城市軌道交通通信信號機房走線方案探討

陸海亭，張義鑫，張 寧

（1.南京交通職業(yè)技術學院，南京 211188；2.北京城建設計發(fā)展集團股份有限公司，北京 100037；3.東南大學智能運輸系統(tǒng)研究中心軌道交通研究所，南京 210018）

1 概述

城市軌道交通通號系統(tǒng)被稱之為城軌的“智慧大腦和中樞神經網絡”，承擔著保障行車安全、提高行車效率、提升服務質量的重任[1]。

機房是設備的“容身之所”，為設備的安裝、運維、排故及改造提供物理空間。機房內、外各種設備之間需要通過各類線纜進行有效連接，實現(xiàn)電能輸送和信息傳遞。機房線纜走線方案除了直觀上影響機房整體美觀之外，走線方案的科學合理與否，直接關系到機房施工的效率，更對后期運維和系統(tǒng)升級改造有著深遠影響。

機房線纜走線方案主要包括下走線、上走線、上下走線三類[2]。業(yè)內多位專家對信號設備室[3-4]、數(shù)據中心機房[5-6]、通信機房[7-8]內線纜的不同走線方式特點進行了分析與比較，基本傾向于上走線或上下走線方式。

本文力圖通過對通號機房線纜走線方式的更加全面、細致的分析與對比，得出其更為科學合理、經濟可行的走線方案，并對該走線方案的工藝要點進行探討。

2 走線方案分析

通號機房內線纜主要有傳輸光纜、電源電纜、數(shù)據電纜、控制電纜等，包括線纜引入間至機柜、機柜至設備區(qū)、辦公區(qū)及公共區(qū)、各機柜之間的線纜連接等，以實現(xiàn)機房至上下行區(qū)間隧道、站廳區(qū)、站臺區(qū)終端的可靠連接。下面對下、上、上下3 類走線方案分別進行分析研究。

2.1 下走線方案

下走線是柜外線纜利用敷設在防靜電地板下的線槽，通過機柜的下方進入設備機柜。防靜電地板敷設高度一般為300 mm，地板下線槽高度一般為50～100 mm。

為了防范電磁干擾（EMI），必須嚴格保證電源線和數(shù)據線的物理隔離。多數(shù)情況下，地板下安裝至少兩個固定走線槽，一個容納電源線，另一個容納數(shù)據線和控制線。少量則是采用一個線槽分成兩腔以實現(xiàn)空間隔離。

下走線方案有如下優(yōu)點。

1）線槽、線纜均在防靜電地板下的隱蔽空間內，建成后機房內整體觀感效果好。

2）采用下走線方案的機房，除了可以在線纜引入間盤留線纜外，還可直接在防靜電地板下盤留部分線纜。

3）線纜布放速度快、效率高，對于線纜安裝工藝要求標準低，施工成本低廉。

下走線方案有如下缺點。

1）施工過程中，機柜布放和線槽固定需要避開防靜電地板的小支座，有時甚至需要在安裝防靜電地板后才能進行機柜、線槽安裝施工，下走線與防靜電地板有交叉施工，存在先后工序，工序錯亂后會導致窩工、返工及材料浪費。

2）防靜電地板下方線纜擺放凌亂，許多電纜混合在一起，管理不便；尤其是電纜太多時，可能部分線纜未敷設在線槽內，直接放置在地面上。

3）后期維修時需要多次掀開防靜電地板，易損壞地板及其支架。

4）機房地板和離壁溝滲漏水、空調漏水時，地面積水易造成線纜浸泡及防靜電地板支架銹蝕；況且電源線纜發(fā)熱量較大，漏水情況發(fā)生時，可能會引起短路，產生火花，造成起火。

5）運維過程中，施工維護及升級改造時少量廢棄的線纜無法從線槽內抽出，導致地板下的線纜越積越多，老鼠在地板下方隱蔽方便，經常活動，容易咬斷其中的電纜軟線。

6）線槽高度占凈空約三分之一，地下障礙物多，影響下送風時空調風道的暢通，容易阻礙冷風輸送，導致耗能升高而造成能源浪費。

7）地板下的地面和線槽不易清掃，積塵多。

整體來說，下走線方案布線簡單、效率高、成本低，能很好地美化機房整體效果，但是會造成施工交叉干擾、布線較差、工藝不良、阻礙送風、查線不便、存在隱患、不防鼠咬、灰塵較大等缺陷。

2.2 上走線方案

上走線方案是指線纜布放在機柜上方的金屬梯架或網格上、密封式或開放式橋架內，機柜直接擺放到直鋪式無底座防靜電地磚或防靜電地坪（環(huán)氧地坪）上。在機房天花懸掛安裝支架后布放橋架，或直接在機柜頂部架設專用橋架，線纜通過橋架里從機柜頂部進入；機柜頂部留有通風口，并增加蓋板預防滴漏水；電源線和線徑較粗的線纜（如漏纜、大對數(shù)電纜）放置在梯架或網格上，光纜及線徑較細的線纜（如網線）則置于橋架內；敞開式梯形橋架便于維護和管理，并且易于發(fā)現(xiàn)故障，但是對于比較脆弱的光纜跳線缺乏有效的保護，封閉式橋架能夠有效保護光纜跳線，但是線路不易梳理和維護。上走線方案實物如圖1 所示。

圖1 上走線實物Fig.1 Physical drawing of upper routing

上走線方案有如下優(yōu)點。

1）地磚或地坪基本免維護、壽命長、易清掃，建成后機房內整體效果及觀感良好。

2）安全隱患降低。電源線纜由于發(fā)熱量較大且很少調整，將電力線纜采用裸露方案布置，便于散熱，能及時發(fā)現(xiàn)線纜出現(xiàn)的冒煙或起火現(xiàn)象，有利于防火安全，防止事故的進一步擴大。

3）機房施工整體難度較小，進度較快。光纖、網線安裝規(guī)范且無交叉，線纜走線易梳理，線路走向一目了然，便于觀察線纜故障點，不存在傳統(tǒng)下走線混亂龐雜現(xiàn)象，同時，走線空間較大，后期維護管理相當方便。

4）沒有線槽遮擋，有利于空調送風，降低空調負載，機房內溫濕度分布也可以更加均勻。

5）便于大量線纜檢修維護和線路調整，即增減線路很方便，不需要掀地板，也不需要額外的開孔，只需要梯子即可實施，簡單便捷。

上走線方案有如下缺點。

1）線纜全部集中布放于上面橋架內，線纜較多，線纜固定綁扎工藝實施難度加大，影響觀感質量。

2）對機房的層高有要求，若采用多層橋架則會導致設備上凈空不足，影響上層空調回風路徑。

3）建設成本較高。

4）對機房美觀有一定影響。

光電纜在空中走線時，將電纜按電源、數(shù)據分類，做好明顯標志，保證布局美觀的同時還方便維護。相比較于下走線，上走線可以提高機房的可靠性和可用性。

2.3 上下走線方案

還有一種布線方案稱為上下走線方案，即上下走線相結合。做到電源線和數(shù)據線遠距離分離。上下走線方案又可分為兩種：電源線下走線、數(shù)據控制線上走線，或電源線上走線、數(shù)據控制線下走線。常用的是網線、光纖等數(shù)據線纜布放在機柜上方的密封式或開放式橋架內，電源線纜則敷設在防靜電地板下的線槽內或直接置于地上。上下走線一定程度上兼具上走線與下走線的優(yōu)點，上下走線方案實物如圖2 所示。

圖2 上下走線實物Fig.2 Physical drawing of upper and lower routing

上下走線的優(yōu)點是可以一定程度上揚長補短。電源、數(shù)據線纜走線上下分離后，不僅可以防范電磁干擾，還可以減少線纜交叉；精密空調的送風效率得到提升，減少能耗；建成后機房內整體效果及觀感比上走線好；查線很方便。缺點是上下走線均占用空間較大，建設成本較高。

但是，上下走線中的上走線不宜為了機房整體美觀的需要，將上部線纜置于吊頂內。

3 方案比較

上述對3 種主流走線方案的特征、優(yōu)缺點進行了對比分析。為了更加直觀、快捷地選擇合適的走線方案，下面從運營、建設、觀感等角度，具體從安全隱患、維護便利、通風散熱、升級改造、建設成本、觀感質量等11 個方面進行橫向對比分析，如表1 所示。

表1 3種走線方案對比分析Tab.1 Comparative analysis of the three routing schemes

從表1 中可以發(fā)現(xiàn)，在安全隱患、維護便利、升級改造、通風散熱等方面，采用上走線方案最有利；在占用空間、建設成本、觀感質量和施工難度上，采用下走線最適合；上下結合走線抗電磁干擾最好，其他各項指標一般。綜合各個方面定性評判，城軌通號機房采用上走線方案最優(yōu)。事實上，深圳建成的7、9 號線也采用了上走線方式。

4 上走線工藝要點

為了達到通號機房布線的最優(yōu)效果，采用上走線時需要注重下列安裝工藝要點。

1）通號機房各類線纜數(shù)量種類較多，采用雙層或三層橋架將電源線纜、干線光纜和普通數(shù)據線纜進行分層或分隔布設。

2）線纜橋架可采用機柜頂安裝、天花吊裝、地面安裝等多種方案。優(yōu)先采用機柜頂部安裝方案，若條件不允許，可采用吊裝方案。

3）機房可在墻面設電纜箱或安裝專用盤留架，區(qū)間干線光電纜在盤留架上進行盤留。

4）橋架顏色可根據用戶的需求配置，方便辨認和檢修。例如，可以光纜設為黃色、數(shù)據線纜為藍色、電源線纜為紅色等。

5）對相關專業(yè)的要求：首先，上走線應注意層高因素，一般采用上走線方案雙層橋架的機房，其凈空高度要求不得低于3 m；其次，消防噴淋方案應盡量采用氣體滅火系統(tǒng)，若采用高壓細水霧時應搭設防雨罩；再次，空調送風方案，應采用下送風或側送風方案，以滿足設備的散熱需求。

6）對于上走線的橋架或線槽應可靠接地。

7）為保證上走線支吊架的安裝空間，建議通風空調的主風管不經過通號機房；為美觀統(tǒng)一，照明燈光線纜的橋架盡量與通號線纜橋架保持一致。

5 結語

通號機房3 種線纜走線方案各具特色、各有優(yōu)缺點。本著貫徹“規(guī)劃建設為運營、運營服務為乘客”的理念，從為運營單位日常維護、升級改造便利性和線纜安全性著想，并結合工程實踐綜合考慮，采用上走線方案更加經濟、實用。國內一些城市（上海、深圳、蘇州等）軌道交通近期新建線路也對通信機房上走線進行了探索和嘗試。鑒于上走線方案的諸多優(yōu)點，相信它在城軌通號機房建設中的應用會越來越廣。希望本研究能對城市軌道交通通號乃至弱電從業(yè)人員提供借鑒參考并有所裨益。