摘要：当前，我国城市地铁无线通信系统建设仍存在诸多技术难点，本文从信号引入、覆盖方式、网络组建、应急救援等四大方面，简要论述了城市地铁消防无线通信网络的设计要点，以期为消防救援提供可靠、稳定的通信环境。
关键词：地铁消防；无线通信；设计
当前，地铁交通已经成为大城市重要的民生基础设施之一，地下交通虽然为人们的出行提高了更便捷的服务，但地下空间的密闭性、地铁内部空间功能分割的复杂性以及人群的密集性等，也使得地铁交通存在重大安全隐患。而在通信保障方面，地下交通无线网络信号较之地面能力本就大为减弱，火灾事故中所产生的各种热辐射和烟气颗粒还会对通信环境造成灾难性破坏，因此，如何做好超深度、超广度的城市地铁交通的消防通信保障，确保地铁消防无线通信的稳定性与可靠性，意义深远。
1地铁消防无线通信的主要技术难点
当前，我国消防无线通信建设虽取得了一定成绩，但部分特殊区域的通信设施建设仍存在一定技术难点，地铁交通便是其中典型，主要体现如下：1）城市地铁内部空间由出入口、站厅、站台、隧道、管理用房、设备用房等各相对独立分割的区域组成，无线覆盖场景复杂，通信类型涵盖公网信道及救援信道，高密度通信过程中基站发射台发射的调制边带扩展和边带噪声辐会对正在接收微弱信号的邻道接收机产生干扰，造成信号的相互抑制而影响通信质量。2）电磁场是无线电波传播的重要依据，而交变的磁场在运动时一旦遭遇金属物体就会产生交变的感应电流，对电磁传播造成一定程度的削弱甚至阻碍其传播，在封闭或半封闭的建筑物内进行通信时该特性更为明显，而地铁交通不但具有一定的封闭性且其钢混结构构件的特殊性还会引发一定程度的信息屏蔽、干扰问题，加之灾情蔓延时各种热辐射和烟气颗粒等对通信信号的影响，大大加重了地铁火灾救援的困难性。
2地铁消防无线通信网络设计关键技术
2.1 信号引入
要满足地铁内外无线通信网络的全覆盖要求，地铁无线基站首先要做好无线链路信道的配置问题，可采用与地面一致的单频点无线链路引入方式，即，在地铁沿线各独立车站设置基站，在各基站中采用350 MHz单频点建立链路信号引入点，各地铁基站依托地铁出入口室外天线将基站送出无线射频信号接入就近的地面城市消防基站，实现地铁专用链路信号与消防基站之间的链路连接，进而实现车站站厅、站台和隧道等整个地铁交通网与地面消防常规通信系统的无线联网，如此，既可以在灭火救援中保障各参战单位与人员之间的信息通畅，又能借助无线通信信号分析对火场内的参战人员进行定位跟踪，以对消防救援工作进行有效的通信调度。无线单频点引入具体如图1所示：
2.2覆盖方式
地铁客流量大，人员密度大，一旦发生火灾意外必然造成现场混乱，大量人群盲目逃生分散于各个区域内，因此必须确保全线地下车站之间、隧道区间内、车站与地面之间的无线通信的覆盖，以保证高密度呼叫情况下的全线通信。但地铁交通结构复杂，尤其是隧道区间往往封闭狭长且弯道较多，安全隐患较大，消防无线通信信号覆盖问题和传递问题难度较大。泄漏电缆兼具信号传输和天线功能，能有效实现对电磁场盲区的覆盖，因此，在地铁隧道内可采用泄漏同轴电缆辐射方式进行远程无线覆盖，如此既给乘客提供通信便利，又能在灾害事故时确保消防无线通信顺畅，提高灭火救援应急处置工作的通信指挥水平。但另一方面，基于泄露电缆造价较高，因此对于车站站厅、出入口、设备区、停车场、车辆段库内等区域可采用天线覆盖方式，如此两种覆盖方式相结合，很好地达到了无线信号全区域覆盖的目的。以隧道区间为例，可利用隧道控制交换中心(MSC)、基地站(BS)、移动台(MS)、传输信号线(LC)和泄漏同轴电缆(LCX)等设备构建一个简单便捷的地铁隧道通信系统，具体如图2所示：
2.3 网络组建
地铁空间的密闭性、复杂性以及各种设备相对集中等特点，一旦发生火灾事故很容易在短时间内迅速蔓延难以扑救，因此消防一线必须做到明确具体、精准高效，这就要求地铁消防无线通信系统具备与地面消防无线通信系统之间的互联互通，从而确保封闭空间与外界的通信畅通。当前，地铁消防无线通信系统一般采用与本地公安无线通信系统制式相同的同播方式组网，由公安指挥网、地铁分局网、消防专网3个相互独立的同播网组成，是本地公安无线系统在地铁的延伸，其结构如图3所示：
2.4 应急保障
当前，我国消防部门常用的通信手段为350 MHz集群组网技术，而大部分城市的地铁消防通信也都是依托该系统建立，而从以往实践看，该技术手段在正常情况下虽然能实现地铁交通的信号全覆盖，对一些小型火灾也能较好应付，但在发生重大火灾事故时往往存在较大通信盲点，无论是基本语音通信或是图像通信都不能得到有效保障，尤其是在公网瘫痪情况下灾害现场语音、图像、数据的通信更是难上加难，难以提供精确有效的救援通信支撑。因此，必须对地铁消防通信系统建立应急保障体系，快速搭建消防专用应急通信网络，以确保灭火救援现场通信的畅通。当前，4G-LTE自2003年提出以来当前在专网应用方面已取得一定发展，该技术具有网络传输速率快、时延短、频率利用率高等优势，将4G-LTE技术应用地铁消防应急救援中可以很好地解决救援过程中遇到的信号盲区或无信号的瓶颈问题，满足消防救援对无线通信的可靠性、准确性、即时性等要求。实践中，当突发地铁火灾事故时消防部门可将装有车载LTE基站的指挥车开到现场，为现场提供LTE信号覆盖，各参战力量携带单兵终端进入地铁空间，借助LTE网络将火灾现场高清视频信息传输至指挥车上，再由指挥车将视频信号回传至消防指挥中心，满足指挥中心对地面、地下精确指挥的调度需求。车载LTE基站应急通信指挥车设备拓扑如图4所示：
总之，城市地铁交通火灾现场环境复杂，目前在无线通信系统构建方面仍存在诸多技术难点，作为通信技术人员，我们应加大这方面的技术专研，利用新技术积极研究开发新的高效的无线通信系统平台，为消防救援提供可靠、稳定的通信环境，满足现代城市地铁消防救援工作快速化、准确化、便捷化的需求。
参考文献：
[1]周蓉蓉.西安地铁消防无线通信设计[J]. 消防技术与产品信息,2013(1)：50-52.
[2]林晓冬.LTE在消防应急救援指挥中的应用[J].电信快报，2014（5）：10-12.
论文作者:周玮
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/2/26
标签：地铁论文; 通信论文; 信号论文; 基站论文; 无线通信论文; 通信系统论文; 隧道论文; 《基层建设》2017年第33期论文;