隧道外挂设漏泄同轴电缆接口分析.pdf

37Technological Innovation 技术创新随着我国公路工程建设项目的稳步推进，山区公路中隧道群区段的比例越来越高。对于无线通信GSM-R平台覆盖来讲，隧道群区段最优的覆盖模式是将小短隧道群区段采用漏泄同轴电缆覆盖，这样可以让隧道群区段无线信号不随地形、隧道数量、隧道间隔等外在因素制约，使得服务品质QoS 处在较高水平。隧道群挂设漏缆就涉及隧道内与隧道外（间）两种状况。目前隧道内挂设漏缆已经有较成熟的方案，但针对隧道外挂设，尚没有一个统一的标准跟接口方式。这就导致在隧道外挂设漏缆时，通信与其它必须确认这些参数，接口方案也应深入探讨，这除了妨碍漏缆挂设的设计质量，冗长的接口确定也妨碍施工进度。故本文从室外挂设漏缆接口进行预测，试图给出隧道外挂设漏泄同轴电缆的接口流程，以便后续项目有效参考。1 隧道外挂设漏泄同轴电缆的必要性探讨隧道外挂设漏缆的必要性时，首先探讨天线的覆盖特性。随意选择一款天线产品，可知其电气性能包括工作频度、阻抗、增益、功率容量、驻波比、极化方向等参数，如表 1所示。其中，增益表示在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所造成的功率体积之比，简单讲就是在辐射方向上对输入功率放大的倍数，所以当输入讯号经过天线向空间辐射时，输入功率会被放大，造成信号的力度跳变。

通过现场的检测如图 1所示，可确立看出输入信号在经过天线TX1、TX2、TX3 时覆盖场强的减小。表1 天线的电气性能电气性能指标工作频率/Hz 820～960阻抗/Ω 50增益/dBi 17 功率容量/W 500 驻波比 ≤1.5极化方向 ±45°垂直面波瓣宽度 约12 水平面波瓣宽度 65±6三阶交调/dBm ＜-107(参考) 交叉极化比/dB 轴向：≥17；±60：≥10 端口隔离度/dB ≥28前后比/dB ＞25第一上旁瓣抑制/dB ≥15第一下零点填充/dB ＜25电下倾角 2°～10°连续可调接头类型 7/16 Din 阴接头 隧道外挂设漏泄同轴电缆接口分析赵 旭 孙 瑶 景 岩（铁道第三勘察设计院集团，天津 300251）摘要：山区公路大桥外挂设漏泄同轴电缆的情况越来越多，漏缆隧道外挂设所涉及的参数、接口、设置规定等方面尚无可参照的完善标准，基于沪昆客运专线湖南段隧道群挂设漏缆的项目实例，总结隧道外漏缆挂设的项目接口、参数等信息经验，以供其它项目借鉴参考。关键词：漏缆挂设；隧道群；GSM-R；山区铁路Abstract: There are more and more situations that the leaky coaxial cables are mounted and hanged outside of the tunnels in the mountain railway engineering, but there are no relevant specifi cations and standards for reference when defi ning parameters, interfaces and setting requirements under the situation. This paper summarizes experience in terms of parameters, interfaces and other information based on the realistic engineering of leaky coaxial cables set outside tunnels in Hunan section of Hukun dedicated passenger line, to supply reference for other railway engineering.Keywords: leaky coaxial cable setting; tunnel group; GSM-R; mountain railwayDOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2013.01.009铁路通讯信号工程科技(RSCE） 2013年2月，第10卷第1期Technological Innovation 技术创新38对于隧道群区段铁路通信漏泄同轴电缆，如采取高架口天线的形式覆盖隧道间区域，其无线讯号场强就会发生隧道口的减少。

无线信号只是场强越大，效果越好。因为移动基站是根据速率切分不同管辖范围，其频度又关联着小区逻辑。如果移动台原接入A基站，而行驶中处于 B基站管辖范围，而因为隧道口A信号的提高跳变，使移动台未作出切换到 B基站的策略；那当移动台进入至 B基站管段后，A信号的时常降低会使其掉线重连，影响通信服务质量（QoS）。所以天线覆盖对隧道群区段QoS 影响较大。而漏泄同轴电缆的覆盖是均匀连续的。无线设备（通常为直放站远端机，也有基站带漏缆的情形。）连接漏泄同轴电缆，其输入讯号依据漏缆指标中的存储损耗（dB/100 m）、耦合损耗（垂直于漏缆内；而针对高铁动车，机车天线也大多位于车身下部。为让机车天线有好的接收效果，漏缆须垂直于公路铺设，且离轨面高度也应满足机车天线接收范围。固定高度的挂设，通常采取漏缆吊夹将漏缆固定于悬索上，在悬索两端用缆绳固定在固定支撑物上。

隧道，漏缆驰度决定挂设位置及支撑跨距。2.1 悬索驰度与支撑跨距选择对于漏泄同轴电缆的悬索，应该是挂设点位于同一高度的悬链线，其自然驰度和主梁所用钢绞线张力、自重、挂设区段覆冰厚度、年最高及最低气温等参数有关。悬索等高悬挂模型如图 2所示。图中 N为离挂设点的距离，L为挂设跨距，M为任意点驰度，F为最大驰度（在悬索中央）。NM FL根据图 2 所示，等高挂设的悬索驰度推导公式为：M=-4FN（L-N）L2（1）如根据接触网承力索普遍张力取值 10 kN 计算，接触网支柱平均跨距为 L=50 m，最大驰度F=0.609 m。如漏缆挂设距轨面 4.8 m 高度，在接触网支柱中央处漏缆距轨面为 4.8-0.609=4.191 m，小于漏缆挂高 4.5 m 的最低要求。计算中如悬索张力减小、风雪冰荷载减少等原因，有利于减少最大驰度，但从安全角度考量，在接触网支柱跨距间增设漏缆支撑杆是有必要的。按照最大驰度 0.3 m 的要求寻找最近漏缆支撑杆位置，计算结果如表 2所示。由数值可得，在上述计算参数下，小于 35 m跨距时，满足最大驰度 F≤ 0.3 m 的要求。

但铁路漏缆挂设标高为全线统一值，若因隧道群区段提高漏缆挂高，会妨碍其他区段的信号覆盖，综合考量，选取支撑杆位置在最大30 m跨距处设置较适合。表2 跨距与最大驰度计算表序号 跨距L/m 等高悬挂承力索弛度F/m 备注1 30 0.219 2 32 0.249 3 34 0.281 4 35 0.298 5 36 0.315 铁路通讯信号工程科技(RSCE) 2013年2月39Technological Innovation 技术创新2.2 通信增补支柱类型、基础及高度选择在老式通信施工中，有通信自主设置的水泥杆成为高架外漏泄同轴电缆的挂设支柱。但处于四电集成设计方法后，通信修改的支柱类型与站前如桥梁、路基等无可参考通用图，通信支撑杆与站前接口模糊，依照某项目确认与站前接口参数冗长繁琐，同时，数据未经工程实践检验，也不利于控制安全风险。如漏缆支撑杆采用接触网支柱及相关通用图，即可缓解上述难题。参考接触网支柱类型，须确认通讯漏缆及其附件的长度规定。根据现在常见的漏缆类型，相应自重参数（此处忽略品牌）如表 3所示。表3 漏缆及其附件重量汇总表序号 设备重量单位合计备注A漏缆 X卡具 A漏缆 X卡具1 漏泄同轴电缆 0.83 — kg/m 24.9 24.9 30 m支撑杆距2 承力钢绞线 0.436 — kg/m 13.08 13.08 30 m支撑杆距3 钢绞线固定盘 50 — kg 50 50 4 吊夹 0.02 0.25 kg 0.6 7.5 1 m/个5 防火吊夹 0.317 0.317 kg 2.536 2.536 5 m/个6 直流隔断器 0.3 — kg 0.3 0.3 1杆/个7 终端负载 0.23 — kg 0.23 0.23 1杆/个8 避雷器 0.43 — kg 0.43 0.43 1杆/个9 功分器、耦合器 0.5 — kg 2 2 1杆/4个10 防水套件 1.52 — kg 3.04 3.04 1杆/2个合计 kg/杆距 97.12 104 根据“接触网 H 型钢柱通用参考图（通化（2008）1301）”，并综合考虑漏缆、风雪、覆冰等有效载荷后，可选用满足挂设漏缆要求的接触网支柱。

增补漏缆支柱安装在预制基础上，参考接触网标准，基础顶部距桥面或桥墩平面高差为 416 mm，根据不同轨道板类型，路基或桥墩平面距轨面最大为 860 mm，则基础顶端与轨面相差 416 mm-860 mm=-444 mm；按漏缆挂高 4.5 ～ 4.8 m 计算，接触网支柱高为 4.8 m+0.444 m=5.244 m，选取5.5 m杆高较为适宜。因漏缆挂设在接触网支柱背离铁轨内侧，该侧挂有接触网回流线（挂高7.5～ 8.0 m）；增补杆顶部离接触网回流线带电体距离为 7.5 m-（5.5 m-0.444 m）=2.444 m，满足强弱电设备间隔 2 m以上的维护完善要求。在指定基础上，因桥面梁体为现浇后吊装，路基接触网基础则是成型后施工，故应提早确定桥梁支柱基础。由选取的支柱类型、杆高、挂设荷载、风雪冰等原因经接触网计算后，可得出合适的基础型式。3 与桥梁的施工接口如前文所述，预制梁在施工前未完成制作，增补杆预制基础应在梁体成型前完成。因预制简支梁属于标准图设计，在梁体增设基础会改变桥梁受力，如桥梁检算在梁体正中增设支撑杆满足桥梁受力，其他位置增设也都要满足。故通过桥梁检算，方可在预制简支梁上增设支撑杆基础。

在简支梁上修改基础位置，应根据下列方法进行：1）增补杆基础位置要尽量靠近接触网跨距正中，这样能够降低最大驰度，满足漏缆挂高规定；2）增补杆基础与任一侧接触网杆间不应大于30 m；3）在距梁端（2片梁接缝处）大小里程方向4 m以内（含）不修改增补杆基础，因为梁体接缝处有微调垫片、螺栓等，设置增补杆改变局部受力，增加梁体维护难度；4）每个增补杆位置应标出距最近接触网杆或梁端距离，以便于施工单位施做。按照上述 4点要求修改增补基础铁路通信漏泄同轴电缆，可满足桥梁要求。增补杆位置示意如图 3所示，图中实线为增补杆位置，黑色为接触网杆位置，①代表 1号桥墩，以此类推。与隧道接口能在路面施工完成后按接触网通用图施做。4 结束语漏泄同轴电缆在隧道外挂设，是一个综合接触网、桥梁、路基等多内容方能确定的综合项目（下转 44 页）No.1 赵 旭，孙 瑶，景 岩：隧道外挂设漏泄同轴电缆接口分析Technological Innovation 技术创新44无线部分的演进趋势为GSM-R和 LTE-R共用基站控制器（BSC），基站设备（BTS）由共用机柜到共用组件，以花费投资。GSM-R向 LTE-R的系统发展如图 4所示。

5 结束语我国高速铁路和货运专线进入了建设时期。武广、郑西、京沪高速铁路的即将通车，标志着GSM-R网络的服务品质满足CTCS-3 级列车控制的需求，铁路运用 GSM规模经济的特点建立GSM-R网络。同样的机会也将在 LTE中发生，LTE是简单、高效、低时延、低造价的全 IP 网络，同时提供安全的话音和数据，允许为通讯和公路运营商开发统一的车 -地通信，并能推动已推进的站点和设施的重复运用，因此，未来铁路GSM-R网络向 LTE-R的方向发展是合理、可行的。参考文献[1] 钟章队 , 李旭 , 蒋文怡 . 铁路综合数字移动通信系统 [M] .北京 ：中国铁道出版社 ,2003.[2] 钟章队 , 刘秋妍 . 对中国 GSM-R 发展的研究 [J ] . 铁路通信信号工程科技，2009（1）：1-7.[3] 铁道部工程设计鉴定中心 , 北京全路通信信号研究设计院 . 中国铁路 GSM-R 移动通信系统设计指南 [S]. 北京 ：中国铁道出版社 ,2008.[4] 朱慧忠 , 张亚平 , 蒋笑冰，等 .GSM-R 通信技术与应用[M]. 北京 ：中国铁道出版社，2008.（收稿日期：2012-12-03)课题。

也正由于它的交叉特点，使漏泄同轴电缆隧道外挂设一直作为各铁路项目设计的重点和难点，其中协调、组织、接口划分等环节都十分繁多。本文是在沪昆客运专线湖南段山区隧道群及CTCS-3 级列控要求的前提下，一步步摸索出的工程结果，希望可对其它铁路建设提供帮助和有益借鉴。参考文献[1] 邢富冲 . 悬链线弛垂度的推导方法 [J ] . 数学的实践与了解，2004,34（11）：98-101.[2] 铁道部工程设计鉴定中心 , 北京全路通信信号研究设计院 . 中国铁路 GSM-R 移动通信系统设计指南 [S]. 北京 : 中国铁道出版社 , 2008.[3] TB/T 3201/2008 铁路通信漏泄同轴电缆 [S].[4] YB/T 5004-2001 镀锌钢绞线冶金行业标准 [S].[5] 通化 (2008)1301 接触网 H 型钢柱通用参考图 [S].（收稿日期：2012-10-16)（上接 39 页）* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *铁路通讯信号工程科技(RSCE) 2013年2月

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