王華東

摘 要： 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，越來(lái)越多的城市大力增加并完善地鐵設(shè)施，地鐵已成為大多數(shù)人上班出行的必乘交通工具。但是地鐵在給人們出行帶來(lái)方便的同時(shí)，也存在著一定的消防安全隱患，由于地鐵的人員密集和運(yùn)行空間具有封閉性等原因，給消防工作帶來(lái)極大的困難。因此，如何建立一套有效的地鐵消防無(wú)線通信系統(tǒng)對(duì)預(yù)防和處理突發(fā)性地鐵安全事故起著十分重要的作用。本文通過(guò)對(duì)地鐵消防無(wú)線通信具體要求的分析入手，對(duì)地鐵消防無(wú)線通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞： 地鐵；消防；無(wú)線通信

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，軌道交通規(guī)模不斷發(fā)展壯大，已成為一個(gè)城市交通的重要組成部分，給百姓出行帶來(lái)了極大的方便。但是地鐵客運(yùn)環(huán)境封閉，客流集中，在出現(xiàn)火災(zāi)等突發(fā)災(zāi)害事故的情況下，會(huì)因缺乏環(huán)境照明、氧氣存量有限、無(wú)通信保障而導(dǎo)致消防部隊(duì)撲救困難，易造成人員的大量傷亡。2003年韓國(guó)大邱地鐵火災(zāi)中，就突出顯現(xiàn)了緊急狀況下地鐵消防通信困難的問(wèn)題，因此加強(qiáng)地鐵消防無(wú)線通信系統(tǒng)建設(shè)是處理突發(fā)性地鐵安全事故的重要工作之一。地下封閉空間通信一直是困擾消防無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)通信的瓶頸問(wèn)題， 本文通過(guò)對(duì)地鐵消防無(wú)線通信具體要求的分析入手，結(jié)合現(xiàn)有無(wú)線通信技術(shù)手段，提出了一套適用于地下空間的消防無(wú)線通信系統(tǒng)應(yīng)用方案，進(jìn)一步保證地鐵的安全運(yùn)行。

1 地鐵消防通信原則

根據(jù)《消防通信指揮系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50313-2000）的要求，地鐵消防通信根據(jù)其實(shí)際情況應(yīng)符合以下原則：

1）地鐵消防控制中心應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的消防專用無(wú)線通信網(wǎng)。

2）地鐵消防無(wú)線通信網(wǎng)宜采用單頻單工和異頻單工（半雙工）調(diào)度指揮網(wǎng)的模式組網(wǎng)，其可靠通信覆蓋區(qū)域應(yīng)滿足地鐵滅火救援作戰(zhàn)指揮調(diào)度和消防業(yè)務(wù)的需要。

3）地鐵消防無(wú)線通信網(wǎng)應(yīng)由三級(jí)網(wǎng)組成，即：消防一級(jí)網(wǎng)（城市消防管區(qū)覆蓋網(wǎng)），由基地臺(tái)、固定臺(tái)、車載臺(tái)組成。其功能是保障消防指揮中心與所屬消防大隊(duì)、中隊(duì)固定臺(tái)、車載臺(tái)之間的通信聯(lián)絡(luò)。消防二級(jí)網(wǎng)（火場(chǎng)指揮網(wǎng)），由車載臺(tái)或手持臺(tái)組成。其功能是保障滅火作戰(zhàn)中火場(chǎng)各級(jí)指揮員手持臺(tái)之間的通信聯(lián)絡(luò)。消防三級(jí)網(wǎng)（消防戰(zhàn)斗網(wǎng)），主要用手持臺(tái)組成，其功能為火場(chǎng)各參戰(zhàn)消防中隊(duì)內(nèi)部，中隊(duì)前后方指揮員之間、指揮員與戰(zhàn)斗班長(zhǎng)之間、班長(zhǎng)與水槍手及戰(zhàn)斗車駕駛員之間，以及特勤搶險(xiǎn)班戰(zhàn)斗員之間提供通信聯(lián)絡(luò)。

另外，地鐵消防通信的要求也相對(duì)較高。1）高覆蓋率。無(wú)線信號(hào)范圍應(yīng)覆蓋到地鐵進(jìn)出站口、站廳、站臺(tái)、隧道、管理用房、設(shè)備用房等。2）高呼通率。在地鐵突發(fā)事故中要進(jìn)行有效地組織，爭(zhēng)分奪秒地處理安全事故，地鐵消防通信必須確保通暢以進(jìn)行有效地指揮，必須保證高呼通率。3）穩(wěn)定性和可靠性。地鐵消防通信在保證了高覆蓋率和高呼通率的同時(shí)，也必須確保具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和可靠性，為消防部隊(duì)順利地進(jìn)行搶險(xiǎn)救援提供基本的保證。

2 消防無(wú)線系統(tǒng)的現(xiàn)狀

從系統(tǒng)體制來(lái)講，消防部隊(duì)以前采用的通信系統(tǒng)多為常規(guī)通信，即利用全國(guó)公安消防部隊(duì)無(wú)線通信使用的350MHz頻段，建立自己的通信系統(tǒng)，只有少數(shù)城市加入當(dāng)?shù)毓布合到y(tǒng)，而常規(guī)系統(tǒng)與集群系統(tǒng)相比有許多不足。消防無(wú)線設(shè)備也較落后，主要表現(xiàn)在通信機(jī)在對(duì)信號(hào)的接收、處理、傳輸?shù)冗^(guò)程中采用的技術(shù)落后，從而影響了通信的質(zhì)量和效率。

從頻率資源來(lái)講，目前全國(guó)公安消防部隊(duì)無(wú)線通信使用的頻率為350MHz頻段，盡管消防部門有自己的專用頻點(diǎn)，但數(shù)量有限，頻率資源越顯匱乏，很難滿足實(shí)戰(zhàn)的需要，不能滿足各中隊(duì)享有自己專用頻點(diǎn)的要求，尤其是災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)大，進(jìn)行大規(guī)模聯(lián)合作戰(zhàn)的場(chǎng)合，凸顯頻率的不足，經(jīng)常造成同頻干擾。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

考慮到350MHz頻段的頻率資源緊張，以及國(guó)家對(duì)無(wú)線通信模擬制式轉(zhuǎn)數(shù)字制式的要求，本系統(tǒng)主要采用數(shù)模兼容基站臺(tái)。與傳統(tǒng)模擬制式相比，數(shù)模兼容基站臺(tái)具有較多優(yōu)勢(shì)，主要有：頻帶利用率高，12.5kHz分時(shí)技術(shù)可以容納兩個(gè)話音信道，比模擬對(duì)講機(jī)高一倍；保密性很高：由于語(yǔ)音信號(hào)完全數(shù)字化處理，使得加解密技術(shù)得到很好的應(yīng)用；話音質(zhì)量高：由于數(shù)字通信技術(shù)擁有系統(tǒng)內(nèi)錯(cuò)誤校正功能，和模擬制式相比，它可以在一個(gè)范圍更廣的信號(hào)環(huán)境中，接收到較少的音頻噪音，聲音更清晰。

系統(tǒng)在所有地下車站分別設(shè)置數(shù)模兼容基站臺(tái)（3對(duì)異頻頻點(diǎn)），對(duì)地鐵出入口附近主要道路、地下主變電站、站廳層、站臺(tái)層及區(qū)間隧道范圍內(nèi)的手持臺(tái)進(jìn)行異頻信號(hào)本地轉(zhuǎn)發(fā)，其中1對(duì)異頻頻點(diǎn)用于消防指揮員信道，另外2對(duì)用于戰(zhàn)斗員信道。

新建地鐵線路與既有軌道交通線路有換乘車站的情況下，如果換乘站已先行設(shè)置了基站臺(tái)，且信號(hào)已覆蓋了部分站廳層、出入口通道以及部分站臺(tái)層等共用區(qū)域，則需要考慮避免同頻干擾，不再增設(shè)置基站臺(tái)，在這些換乘站的已建通信機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置光纖直放站近端機(jī)，在新建線路的通信機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置光纖直放站遠(yuǎn)端機(jī)，把既有軌道交通線路的信號(hào)覆蓋到新建線路的站廳、站臺(tái)及隧道區(qū)間。

新建地鐵線路與將來(lái)待建軌道交通線路有換乘車站的情況下，則需要在這些車站的消防無(wú)線基站機(jī)柜內(nèi)預(yù)留光纖直放站近端機(jī)的安裝位置和供電插座，以滿足待建線路信號(hào)引入的要求。

系統(tǒng)在線路控制中心通信機(jī)械室設(shè)置1套以太網(wǎng)交換機(jī)，負(fù)責(zé)各車站基站設(shè)備、光纖直放站設(shè)備與控制中心設(shè)備的通信聯(lián)系。

在線路控制中心調(diào)度大廳設(shè)置1臺(tái)控制臺(tái)，負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程控制各車站基站設(shè)備的中繼開(kāi)啟/關(guān)閉，同時(shí)實(shí)時(shí)顯示各車站基站設(shè)備的工作狀態(tài)；具備與時(shí)鐘系統(tǒng)NTP協(xié)議的接口。

在線路控制中心通信網(wǎng)管室設(shè)置1套網(wǎng)管服務(wù)器和網(wǎng)管終端，負(fù)責(zé)對(duì)各車站基站設(shè)備、光纖直放站設(shè)備的工作狀態(tài)和故障情況進(jìn)行監(jiān)控和和故障告警，對(duì)光纖直放站進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，對(duì)各車站基站設(shè)備進(jìn)行人工自檢和定期自檢；授權(quán)人員可在檢修狀態(tài)下控制車站基臺(tái)的開(kāi)啟/關(guān)閉，控制優(yōu)先級(jí)別低于控制臺(tái)；檢測(cè)結(jié)果可以匯總統(tǒng)計(jì)和打印輸出；具備與集中告警系統(tǒng)的接口，提供各車站基站設(shè)備、光纖直放站的工作狀態(tài)及告警信息；具備與時(shí)鐘系統(tǒng)NTP協(xié)議的接口。

新建地鐵線路各車站基站設(shè)備、光纖直放站設(shè)備通過(guò)傳輸系統(tǒng)提供的以太網(wǎng)總線經(jīng)過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)與控制臺(tái)和網(wǎng)管設(shè)備通信；已建線路進(jìn)行數(shù)模兼容改造時(shí)，如果傳輸系統(tǒng)無(wú)法提供以太網(wǎng)總線，則各車站基站設(shè)備、光纖直放站設(shè)備通過(guò)通信傳輸系統(tǒng)提供的已有RS422點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸通道，由增加的RS422/IP轉(zhuǎn)換設(shè)備進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換后，經(jīng)過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)與控制臺(tái)和網(wǎng)管設(shè)備通信。

地鐵消防無(wú)線通信系統(tǒng)的無(wú)線信號(hào)可以利用公安和消防合用的分合路平臺(tái)，也可以獨(dú)立設(shè)置分合路平臺(tái)，進(jìn)行信號(hào)的分配。在站廳層及側(cè)式站臺(tái)和地下主變電站采用室內(nèi)天線進(jìn)行覆蓋；在島式站臺(tái)和區(qū)間隧道采用漏纜進(jìn)行覆蓋（公安無(wú)線與消防無(wú)線共用漏纜進(jìn)行信號(hào)覆蓋）；在車站地面出入口或新風(fēng)井附近采用室外天線進(jìn)行覆蓋（地面室外天線應(yīng)有防雷接地保護(hù)）；當(dāng)消防無(wú)線系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置分合路平臺(tái)時(shí)，需為公安無(wú)線系統(tǒng)預(yù)留相應(yīng)的射頻接口。

系統(tǒng)組成如下圖：

4 系統(tǒng)功能與主要技術(shù)指標(biāo)

4.1 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)可將地面消防無(wú)線信號(hào)引入地鐵地下空間，為地面上下間提供無(wú)線信號(hào)的覆蓋；當(dāng)消防隊(duì)員在某個(gè)車站處置突發(fā)事件時(shí)，實(shí)現(xiàn)該車站出入口附近主要道路、站廳層、站臺(tái)層及區(qū)間隧道范圍內(nèi)消防指揮員之間和消防戰(zhàn)斗員之間的通話呼叫，系統(tǒng)能支持消防部隊(duì)現(xiàn)有手持臺(tái)模擬和數(shù)字兼容的工作方式。

系統(tǒng)可根據(jù)消防救援需要，在控制中心實(shí)時(shí)控制車站基站設(shè)備中繼功能的開(kāi)啟和關(guān)閉，控制方式包括單個(gè)車站、相鄰3個(gè)車站或全部車站的控制及狀態(tài)反饋的功能。車站基站設(shè)備具有本地和遠(yuǎn)程開(kāi)啟/關(guān)閉功能，本地操作具有最高優(yōu)先級(jí)。

系統(tǒng)具有監(jiān)視、檢測(cè)和統(tǒng)計(jì)功能

1）實(shí)時(shí)監(jiān)視車站基站設(shè)備及光纖直放站的工作狀態(tài)，并保持設(shè)備處于常開(kāi)狀態(tài)；（關(guān)閉時(shí)應(yīng)有警示）。

2）定期對(duì)故障情況進(jìn)行定性檢測(cè)，并具有故障告警功能：

基站設(shè)備的工作狀態(tài)（中繼開(kāi)啟/關(guān)閉、接收、轉(zhuǎn)發(fā)）

光纖直放站的工作狀態(tài)

中繼臺(tái)的功率檢測(cè)、電源檢測(cè)

控制單元的電源檢測(cè)

3）系統(tǒng)能向集中告警系統(tǒng)提供故障告警信息和告警修復(fù)信息。

4.2 系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)

工作頻段：350MHz

雙工間隔：10MHz

頻道間隔：25KHz（模擬） 12.5KHz（數(shù)字）

通話地點(diǎn)及時(shí)間概率：≥95%

呼叫建立時(shí)間：≤0.5s

場(chǎng)強(qiáng)覆蓋范圍：在地下車站的出入口半徑350米的附近地面區(qū)域、出入口通道、站廳層公共區(qū)、消防泵房、環(huán)控機(jī)房、站臺(tái)層、區(qū)間隧道和地下主變電站，場(chǎng)強(qiáng)大于-85dBm

工作環(huán)境溫度：-10℃～40℃（室內(nèi)）；-15℃～65℃（室外）；

工作環(huán)境相對(duì)濕度： 25℃時(shí) 30%～75%（室內(nèi)）；35℃時(shí) 10%～90%（室外）

防護(hù)等級(jí)：IP20（室內(nèi)）；IP65（室外）；IP67（隧道內(nèi)）；

5 結(jié)束語(yǔ)

地鐵公共交通的規(guī)模正在日益擴(kuò)大，客流量也與日俱增，地鐵消防通信的通暢在處理突發(fā)事件中發(fā)揮著重要的作用，本文提出了一套易于實(shí)現(xiàn)而較為可靠的地鐵消防無(wú)線通信系統(tǒng)方案，進(jìn)一步完善了封閉空間內(nèi)的無(wú)線通信組網(wǎng)模式。

參考文獻(xiàn)

[1]盧瀅.地鐵消防無(wú)線通信引入系統(tǒng)研究[j].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2003（9）.

[2]盛建國(guó).地鐵消防通信的要求及對(duì)策[j].消防科學(xué)與技術(shù)，2006（25）.

[3]上海市消防局.上海軌道交通滅火救援對(duì)策研究指南[M].上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2013.

[4]盛建國(guó).大型建筑消防無(wú)線指揮專網(wǎng)引入分析[j]. 電信快報(bào)，2015（10）.