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高铁公网无线覆盖基本原则及解决方案,以成昆铁路为例
发布时间:2019-10-14 浏览量:

高铁这些年建设尤为迅速,比如小编的老家,就有高铁修过去了,以后回家时间大大缩短。不过,高铁建设不只是轨道的硬件设施的敷设,很多“软实力”也要跟上。比如无线网络就是现代化高铁需要附带的“软设施”。那么高铁的无线网络建设如何做呢?有哪些技术指标呢?下面就从成昆铁路的例子来具体讲讲。

高铁公网覆盖建设隶属于通信建设领域的室分范畴,属于高铁/隧道室分建设体系,是一个多专业的综合项目,包括无线分布系统建设、电力系统建设、传输系统建设、信源系统建设等,对于高铁公网覆盖建设而言准确的说包含四个专业,分别是漏缆建设、电力建设、传输建设、无线设备建设,以及场坪站点的建设;本次定标同样是对场坪部分及隧道部分及洞室相关的建设环节进行一个标准化确定。


(高铁无线监控)

无线建设方案基本原则

成昆铁路永广段公网覆盖工程全线总计123.197km,隧道总计89.412km,隧道占比72.58%。本工程涉及引入的运营商系统包含:中国移动GSM1800、中国移动TD-LTE、中国电信 800M、中国电信1800M、联通WCDMA2100和LTE2100(共用一套设备)。

1、隧道内覆盖

(1)站点间距

隧道内采用射频拉远单元加泄漏电缆进行覆盖,隧道出口延伸覆盖采用射频拉远单元+天线或漏缆末端+天线的覆盖方式进行覆盖。隧道内具体原则如下:

成昆铁路永广段公网覆盖工程移动GSM:设备间隔0.6km;LTE:设备间隔0.6km。

成昆铁路永广段公网覆盖工程电信CDMA2000:设备间隔0.6km;LTE:设备间隔0.6km。

成昆铁路永广段公网覆盖工程联通WCDMA:设备间隔0.6km;LTE:设备间隔0.6km。

(2)泄漏同轴电缆

目前国内类似项目,漏缆建设有一条漏缆、两条漏缆(双通道MIMO)、两条漏缆(分担系统)等方案。

根据相关计算和分析及其他项目通常采用的方案,本项目推荐采用两条漏缆系统分担方案。每条漏缆承载4个系统,可有效控制系统间干扰,提高通信质量。

①隧道内采用2条漏缆方式进行覆盖,满足2G、3G、4G的系统要求。漏缆采用13/8”、低烟无卤阻燃型宽频电缆规格,工作频段为800~2600MHz。

②漏缆挂高分别为2.0m和2.5m(距轨面)。

③吊夹间距为1米。每9个普通吊夹安装1个防火吊夹。

2、隧道口及隧道区间

隧道出口需延伸覆盖及隧道区间覆盖,采用RRU+天线的覆盖方式。

铁道部文件铁运【2008】184号文《关于中国移动通信公司在铁路用地范围内设置网络通信设备的意见》中规定:“公众移动通信设施设置在铁路隧道外时,应设置在线路两侧绿化带外方。天线杆塔内缘至线路中心的水平距离应不小于杆(塔)高加3100mm。设置在铁路车站的,安装位置和设施外观还应符合铁路车站的景观设计要求”。成昆铁路永广段部分区段需要共享铁路无线专网铁塔的,由云南铁塔提出建设意向及需求,由滇中铁路建设指挥部组织相关单位对铁塔负荷进行核算,确认满足荷载要求后方能实施。

天线架设在隧道口杆塔上或者共享的GSM-R铁塔上。如果两个隧道间距离较短,可只在隧道一端架设天线;当隧道间距离大于500米,需在两个隧道口分别设置天线。

3、非隧道区域:

非隧道区域采用宏站覆盖,考虑各运营商的需求,站间距暂按500-600米考虑。为保证基站有效覆盖,基站入射角不应小于10度,站点距离铁路控制在100-200米为宜,最远不超过500米,实际选址还需结合共建共享及高铁管理部门的要求来考虑。

两隧道间距离500米以内且距离下一个宏站较远,采用在两隧道间只建设机房的方式设计,将隧道内RRU连接的BBU放置在机房内;两隧道间距离500米以上且短距离隧道较多,采用隧道内和隧道外合并方式设计,将隧道内RRU连接的BBU放置在机房内。

对于直线轨道,在传输和电力引入条件允许的情况下,相邻站点宜交错分布于铁路的两侧,形成“之”字型布局,有助于改善切换区域,有利于车厢内两侧信号质量的均衡。对于铁路弯道,站址宜设置在弯道的内侧,可提高入射角,保证覆盖的均衡性。

考虑到小区间的双向切换,重叠覆盖距离应为切换距离的2倍以上。对于地堑高铁路段、由于车厢大部分在地面下方,为了满足覆盖要求,基站应设置在与轨道较近的位置,基站站间距可适当减少。

三、建设方案

1.场坪建设

隧道口的场坪站点建设是分布系统中一个较为重要的环节,通常情况下会进行场坪位置的选择、杆塔的建设、无线组网的方案核定以及电力、传输系统的建设等一系列环节。

场坪位置的选择,从安全角度出发优先将场坪位置选择在红线内,且必须满足倒杆距离,当现场条件无法满足时,经现场各单位研究讨论后方可就近选择在红线外附近,并做好相关的情况备案登记。

根据运营商的实际需求以及设计预留的原则,一般会同时将三家运营商的建设需求进行相应的考虑,本次场坪设计杆塔从原来的三根减成两根,移动单独使用一根,电信和联通由于设备及天线数量较少且使用多频天线,因此两家共用一根进行网络建设,其他不变。

场坪的尺寸也进行了一系列优化,本次设计分为三种情况:场坪尺寸9m*2m,杆间距为3.5米;场坪尺寸7m*2m,杆间距为5m;场坪尺寸5m*2m。

光交箱和配电箱间距1米,杆塔依然采用9米套接抱杆。

隧道口到场坪依然采用水泥包封的方式进行,隧道口至场坪的所有线缆需要做防护处理,射频线缆采用硅管,光缆采用子管,电缆采用双壁波纹管。

场坪分别制作杆塔基础地网、外地网,杆塔单独设置接地扁铁引下与基础接地扁铁进行焊接,电力井和光缆井内分别安装保护地排和防雷地排,并布放50mm2地线经过钢管引到铁路通信槽道贯通地线进行可靠性接地处理。

场坪需要进行水泥硬化处理,浇筑包封厚度为0.2m,杆塔基础高于场坪位置20cm,光电缆井高于场坪5cm,杆塔安装调整垂直度后后需要对地角螺栓进行防锈处理并进行包封处理,预留排水孔;

对于不满足排水系统的场坪要进行排水沟修建,场坪需设置八字形排水沟,排水沟横截面为梯形(其中上底为500mm,下底为200mm,高为300mm),厚度为200mm。

2.无线漏缆系统建设

本次公网设计使用两条漏缆进行覆盖,挂高分别为2.0m和2.5m,卡具间隔1m,采用9+1原则进行防护卡具安装;途径吊锤或者灯箱及其他障碍物时条件具备的情况下采用直接从后侧绕行的方式过渡,反之则采用截断引下处理。

漏缆在洞室口及隧道口引下采用弧形钢管保护,并做好孔洞封堵处理。隧道进出口槽道内分别安装接地铜排,用于漏缆的馈线及避雷器的接地。

3.洞室内设备安装

洞室内设备通常情况安装在正对面墙壁上,依次为光交箱、移动2G、移动4G,POI、电信3G、电信4G、联通(3G+4G),如果空间不具备,联通设备可选择安装在右侧的墙壁上.

配电箱安装在洞室右侧墙壁上,电缆引上采用钢管进行保护处理,洞室左右两侧墙壁分别安装防雷地和保护地排各一块,布放70mm2母地连接至槽道贯通地综合接线端子上。

洞室左右两侧分别铺设100mm钢管各一根,分别用于光缆、馈线的引入和电力电缆的引入,钢管内对相应线缆分别进行套管保护延伸至通信、电力沟槽内。

洞室内所有的设备缆线全部利用金属走线架方式敷设并采用钢扎带绑扎,走线架安装牢固;通信电缆与电力线缆分层布放及加固,间距不下于10cm。

4.电力方案

公网覆盖供电系统的低压电缆绝大多数分布于相片铁路各隧道内,根据《铁路工程设计防火规范》要求,低压电缆采用WDZNB-YJY23型低烟无卤阻燃/耐火铠装电缆。隧道内电缆线路一般沿电力缆沟内敷设,与铁路其它电缆分隔开;过轨沿已预埋的过轨钢管穿管敷设。隧道外电缆线路一般采用电缆穿钢管埋地暗敷;沿铁路边坡引上引下无暗敷条件时,采用电缆穿钢管明敷,并在钢管上加砌砖块/水泥包封方式进行防护;

本次公网覆盖建设电源引入采用从铁路箱变综合侧供电的方式对红线内及红线外的设备进行供电,计量配电箱从隧道外的箱式变电台接引电源时,就近安装在箱式变电台附近铁路用地界内,采用落实地安装方式,所有低压开关箱防护等级为IP65,并要求防潮、防锈蚀、防腐、防振、防震,室外开关箱采取防水措施。

从箱变出来采用计量箱作为总配电箱,内置电表并安装远程抄表系统,全线采用一套GPRS远程抄表系统,完成对全线各移动用电点的用电量进行统计,在各新增配电箱内设远程抄表用的GPRS终端,在业主指定综合工区内设一个远程抄表中心与互连网相连,组成VPN。所有配电箱的GPRS终端通过GPRS网络及互连网实现与远程抄表中心数据传输。

隧道内开关箱底边距地1.3m;安装在隧道洞室内的开关箱应满足动车组350km/h速度所产生的风压的要求,特别是箱门在使用过程中不得脱落,需作特殊设计处理。

电力电缆经综合侧电力沟槽进行布放,分别对不同的场景位置进行了不同的与专网电力隔离方式,隧道内由于专网电力已经采用了支架进行电缆布放,间距平均80cm,公网电力电缆利用支架与专网电力电缆分层敷设。

5.传输光缆建设

永广线公网采用专用网络模式,全线敷设长途光缆。沿线路既有电缆槽内敷设1条GYTZA53144B1长途光缆。永广铁路元谋老城小西村东至永广铁路牟定安乐民太隧道出口-中心机房共计17.963km,有2个连续隧道群共计43个站点(洞室+场坪);现从永广铁路牟定安乐民太隧道出口-中心机房到民太隧道内DK715+525补建一条48芯光缆。

隧道内光缆的路由与隧道内无线站点分布的侧向保持一致;隧道外的光缆路由原则上按上行方向左侧既有电缆槽内敷设,但需结合隧道外无线站点的分布侧向确定最终路由。

隧道内及隧道口处的RRU站点采用144芯光缆本缆环引的方式接入;区间的BBU站点采用144芯光缆本缆环引的方式引入;区间的RRU站点采用48芯分歧光缆引入。

本次光缆外观统一按照招标要求进行黄色喷涂标记,与其他单位的光缆可以进行很好的区分找寻。

6.引出建设方案

高铁公网建设引出主要包括以下几个方面:1、隧道口到场坪钢管引上;2、坡顶到场坪配电箱/光交箱部分;3、区间引出部分;4、计量箱-场坪部分(分沿边坡引上和坡顶水平开挖引入两部分/其中一部分)

1、隧道口到场坪钢管引上

线缆沿边坡引上采用3根Φ100钢管并C25水泥包封防护,通信2根钢管水泥包封截面500mm(宽)×200mm(厚)。电力防护钢管采用单独水泥包封,水泥包封截面积300mm(宽)×200mm(厚)。

2、坡顶到场坪配电箱/光交箱部分

沿边坡顶引入场坪采用3根Φ100钢管直埋防护,电缆沟截面上底1100mm、下底900mm、深800mm。挖深不满足0.8m时,采用钢管水泥包封。

2、区间引出部分

线缆沿边坡引上通信采用1根Φ100钢管并C25水泥包封防护,水泥包封截面300mm(宽)×200mm(厚)。电力采用1根Φ100钢管并C25水泥包封防护,水泥包封截面300mm(宽)×200mm(厚)。

沿边坡顶引配电箱及光交箱采用Φ2根100钢管直埋防护,每根钢管间距100mm,电缆沟截面上底900mm、下底700mm、深800mm。挖深不满足0.8m时,采用钢管水泥包封。

4、计量箱-场坪部分(分沿边坡引上和坡顶水平开挖引入两部分/其中一部分)

线缆沿边坡引上采用1根Φ100钢管并C25水泥包封防护,水泥包封截面300mm(宽)×200mm(厚)。

沿边坡顶引入总配电(计量)箱采用1根Φ100钢管直埋防护,电缆沟截面上底700mm、下底500mm、深800mm。挖深不满足0.8m时,采用钢管水泥包封。

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