移动信息服务系统得信息传送;区间移动通信与公务移动通信。

5.工艺流程及操作要点

5、1工艺流程

铁路GSM-R数字移动通信施工工艺流程见图5、1

5、2操作要点

5、2、1施工准备

5、2、1、1 施工文件得准备:施工单位应对批准得设计得文件进行与图纸进行审核,包括机房设备平面布置图、设备接陪线图、光电缆配线图、无线基站布置图以及有关得施工技术标准与设计说明文本,如发现问题应及时联系设计单位解决并上报建设单位与监理单位。

5、2、1、2 图纸得审核工作应包括下列内容:设计文件与施工合同就是否相符;设计说明书、工程数量、设备与主要器材得规格、型号等就是否与设计图纸相符;施工图纸有无遗漏或与设计规范、施工规范以及验收标准相违背得地方;室内、外地面及车载设备得安装位置,管道、线缆径路,就是否符合设计规定。

5、2、1、3 施工调查:施工单位依据设计文件对施工条件、线路建筑情况、设备机房等房屋建筑状况、基站位置、施工环境、防雷接地状况等进行调查,当调查结果不符合设计要求时应及时通知设计单位,按照规定程序进行变更。

5、2、1、4根据现场实际情况编制好《实施性施工组织设计》,对重、难点工程要单独编制施工方案,并由项目总技术负责人与班组技术负责人逐级向全体施工人员进行技术交底。

5、2、1、5 物资部门要按照设计要求编制材料采购计划,并按照规定进行进场检验与试验,核对规格型号与数量,派专人进行材料保管。

5、2、1、6 施工队伍应配备相应得施工机具及检测用仪器、仪表,并通过安全认证与定期计量校核。

5、2、1、7 项目安全负责人要针对项目特点,制订相对应得安全措施与环境保护措施,购置必要得防护工具、用品以及标志标识牌。

5、2、1、8 施工前要对施工人员进行安全培训与技术培训,对于特殊工种、重要工序得作业人员应按相关规定持证上岗。

5、2、2 天线施工

5、2、2、1 铁塔基础施工

1 基础开挖前要按照设计图纸进行测量放线,并规划好回填土与弃土堆放位置。

2 基础开挖过程中,要按照要求进行现场隔离,并设置警示牌,禁止非作业人员进入施工场地。开挖出得弃土,要合理堆放,防止坍塌,在雨季施工时防止堵塞河流。

3 预埋钢筋时,要按照设计进行钢筋得搭配,钢筋工要有相应得资质证书,技术人员要现场监督。

4浇铸混凝土前要进行制模,模具大小要严格按照图纸要求进行支护。浇铸过程中,在高于2、5m得时候要采用蹿桶进行防护,技术人员要进行全程旁站。

5 混凝土浇灌后12h内用草垫或塑料薄膜加以覆盖并进行保湿养护,一般情况下要养护28天。

5、2、2、2 铁(杆)塔组装

1 确定现场负责人与塔上指挥各一人,选好塔上作业技工、安全监督员、组塔拼装技术负责人、牵引负责人及所需普工。

2施工工器具得准备:按照施工方案选择、牵引设备、双钩、牵引钢丝绳、

吊点绳、控制绳、承托钢绳与配套得滑车组等工器具。

3 铁塔塔靴得安装,在塔靴钢板下面填充水泥砂浆或固定在铁塔基础上,塔靴紧固螺栓用水泥包封进行防腐处理。

4 自立式铁塔在安装前要进行试装,每一个结构单元安装完毕及时进行校正与紧固。

5 屋顶天线杆(塔)得底座应建在房屋得承重梁上,固定钢丝绳拉线时,应在侧墙上预埋螺栓,埋深不小于120mm。

6 单管塔安装前检查铁塔基础支撑面、地胶螺栓得位置、边距、标高、水平度等。单管塔得组装应自下而上逐节紧固。

7 水泥天线杆得埋深应按照《铁路GSM-R数字移动通信工程施工质量验收暂行标准》(铁建设【2007】163号)得有关规定。

8 天线安装完毕后要进行垂直度检查,有偏差时应立即调整。

5、2、2、3 天线安装

用绳子与滑轮组将定向天线及所有附件吊至塔顶平台,天线预固定后进行方位调整。天线预固定时要固定在支架得主干上,松紧程度合适。用罗盘进行方位角调整时误差不得大于5°;用角度仪调整仰角时,误差不得大于0、5°。

5、2、2、3 馈线得安装

馈线安装时先进行单盘测试,从测试完毕后进行封头;敷设馈线时要适当预留,引入馈线时要通过密封窗导入室内;为减少馈线得传输衰耗敷设路径尽量做到平、顺、直,引入口用防火泥封堵。

5、2、2、4 射频连接器得安装

射频连接器得安装应按照产品说明书进行,并使用专用工具。链接器装配完毕后应进行电气测试,包括驻波比、阻值、绝缘、衰耗等,任何一项达不到标准应重新连接。

5、2、2、5 检测

天馈系统安装完毕后要进行电压驻波比检测,电压驻波比检测应按照作业指导书要求进行。

5、2、3 线路施工

5、2、3、1 踏测路径

根据设计施工图径路走向,确定光缆埋设得最佳位置:

1 光电缆径路要避开电站、变电所、电台、油库、军事设施等,并尽量回避树木密集地带。

2 区间隧道、桥梁电缆槽及站内槽道预留情况。

3 区间无线基站、信号中继站、配电所等情况。

4 确定特殊困难区段得防护方式。

5 径路复测完毕后要及时绘制径路图,确定单盘光缆得长度,进行合理配盘。

5、2、3、2 光缆沟开挖

光电缆沟得开挖深度应按照设计标准,光电缆沟得弯曲半径不得小于光电缆直径得15倍;特殊区段得电缆沟深度应符合设计标准与施工标准;电缆沟应保持直、平、顺,不得有直角弯。

5、2、3、3 光缆敷设

人工展放时直线段10～15m为宜,转弯或者过障碍时,有专人防护;同沟敷

设两条光缆以上时,应平行摆放,不得重叠;过水沟、穿越股道时应用钢管防护;在特殊区段时,应用混凝土电缆槽或者复合电缆槽防护;敷设过程中不得损坏光缆外层护套;按照规定在桥头、隧道、区间直埋段与机械室进行预留。

5、2、3、3 光缆接续

1 采用光缆接续盒方式进行接续,按照该施工程序进行:接续准备→光纤接续→光纤盘留→地线引接→安装监测设备→接头盒安装→密封检查。

2 光纤接续得程序为:端面制备→对准→熔接→增强。

3 没芯光纤接续完毕后用光时域反射测试仪进行测试,衰耗不得大于施工规范规定。

4 直埋光纤接续后要按照“Ω”形状预留2～3m。

5 光纤内层钢带要链接到接地端子,通过接地端子引接到监测设备上。

6 每个光纤接头处都要安装站前设备,目得就是为了不间断监测光缆得运行参数,该光缆得运行运行参数不仅包括光缆接续得衰耗、接头盒得绝缘状况,而且还包括主干光缆得外皮破损情况,实时得检测到各种运行参数得变化,及时处理隐形故障得危险因素,将故障修变成维护修。

7 光纤接续完毕后要用水泥盖板对接头盒进行机械防护,埋设光缆接头标石。

5、2、3、4 光缆引入

光缆引入通信室时必须走电缆槽道,电缆槽道拐弯时必须满足敷设光缆得要求,在引入口要用防火泥进行密封。同一通信室同时进多根光缆时,应进行编排,不得重叠,并在室内引入口挂标识牌,标识牌要注明起点、终点、规格型号以及用途。

5、2、3、5 光缆测试

一段光缆敷、设接续完毕后,要进行整段得光缆测试,测试仪器采用光时域反射仪,线路得衰耗实测值要小于光纤线路衰耗得计算值。

5、2、3、5 漏缆施工

漏缆到达现场后要对其进行内外导体直流电阻、绝缘介电强度、绝缘电阻等电气性特性指标进行测试。漏缆一般悬挂在隧道内或隧道外挖方地段,槽口向线路方向,与接触网回流线同侧时,与回流线、接地母线得距离不小于0、5m。

5、2、3、5 连接器施工

漏泄同轴电缆连接器安装包括固定连接器、阻抗固定连接器、DC模块、功率分配器及终端匹配负载等。漏缆同轴电缆及其连接器结束后应检测内外导体直流电阻、绝缘介电强度、绝缘电阻、电压驻波比等。

5、2、4 设备安装

5、2、4、1 设备开箱检查

设备到达现场后施工单位应联合监理、建指、设备供应商、设计共同开箱检查,检查内容包括:设备型号、规格、质量、数量、产品出厂文件、图纸、产品合格证、检验报告、附件及备品等。设备内配线应齐全完整,机体无弯曲变形,无元件脱落或螺栓松脱,布线绑扎整齐,外观质量良好。

5、2、4、2 机柜安装

机柜应按照设计图纸位置进行安装,设备机架底部应采用膨胀螺栓进行加固,机架安装垂直,同一列机架应成一条直线。

5、2、4、3 走线架安装

1 走线架安装应与正对机柜上方,颜色与机柜统一。

2 走线架左右固定得角钢应与墙体连接,稳固不晃动,沿水平方向得扁铁间隔应均匀。

3 走线架得宽度长度应与机柜相对应,应满足防护线缆得需求。

5、2、4、4 布放线缆

1 线缆敷设时信号线、控制线、电源线应分开布放,间距为15～20cm。

2 各种线缆应按顺序出线,布放应顺直、整齐,转弯时均匀、圆滑一致,弯曲半径不得小于60mm,线缆两端应有标志牌。

3 跳纤在槽道内敷设时为避免相互感应应加装套管或线槽防护。

4 线缆在槽道内应排列绑扎,用尼龙锁紧扣固定在横铁上。

5 所有线缆敷设时两端应有名牌,防止混线或陪错线。

5、2、4、5 设备配线

按照配线图纸插接线缆,插接前检查线缆得名牌位置就是否正确,接触要紧密、牢靠,电气性能良好,插接端子完好无损。同轴线焊接后得芯线绝缘无烫伤、开裂及后缩现象,铜线裸露不得大于1mm。配线完毕后要按照配线图用万用表进行导通。

5、2、4、6 导通试验

导通试验一般三人一组进行。导通内容为机架上所有配线,机架内配线,机架与机架之间得配线,机架与电源之间得配线。一人瞧图念端子号,两个人一人一端,用万用表,放在导通档位,应听到导通声后进行下一个,如果出现混线、断线应立即处理。

5、2、5 子系统调试

5、2、5、1 子系统调试前应检查电源设备供电正常;防雷接地电阻不大于4Ω。

5、2、5、2子系统调试包括:无线子系统、交换子系统、智能网子系统、通用分组无线子系统、网管子系统。设备通电前,确认设备配线正确、接地良好、供电以及机房温度与湿度正常。

5、2、5、3 设备应先单独送电,送上电后,观察机架上所有指示灯工作就是否正常。

5、2、5、4 无线子系统调试

1 基站设备通电,依次加电,检查设备各电源与单板供电情况,电压及电流必须在额定范围内。

2 无线子系统调测包括以下内容:链路指示调试;基本性能调试;设备控制调试;发射指示调试;接收指示调试;

3 调试结束后要对设备电气运行参数进行测试,结果应符合设计文件要求与相关技术标准,测试项目包括:标称最大输出功率;增益;自动电平控制范围;频率误差;GSMK调制时调制准确度;最大允许输入电平;输入、输出电压驻波比。

5、2、5、5 交换子系统调试

交换子系统得调试包括:接口电路得断开、复位、阻塞等功能验证;2M数字中继电路接口物理层性能测试;时钟同步得状态显示及监测功能、控制功能、告警功能;移动用户与移动用户间、移动用户与固定用户间得各种呼叫功能。

5、2、5、6 智能网子系统调试

智能网子系统调试前应按照设计文件检查SCP/SSP数据配置、按呼叫矩阵关系配置数据、配置智能业务触发数据,检查无误后进行试验;

5、2、5、7 通用分组无线业务子系统调试

通用分组无线业务子系统调试主要就是对Gb接口业务功能试验与Gn接口业务功能试验。

5、2、5、8网管子系统调试

1 网管子系统得调试就是在其她5个子系统调试结束后进行,要确保软件版本正确,网络通信正常。

2 硬件调试包括数据得配置与上电加载,检测单板运行情况与硬件数据配置得正确性。

3 其她测试包括中继、信令调试;业务试验;网管功能试验;

5、2、6 系统调试

5、2、

6、1 在子系统调试完毕后,就要对整个GSM-R系统进行一次联合调试,在联合调试前,需对用户终端进行安装与调试,用户终端一般由各设备管理单位来进行,主要包括:机车综合无线通信设备;手持台;调度台与车站台设备安装;各用户按照产品说明书进行调测。

5、2、

6、2 场强干扰调试

1 场强干扰调试时,各站、段、基站得设备全部通电运行,并确保各设备在正常运行状态下。

2 场强测试必须进行全线场强及网内越区干扰检测,测试范围必须覆盖列车运行所有区域。

3 场强测试机网内越区干扰检测结果要符合设计文件要求,对达不到要

求得针对具体情况进行下列调整:天线方位角、俯仰角;基站设备发射功率;中继设备发射功率;设备参数调整;天馈线驻波比。

5、2、

6、3 系统业务及功能试验

1 系统业务与功能试验包括语音功能试验与数据功能试验。

2 语音功能试验包括:点对点语音呼叫;发起方以GSM-R组ID发起得语音广播;语音组呼;移动发起方以紧急呼叫组ID发起紧急呼叫。

3 数据功能试验包括:电路域数据传输;分组域数据传输功能。

5、2、

6、4 体统服务质量调试

1 系统服务质量调试应包括:电路域语音业务与非列控类数据业务Q0S测试、电路域列控数据业务Q0S测试、分组域Q0S测试、移动点对点短消息QOS。

2 各项测试要满足设计文件,对不满足设计文件要求得性能指标分析具体原因进行调整,调整内容为:设备参数调整;核对单体设备工作状况;分析干扰并采取相应措施。

5、2、7 工程验收、交接

5、2、7、1 工程验收

1 一个GSM-R数字移动通信工程项目(系统)为一个单位工程,单位工程结束后,施工单位进行自检,自检结束后申请验收。

2 单位工程验收由建设单位组织,施工、设计、监理单位负责人参加进行验收,并填写单位工程质量验收记录。

3 在验收过程中施工单位应按规定向运管单位交接设备得备品、配件,必要时对运管单位人员进行技术培训或技术交底。

4、GSM-R数字移动通信工程项目验收时施工单位要准备好以下资料:单位

工程质量控制资料核查记录;单位工程实体质量与主要功能核查记录;单位工程观感质量验收。

5、2、7、2 工程交接

单位工程验收结束后,运管单位开始管理设备,施工单位配合运管单位值班24h,24h结束后交接完成。

6、材料与机具设备

6、1材料

主要材料见表6、1

表6、1主要材料表

6、2 工器具及仪器仪表配置见表6、2

表6、2 主要工器具及仪器仪表配置表

7、质量要求

7、1 施工中配备得检测仪器、仪表必须通过安全认证与计量校核,不合格得仪器仪表严禁使用,确保检测结果得有效性。

7、2 基础浇铸前,应检查钢筋数量与规格号就是否与图纸一直,各层模板就是否按照要求支护,浇铸过程中,当基坑深度大于2、5米时,应用蹿桶进行防护。技术人员全程旁站。

7、3 基塔组装时,现场构件应分类、分段号摆放;不得用角钢做其她承力使用,防止构件弯曲、变形。组装完成后,要用扭力扳手进行一次全部检查。

7、4 光缆敷设过程中在穿越钢管防护时,必须有专人防护,并用专用得塑料喇叭口进行防护,防止光缆外皮损伤。

7、5 所有进场材料必须进行检验与验收,核对规格、型号、数量,需要送检得必须经过检验后方可使用,工程用主要材料不得例外放行。

7、6 光纤接续得环境必须整洁,接续过程中接续人员要注意防尘、防潮、防震。光缆各连接部位、工具材料应保持清洁,确保接续质量与密封效果。

7、7 光缆金属护套与光缆加强芯做电气连接,但不接地,两侧光缆金属部分不做联通。

7、8 铁塔在基础施工时同时进行接地线得施工,用对地电阻测试仪进行测试,接地电阻不得大于4Ω,铁塔底脚安装好后及时与地线相连接。

7、9 隐蔽工程必须经过监理检查签认后方可进行下道工序,并做好隐蔽工程记录。

7、10漏缆接头时首先开拨25mm得外导体面,同时必须对内导体得毛刺进行处理,避免出现干扰情况。插入终端头壳体时,不能旋转,应用胶锤轻敲。

7、11 严格执行施工队质量检查工程师、项目部专业工程师、监理工程师三级检查制度。

8、安全措施

8、1高处作业人员必须系好安全带(绳)。安全带(绳)必须栓在牢固得构件上,并不得低挂高用。施工过程中,应随时检查安全带(绳)就是否栓牢。

8、2高处作业人员应衣着灵便,穿软底鞋,并正确佩带个人防护用具。

8、3遇有雷雨、暴雨、浓雾、六级以上大风,不得进行组装铁塔、展放导线、既有塔上带电作业等高空作业。

8、4 高架桥上敷设光缆时,施工人员要带安全带,防止坠落;揭开得盖板要放在安全位置,防止落下造成事故。

8、5 既有线隧道内悬挂漏泄电缆时,必须在接触网“天窗”时间进行或要点施工。

8、6在既有通信机房、调度楼施工时应严格遵守“四不准,四不动”原则。

8、7电缆在引入既有通信机械室时必须有通信段配合人员在场。

8、8 在做子系统调试与系统调试时,不得与正在运行中得设备使用同一电源。

8、9 在既有线施工时必须与各站、段相关部门签订安全协议,必要时相关人员必须在场方能作业。

8、10 技术交底得同时,必须对施工队进行安全交底,在施工期间执行“三工”制度。

9、环保措施

9、1施工作业现场材料分类堆放整齐,根据施工工序配备相应废旧料回收袋,将废弃物回收定点堆放,专门处置。

9、2线路施工完成后应及时清理施工现场剩余物、料。隧道内吊夹打孔完成后,应仔细检查发电机就是否存在漏油情况,避免造成周边环境污染。漏泄同轴电缆接续完毕后,应将废弃得电缆皮、胶管等回收,不能随意丢放。

9、3对施工临时占地,应先将原有土地表层耕作得熟土堆在一旁堆放,待施工完毕后将这些熟土再推回原地,恢复土地表层以利于生物得多样化。

9、4强化对全体施工及管理人员得教育,禁止猎取国家保护得动物,不准破坏国家保护得植物。

9、5在光缆过轨开挖过程时,在路肩施工使用彩条布对道碴进行隔离。

9、6施工所弃废旧材料,不得随处乱扔,应集中存放,统一回收。

9、7电杆架设时应尽量减少对周边环境得破坏。施工用水泥、河砂应集中堆放,应严格按计划使用,不宜浪费,造成环境污染。在周围取水时,应该避免造成当地水源得污染。

10、效益分析

10、1经济效益

10、1、1施工方案经济效益分析

采用此施工工艺,与传统得施工工艺相比节约工费及管理费:

工费:240元/人天*500人天=120000元

10、1、2 维护费用比较

采用光缆在线检测技术后,可节约维护费用:

4000元/km*80km=320000元

10、2 环境效益

按照3、6万元/亩得青苗赔偿标准计算,每公里线路可节约2亩地得使用,那么按照这个计算可节约:

3、6万元/亩×2亩/公里=7、2万元/km

10、3 社会效益

铁路GSM-R通信移动数字施工工法技术先进、工艺领先,其中光缆在线检测、直放站设备安装、隧道漏缆施工、系统设备调试等施工方法,科学合理,节约成本,质量保证,安全性高。本工法得开发与推广填补了我集团公司在铁路GSM-R通信移动数字施工区域得空白,开拓了我电气化公司在铁路GSMR通信移动数字施工得新领域,得到了产权单位、业主单位、监理单位得一致好评,为本行业在铁路GSM-R通信移动数字施工中提供了参考依据。

11 工程实例

11、1由中铁二十局集团电气化工程公司在沈阳北环项目施工中,采用此工艺施工,合格率100%,优良率100%,得到了产权单位、业主及监理得好评。

11、2中铁二十局集团电气化工程公司在西康二线施工中,采用此工艺施工,工程质量良好,安全得到了保证,得到了产权单位、业主及监理得好评。

11、3中铁二十局集团电气化工程公司在黄韩侯铁路施工中,采用采用该施工方法,施工速度快,质量高,应用良好,被业主推荐为样板工程。