地铁消防无线通信系统的方案与应用

王华东

摘 要： 随着我国经济的迅速发展，城市化进程的加快，越来越多的城市大力增加并完善地铁设施，地铁已成为大多数人上班出行的必乘交通工具。但是地铁在给人们出行带来方便的同时，也存在着一定的消防安全隐患，由于地铁的人员密集和运行空间具有封闭性等原因，给消防工作带来极大的困难。因此，如何建立一套有效的地铁消防无线通信系统对预防和处理突发性地铁安全事故起着十分重要的作用。本文通过对地铁消防无线通信具体要求的分析入手，对地铁消防无线通信系统的实现方式进行探究。

关键词： 地铁；消防；无线通信

随着经济的不断发展和城市化进程的加快，轨道交通规模不断发展壮大，已成为一个城市交通的重要组成部分，给百姓出行带来了极大的方便。但是地铁客运环境封闭，客流集中，在出现火灾等突发灾害事故的情况下，会因缺乏环境照明、氧气存量有限、无通信保障而导致消防部队扑救困难，易造成人员的大量伤亡。2003年韩国大邱地铁火灾中，就突出显现了紧急状况下地铁消防通信困难的问题，因此加强地铁消防无线通信系统建设是处理突发性地铁安全事故的重要工作之一。地下封闭空间通信一直是困扰消防无线现场通信的瓶颈问题， 本文通过对地铁消防无线通信具体要求的分析入手，结合现有无线通信技术手段，提出了一套适用于地下空间的消防无线通信系统应用方案，进一步保证地铁的安全运行。

1 地铁消防通信原则

根据《消防通信指挥系统设计规范》（GB50313-2000）的要求，地铁消防通信根据其实际情况应符合以下原则：

1）地铁消防控制中心应设置独立的消防專用无线通信网。

2）地铁消防无线通信网宜采用单频单工和异频单工（半双工）调度指挥网的模式组网，其可靠通信覆盖区域应满足地铁灭火救援作战指挥调度和消防业务的需要。

3）地铁消防无线通信网应由三级网组成，即：消防一级网（城市消防管区覆盖网），由基地台、固定台、车载台组成。其功能是保障消防指挥中心与所属消防大队、中队固定台、车载台之间的通信联络。消防二级网（火场指挥网），由车载台或手持台组成。其功能是保障灭火作战中火场各级指挥员手持台之间的通信联络。消防三级网（消防战斗网），主要用手持台组成，其功能为火场各参战消防中队内部，中队前后方指挥员之间、指挥员与战斗班长之间、班长与水枪手及战斗车驾驶员之间，以及特勤抢险班战斗员之间提供通信联络。

另外，地铁消防通信的要求也相对较高。1）高覆盖率。无线信号范围应覆盖到地铁进出站口、站厅、站台、隧道、管理用房、设备用房等。2）高呼通率。在地铁突发事故中要进行有效地组织，争分夺秒地处理安全事故，地铁消防通信必须确保通畅以进行有效地指挥，必须保证高呼通率。3）稳定性和可靠性。地铁消防通信在保证了高覆盖率和高呼通率的同时，也必须确保具有较强的稳定性和可靠性，为消防部队顺利地进行抢险救援提供基本的保证。

2 消防无线系统的现状

从系统体制来讲，消防部队以前采用的通信系统多为常规通信，即利用全国公安消防部队无线通信使用的350MHz频段，建立自己的通信系统，只有少数城市加入当地公安集群系统，而常规系统与集群系统相比有许多不足。消防无线设备也较落后，主要表现在通信机在对信号的接收、处理、传输等过程中采用的技术落后，从而影响了通信的质量和效率。

从频率资源来讲，目前全国公安消防部队无线通信使用的频率为350MHz频段，尽管消防部门有自己的专用频点，但数量有限，频率资源越显匮乏，很难满足实战的需要，不能满足各中队享有自己专用频点的要求，尤其是灾害现场大，进行大规模联合作战的场合，凸显频率的不足，经常造成同频干扰。

3 系统设计方案

考虑到350MHz频段的频率资源紧张，以及国家对无线通信模拟制式转数字制式的要求，本系统主要采用数模兼容基站台。与传统模拟制式相比，数模兼容基站台具有较多优势，主要有：频带利用率高，12.5kHz分时技术可以容纳两个话音信道，比模拟对讲机高一倍；保密性很高：由于语音信号完全数字化处理，使得加解密技术得到很好的应用；话音质量高：由于数字通信技术拥有系统内错误校正功能，和模拟制式相比，它可以在一个范围更广的信号环境中，接收到较少的音频噪音，声音更清晰。

系统在所有地下车站分别设置数模兼容基站台（3对异频频点），对地铁出入口附近主要道路、地下主变电站、站厅层、站台层及区间隧道范围内的手持台进行异频信号本地转发，其中1对异频频点用于消防指挥员信道，另外2对用于战斗员信道。

新建地铁线路与既有轨道交通线路有换乘车站的情况下，如果换乘站已先行设置了基站台，且信号已覆盖了部分站厅层、出入口通道以及部分站台层等共用区域，则需要考虑避免同频干扰，不再增设置基站台，在这些换乘站的已建通信机房内设置光纤直放站近端机，在新建线路的通信机房内设置光纤直放站远端机，把既有轨道交通线路的信号覆盖到新建线路的站厅、站台及隧道区间。

新建地铁线路与将来待建轨道交通线路有换乘车站的情况下，则需要在这些车站的消防无线基站机柜内预留光纤直放站近端机的安装位置和供电插座，以满足待建线路信号引入的要求。

系统在线路控制中心通信机械室设置1套以太网交换机，负责各车站基站设备、光纤直放站设备与控制中心设备的通信联系。

在线路控制中心调度大厅设置1台控制台，负责远程控制各车站基站设备的中继开启/关闭，同时实时显示各车站基站设备的工作状态；具备与时钟系统NTP协议的接口。

在线路控制中心通信网管室设置1套网管服务器和网管终端，负责对各车站基站设备、光纤直放站设备的工作状态和故障情况进行监控和和故障告警，对光纤直放站进行参数设置，对各车站基站设备进行人工自检和定期自检；授权人员可在检修状态下控制车站基台的开启/关闭，控制优先级别低于控制台；检测结果可以汇总统计和打印输出；具备与集中告警系统的接口，提供各车站基站设备、光纤直放站的工作状态及告警信息；具备与时钟系统NTP协议的接口。

新建地铁线路各车站基站设备、光纤直放站设备通过传输系统提供的以太网总线经过以太网交换机与控制台和网管设备通信；已建线路进行数模兼容改造时，如果传输系统无法提供以太网总线，则各车站基站设备、光纤直放站设备通过通信传输系统提供的已有RS422点对点的传输通道，由增加的RS422/IP转换设备进行协议转换后，经过以太网交换机与控制台和网管设备通信。

地铁消防无线通信系统的无线信号可以利用公安和消防合用的分合路平台，也可以独立设置分合路平台，进行信号的分配。在站厅层及侧式站台和地下主变电站采用室内天线进行覆盖；在岛式站台和区间隧道采用漏缆进行覆盖（公安无线与消防无线共用漏缆进行信号覆盖）；在车站地面出入口或新风井附近采用室外天线进行覆盖（地面室外天线应有防雷接地保护）；当消防无线系统独立设置分合路平台时，需为公安无线系统预留相应的射频接口。

系统组成如下图：

4 系统功能与主要技术指标

4.1 系统功能

系统可将地面消防无线信号引入地铁地下空间，为地面上下间提供无线信号的覆盖；当消防队员在某个车站处置突发事件时，实现该车站出入口附近主要道路、站厅层、站台层及区间隧道范围内消防指挥员之间和消防战斗员之间的通话呼叫，系统能支持消防部队现有手持台模拟和数字兼容的工作方式。

系统可根据消防救援需要，在控制中心实时控制车站基站设备中继功能的开启和关闭，控制方式包括单个车站、相邻3个车站或全部车站的控制及状态反馈的功能。车站基站设备具有本地和远程开启/关闭功能，本地操作具有最高优先级。

系统具有监视、检测和统计功能

1）实时监视车站基站设备及光纤直放站的工作状态，并保持设备处于常开状态；（关闭时应有警示）。

2）定期对故障情况进行定性检测，并具有故障告警功能：

基站设备的工作状态（中继开启/关闭、接收、转发）

光纤直放站的工作状态

中继台的功率检测、电源检测

控制单元的电源检测

3）系统能向集中告警系统提供故障告警信息和告警修复信息。

4.2 系统主要技术指标

工作频段：350MHz

双工间隔：10MHz

频道间隔：25KHz（模拟） 12.5KHz（数字）

通话地点及时间概率：≥95%

呼叫建立时间：≤0.5s

场强覆盖范围：在地下车站的出入口半径350米的附近地面区域、出入口通道、站厅层公共区、消防泵房、环控机房、站台层、区间隧道和地下主变电站，场强大于-85dBm

工作环境温度：-10℃～40℃（室内）；-15℃～65℃（室外）；

工作环境相对湿度： 25℃时 30%～75%（室内）；35℃时 10%～90%（室外）

防护等级：IP20（室内）；IP65（室外）；IP67（隧道内）；

5 结束语

地铁公共交通的规模正在日益扩大，客流量也与日俱增，地铁消防通信的通畅在处理突发事件中发挥着重要的作用，本文提出了一套易于实现而较为可靠的地铁消防無线通信系统方案，进一步完善了封闭空间内的无线通信组网模式。

参考文献

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[4]盛建国.大型建筑消防无线指挥专网引入分析[j]. 电信快报，2015（10）.