地铁既有运营线路通信系统改造实践

徐锦材 徐献圣

(1.广州地铁集团有限公司，广东 广州 510000；2.佛山职业技术学院，广东 佛山 528137)

0 引言

随着地铁线路运营年限的增加，设备老化、备件停产、系统既有功能不能满足运营服务新需求等问题凸显。近年来，随着物联网、大数据、人工智能、5G通信等新兴技术的飞速发展，北京、上海、广州等多个城市地铁智慧车站建设已经起步，并逐步在新建线路上推广和深化，这对地铁通信系统视频设备智能监控、无线网络速率、传输网带宽等提出更高的要求。无论是解决原有系统性能下降与功能不足的问题，还是满足智慧车站的推广要求，均会涉及对既有运营线路系统设备的专项改造。为了尽量降低地铁系统改造实施过程对市民出行的影响，既有运营线路通信系统改造往往采用“边运营、边改造”的模式。

本文结合广州地铁一号线通信系统改造项目实践经验，从地铁既有运营线路通信系统改造项目的主要特点、保障措施、管理策略等方面进行阐述，旨在为其他类似项目提供参考。

1 既有地铁改造项目主要特点

本文以广州地铁一号线通信系统改造项目为例。该项目分两期开展：第一期完成对传输、无线、不间断电源等系统的改造；第二期完成对视频监控系统、广播、公务电话、集中告警等系统的改造，包括新设备的安装调试、管线布置、旧设备的拆除、遗留孔洞封堵或恢复，涉及设备机房、车站设备区、站台、站厅与隧道，具有施工作业空间受限、有效施工作业时间短、协调工作量大、工艺方法限制多、项目周期长等特点，在设计、施工等阶段需要重点考虑以下情况。

1.1 施工作业空间受限

受过往经验或预算的限制，既有设备机房一般不会给未来设备改造预留足够的施工空间，也不会给新增机柜预留足够的安装位置。在新设备与既有设备位置冲突时，需要临时安装过渡设备，待既有设备拆卸后再正式安装新设备。因此，施工工序十分复杂。

1.2 有效施工作业时间短

对既有运营线路开展通信系统改造，大部分施工作业都需要在夜间地铁停运并办好登记手续后进行，有效施工作业时间一般仅有2～4小时。同时，为了不影响地铁的正常运营服务，每次作业都应重视工清场清工作，不遗留任何施工材料在现场。因此，施工准备和施工结束后的清点、检查与整理工作耗时较长，进一步压缩了有效的施工作业时间。这样不仅会降低施工效率、增加项目成本，而且会提高施工工艺的复杂性。例如，摄像头高处安装时可能需要搭设脚手架，必须提前计算脚手架当天搭建、当天拆卸的工作量及所需时间，以合理安排施工工序与单次作业量。

1.3 安全风险压力大

除了通信系统设备，地铁线路既有的设备/设施众多，管线错综复杂，施工作业时人员误碰既有设备导致设备故障的风险较大。因此，不仅要做好新设备的成品保护，还要做好既有设备/设施的防护，以便出现紧急情况时能迅速有效地处理，确保每次施工完毕后不影响地铁的正常运营。例如，在改造施工实践中，容易出现天花吊顶钻孔、管槽布放等施工造成的烟感误报警、车站照明电路跳闸等问题。

1.4 协调工作量大

通信系统改造主要是对通信专业的设备进行拆装、调试与割接，但施工过程涉及地铁供电、机电、房建等多个专业，需要与各专业设备维护部门、管理部门开展大量的协调工作，以保证项目的顺利实施。例如，在站台/站厅敷设管线时，可能需要穿越车站顶部的防火挡板，容易造成其他专业设备故障。

1.5 项目周期长

为了避免改造施工对地铁运营的影响，地铁既有运营线路设备改造面临随时停工的风险。如在法定节日及举办重大活动期间，非紧急必须，一般不允许进行施工作业。一旦其他专业改造施工项目在施工过程中出现安全问题，同样也会导致所有改造施工项目停工检查，由此产生项目人员窝工及施工周期延长等问题。因此，在项目进度管理与成本管理方面均要有所考虑。

2 技术保障与风险控制措施

既有运营线路通信系统改造通常采用“边运营、边施工”的方式，首要条件是不能影响地铁的正常运营，这就要求在改造施工作业前充分预想、充分准备，施工作业时尽量做到万无一失，即使出现问题也能够及时采取有效措施妥善处理，达到“工完场清、正常运营”的要求。

2.1 重视项目现场勘查

项目现场勘查是确保改造项目安全可控、顺畅有序实施的重要工作。现场勘查工作是否全面、准确、精细，不仅直接影响项目费用预估的准确性，而且影响项目施工的有序性、安全风险的可控性。历经10余年的运营服务，因设备增设或迁改等原因，地铁线路的现场条件、设备设施布局等与初始建设图样都会存在一定出入。因此，现场勘查需要调查现场实际情况，以此确定管线走向、设备布点、施工工法等，为深化设计、设备选型、风险防控、施工方案编制提供充分的依据。

现场勘查主要是调查既有设备/设施的余量，避免工程量缺漏，如线槽(管)容量与封盖情况、电源箱内空开余量等；勘查设备与材料运输、存放的空间，确保施工通畅，如车站站外至机房的搬运路径、材料临时存放位置等；勘查设备的施工安装条件，避免对既有设备设施的损害，如静电地板支架情况、装修天花板结构及其拆装难度等。广州地铁一号线通信系统改造项目现场勘查工作内容见表1。

表1 广州地铁一号线通信系统改造项目现场勘查工作内容(部分)

2.2 做好事前预想策划

进行既有运营线路通信系统改造，关键目标是不能影响正常的地铁运营服务。

在项目立项与设计阶段，不仅要考虑新设备的安装调试、旧设备的拆卸，还要充分考虑通信系统新旧设备来回倒接、临时过渡设备设置、装修/装饰设施的修复、损坏设备/设施的恢复等增加的工程量、费用与工期。在设备选型上，应尽可能选择体积小的设备，对机柜空间进行优化设计，必要时采用拆装式机柜。

在施工准备阶段，应编制详细的实施方案，做好充分、全面的细节预想，明确既有设备设施保护、物料运输、进场材料堆放、施工恢复措施等内容。例如，受限于车站条件，搬运体积大或重量大的设备通常只能采取人力走楼梯的方式，必须提前做好风险预测及安全管控工作。为了避免对乘客出行的影响，一般不采用大面积脚手架作业方式；在不影响照射角度与监控范围的情况下，摄像枪等终端设备尽可能采取侧墙安装方式。

同时，应充分预测改造施工可能产生的风险，既要将施工影响范围提前告知相关部门，也要制定应急处置措施，尽量将对运营服务的影响降到最低。例如，由于改造线路的天花吊顶年代久远，在天花吊顶施工作业前，施工作业人员应提前熟悉每种天花吊顶的拆装方法，作业时尽可能缩小拆装范围，发生小范围损坏时可用扎带、细铁丝临时固定修复，大面积损坏时则用围蔽护栏对损坏区域围蔽，最大限度地减少对运营的影响。

2.3 强化施工作业过程管理

既有运营线路通信系统改造是一项复杂且协调工作量较大的工程。在施工过程中会受到多方面因素的限制和影响，稍有不慎就会影响现场设备/设施的正常使用。改造施工过程中的风险主要有人员风险、设备风险、环境风险、工艺工法风险等。既有运营线路上的通信系统改造施工现场常见风险如图1所示。

图1 既有运营线路通信系统改造施工现场常见风险

(1)作业前。检查施工人员持证情况、身体状态，按照方案进行人员合理分工，明确职责、作业内容及当次作业工作量；检查工器具、仪器仪表、物料、劳保用品状态；对作业环境进行调查确认，让每个人对作业区域的安全风险点、设备设施有更为彻底的了解。现场除设置施工负责人、安全员，还应设置信息联络员，在出现紧急情况时负责对外沟通协调。

(2)作业中。做好对既有设备/设施的防护，避免施工造成既有设备/设施故障。例如，在钻孔作业时，用彩条布遮盖施工区域的既有设备，并配备吸尘器，避免灰尘进入设备；在新旧设备拆装接线过程中，一是借助标签、记号笔、不同颜色的套管区分端口与接线,二是双人确认，防止接错线。同时，作业过程中要严格控制当次作业量与作业时间，根据次日地铁运营时间预留足够的应急恢复时间，尤其要避免出现为了赶工期而盲目增加当次作业量的情况。轨行区作业可将各线首列车开行前1.5个小时、车站范围作业可将车站开站前1.5小时作为结束时间，合理设定工作内容及工作量；现场施工作业必须在计划结束时间前30分钟结束当天主体作业，并预留足够的时间完成检查、恢复设备，应对紧急情况、故障处理及销令工作，避免影响次日地铁正常运营。

(3)作业后。严格落实工清场清制度，避免施工影响次日地铁运营服务。一是将破损的装修吊顶孔洞封闭，松脱线缆绑扎加固；二是实行安全员、施工负责人、地铁施工配合人员“三层防护”出清方式，对物料运输路径、施工区域进行全面且多次检查，不遗留任何施工机具、设备、废料；三是将易燃材料、油料等运离车站现场，避免火灾。

2.4 应用施工管控新方式

传统的现场施工管控手段一般是安排监管人员现场配合监管，以管控人的不安全行为和物的不安全状态。该方式受制于监管人员的经验、技能与责任心，且存在人力投入大、出现问题难以准确回溯的缺陷。随着越来越多的高新技术被应用于工程建设，通信系统改造施工亦要提高施工现场智能化管控水平。在实践中，通过搭建施工作业智能监管平台，将智能头盔、一脸通、移动视频采集设备等整合成一个系统，实现各类现场作业信息的收集、分析及远程管控的目的。施工作业智能监管平台架构如图2所示。

由图2可知，施工作业智能监管平台主要包括施工作业人员信息管理、施工现场即时视频监控、工具清点检测三大模块。

图2 施工作业智能监管平台架构

(1)施工作业人员信息管理模块。实行实名登记制管理，预先录入施工作业人员的基本信息，包括姓名、性别、年龄、籍贯、体检情况、持证情况、培训记录等，以全面掌握施工人员的信息。施工作业前，通过人脸识别、指纹识别技术识别当次进场的施工作业人员，通过图像识别技术分析施工的作业人员劳保穿戴情况。施工作业后，再次进行人员识别，完成出清统计。

(2)施工现场即时视频监控模块。用以实现对现场施工作业的实时监控、预警与记录。现场作业人员配备智能头盔或移动视频采集设备，在不影响施工操作的前提下将现场视频信息传输至相应的系统平台。管理人员可通过电脑或手机终端查看视频监控信息，有效掌握施工现场作业动态，以解决项目施工环境复杂多样、施工现场监管不力等问题，提高施工进度、质量、安全、文明的管控能力。同时，系统具备视频识别分析技术，能自动捕捉事件信息并进行识别判断，对施工现场的异常状况即时响应，如发现人员登高作业未佩戴安全带、人员进入危险区域或未允许区域等情况自动报警。

(3)工具清点检测模块。主要是辅助施工现场作业人员使用手持式工具清点扫描装置，实现工器具与仪器仪表的记录与清点。为了避免进场工具遗留作业现场，传统做法是在作业前后将工器具、仪器仪表逐一摆放整齐，一人清点并口呼，一人记录并确认，其过程费时费力，并存在错清点和漏清点的可能性。手持式工具清点扫描装置利用无线射频方式能够对固定在工器具或仪器仪表上的电子标签进行读写，再通过无线网络传输至电脑或手机，记录工器具、仪器仪表类型、数量，使工具清点工作更加高效和可靠。

3 结语

综上所述，地铁既有运营线路通信系统改造通常受到施工作业空间、施工作业时间、现场环境等诸多因素的限制。一方面，要安全有序地完成施工内容；另一方面，要保证地铁的正常运营服务，改造难度较大。因此，必须全面掌握改造项目的安全、技术与质量管控重点与难点，重视作业前的勘查策划、作业中的精细控制、作业后的及时总结，制订全面的施工方案与应急预案，将改造施工对既有地铁运营服务的影响控制在可接受范围内。