地鐵既有運(yùn)營(yíng)線路通信系統(tǒng)改造實(shí)踐

徐錦材 徐獻(xiàn)圣

(1.廣州地鐵集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 510000；2.佛山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 佛山 528137)

0 引言

隨著地鐵線路運(yùn)營(yíng)年限的增加，設(shè)備老化、備件停產(chǎn)、系統(tǒng)既有功能不能滿(mǎn)足運(yùn)營(yíng)服務(wù)新需求等問(wèn)題凸顯。近年來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G通信等新興技術(shù)的飛速發(fā)展，北京、上海、廣州等多個(gè)城市地鐵智慧車(chē)站建設(shè)已經(jīng)起步，并逐步在新建線路上推廣和深化，這對(duì)地鐵通信系統(tǒng)視頻設(shè)備智能監(jiān)控、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)速率、傳輸網(wǎng)帶寬等提出更高的要求。無(wú)論是解決原有系統(tǒng)性能下降與功能不足的問(wèn)題，還是滿(mǎn)足智慧車(chē)站的推廣要求，均會(huì)涉及對(duì)既有運(yùn)營(yíng)線路系統(tǒng)設(shè)備的專(zhuān)項(xiàng)改造。為了盡量降低地鐵系統(tǒng)改造實(shí)施過(guò)程對(duì)市民出行的影響，既有運(yùn)營(yíng)線路通信系統(tǒng)改造往往采用“邊運(yùn)營(yíng)、邊改造”的模式。

本文結(jié)合廣州地鐵一號(hào)線通信系統(tǒng)改造項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從地鐵既有運(yùn)營(yíng)線路通信系統(tǒng)改造項(xiàng)目的主要特點(diǎn)、保障措施、管理策略等方面進(jìn)行闡述，旨在為其他類(lèi)似項(xiàng)目提供參考。

1 既有地鐵改造項(xiàng)目主要特點(diǎn)

本文以廣州地鐵一號(hào)線通信系統(tǒng)改造項(xiàng)目為例。該項(xiàng)目分兩期開(kāi)展：第一期完成對(duì)傳輸、無(wú)線、不間斷電源等系統(tǒng)的改造；第二期完成對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、廣播、公務(wù)電話、集中告警等系統(tǒng)的改造，包括新設(shè)備的安裝調(diào)試、管線布置、舊設(shè)備的拆除、遺留孔洞封堵或恢復(fù)，涉及設(shè)備機(jī)房、車(chē)站設(shè)備區(qū)、站臺(tái)、站廳與隧道，具有施工作業(yè)空間受限、有效施工作業(yè)時(shí)間短、協(xié)調(diào)工作量大、工藝方法限制多、項(xiàng)目周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)、施工等階段需要重點(diǎn)考慮以下情況。

1.1 施工作業(yè)空間受限

受過(guò)往經(jīng)驗(yàn)或預(yù)算的限制，既有設(shè)備機(jī)房一般不會(huì)給未來(lái)設(shè)備改造預(yù)留足夠的施工空間，也不會(huì)給新增機(jī)柜預(yù)留足夠的安裝位置。在新設(shè)備與既有設(shè)備位置沖突時(shí)，需要臨時(shí)安裝過(guò)渡設(shè)備，待既有設(shè)備拆卸后再正式安裝新設(shè)備。因此，施工工序十分復(fù)雜。

1.2 有效施工作業(yè)時(shí)間短

對(duì)既有運(yùn)營(yíng)線路開(kāi)展通信系統(tǒng)改造，大部分施工作業(yè)都需要在夜間地鐵停運(yùn)并辦好登記手續(xù)后進(jìn)行，有效施工作業(yè)時(shí)間一般僅有2～4小時(shí)。同時(shí)，為了不影響地鐵的正常運(yùn)營(yíng)服務(wù)，每次作業(yè)都應(yīng)重視工清場(chǎng)清工作，不遺留任何施工材料在現(xiàn)場(chǎng)。因此，施工準(zhǔn)備和施工結(jié)束后的清點(diǎn)、檢查與整理工作耗時(shí)較長(zhǎng)，進(jìn)一步壓縮了有效的施工作業(yè)時(shí)間。這樣不僅會(huì)降低施工效率、增加項(xiàng)目成本，而且會(huì)提高施工工藝的復(fù)雜性。例如，攝像頭高處安裝時(shí)可能需要搭設(shè)腳手架，必須提前計(jì)算腳手架當(dāng)天搭建、當(dāng)天拆卸的工作量及所需時(shí)間，以合理安排施工工序與單次作業(yè)量。

1.3 安全風(fēng)險(xiǎn)壓力大

除了通信系統(tǒng)設(shè)備，地鐵線路既有的設(shè)備/設(shè)施眾多，管線錯(cuò)綜復(fù)雜，施工作業(yè)時(shí)人員誤碰既有設(shè)備導(dǎo)致設(shè)備故障的風(fēng)險(xiǎn)較大。因此，不僅要做好新設(shè)備的成品保護(hù)，還要做好既有設(shè)備/設(shè)施的防護(hù)，以便出現(xiàn)緊急情況時(shí)能迅速有效地處理，確保每次施工完畢后不影響地鐵的正常運(yùn)營(yíng)。例如，在改造施工實(shí)踐中，容易出現(xiàn)天花吊頂鉆孔、管槽布放等施工造成的煙感誤報(bào)警、車(chē)站照明電路跳閘等問(wèn)題。

1.4 協(xié)調(diào)工作量大

通信系統(tǒng)改造主要是對(duì)通信專(zhuān)業(yè)的設(shè)備進(jìn)行拆裝、調(diào)試與割接，但施工過(guò)程涉及地鐵供電、機(jī)電、房建等多個(gè)專(zhuān)業(yè)，需要與各專(zhuān)業(yè)設(shè)備維護(hù)部門(mén)、管理部門(mén)開(kāi)展大量的協(xié)調(diào)工作，以保證項(xiàng)目的順利實(shí)施。例如，在站臺(tái)/站廳敷設(shè)管線時(shí)，可能需要穿越車(chē)站頂部的防火擋板，容易造成其他專(zhuān)業(yè)設(shè)備故障。

1.5 項(xiàng)目周期長(zhǎng)

為了避免改造施工對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)的影響，地鐵既有運(yùn)營(yíng)線路設(shè)備改造面臨隨時(shí)停工的風(fēng)險(xiǎn)。如在法定節(jié)日及舉辦重大活動(dòng)期間，非緊急必須，一般不允許進(jìn)行施工作業(yè)。一旦其他專(zhuān)業(yè)改造施工項(xiàng)目在施工過(guò)程中出現(xiàn)安全問(wèn)題，同樣也會(huì)導(dǎo)致所有改造施工項(xiàng)目停工檢查，由此產(chǎn)生項(xiàng)目人員窩工及施工周期延長(zhǎng)等問(wèn)題。因此，在項(xiàng)目進(jìn)度管理與成本管理方面均要有所考慮。

2 技術(shù)保障與風(fēng)險(xiǎn)控制措施

既有運(yùn)營(yíng)線路通信系統(tǒng)改造通常采用“邊運(yùn)營(yíng)、邊施工”的方式，首要條件是不能影響地鐵的正常運(yùn)營(yíng)，這就要求在改造施工作業(yè)前充分預(yù)想、充分準(zhǔn)備，施工作業(yè)時(shí)盡量做到萬(wàn)無(wú)一失，即使出現(xiàn)問(wèn)題也能夠及時(shí)采取有效措施妥善處理，達(dá)到“工完場(chǎng)清、正常運(yùn)營(yíng)”的要求。

2.1 重視項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)勘查

項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)勘查是確保改造項(xiàng)目安全可控、順暢有序?qū)嵤┑闹匾ぷ鳌，F(xiàn)場(chǎng)勘查工作是否全面、準(zhǔn)確、精細(xì)，不僅直接影響項(xiàng)目費(fèi)用預(yù)估的準(zhǔn)確性，而且影響項(xiàng)目施工的有序性、安全風(fēng)險(xiǎn)的可控性。歷經(jīng)10余年的運(yùn)營(yíng)服務(wù)，因設(shè)備增設(shè)或遷改等原因，地鐵線路的現(xiàn)場(chǎng)條件、設(shè)備設(shè)施布局等與初始建設(shè)圖樣都會(huì)存在一定出入。因此，現(xiàn)場(chǎng)勘查需要調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，以此確定管線走向、設(shè)備布點(diǎn)、施工工法等，為深化設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、風(fēng)險(xiǎn)防控、施工方案編制提供充分的依據(jù)。

現(xiàn)場(chǎng)勘查主要是調(diào)查既有設(shè)備/設(shè)施的余量，避免工程量缺漏，如線槽(管)容量與封蓋情況、電源箱內(nèi)空開(kāi)余量等；勘查設(shè)備與材料運(yùn)輸、存放的空間，確保施工通暢，如車(chē)站站外至機(jī)房的搬運(yùn)路徑、材料臨時(shí)存放位置等；勘查設(shè)備的施工安裝條件，避免對(duì)既有設(shè)備設(shè)施的損害，如靜電地板支架情況、裝修天花板結(jié)構(gòu)及其拆裝難度等。廣州地鐵一號(hào)線通信系統(tǒng)改造項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)勘查工作內(nèi)容見(jiàn)表1。

表1 廣州地鐵一號(hào)線通信系統(tǒng)改造項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)勘查工作內(nèi)容(部分)

2.2 做好事前預(yù)想策劃

進(jìn)行既有運(yùn)營(yíng)線路通信系統(tǒng)改造，關(guān)鍵目標(biāo)是不能影響正常的地鐵運(yùn)營(yíng)服務(wù)。

在項(xiàng)目立項(xiàng)與設(shè)計(jì)階段，不僅要考慮新設(shè)備的安裝調(diào)試、舊設(shè)備的拆卸，還要充分考慮通信系統(tǒng)新舊設(shè)備來(lái)回倒接、臨時(shí)過(guò)渡設(shè)備設(shè)置、裝修/裝飾設(shè)施的修復(fù)、損壞設(shè)備/設(shè)施的恢復(fù)等增加的工程量、費(fèi)用與工期。在設(shè)備選型上，應(yīng)盡可能選擇體積小的設(shè)備，對(duì)機(jī)柜空間進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，必要時(shí)采用拆裝式機(jī)柜。

在施工準(zhǔn)備階段，應(yīng)編制詳細(xì)的實(shí)施方案，做好充分、全面的細(xì)節(jié)預(yù)想，明確既有設(shè)備設(shè)施保護(hù)、物料運(yùn)輸、進(jìn)場(chǎng)材料堆放、施工恢復(fù)措施等內(nèi)容。例如，受限于車(chē)站條件，搬運(yùn)體積大或重量大的設(shè)備通常只能采取人力走樓梯的方式，必須提前做好風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)及安全管控工作。為了避免對(duì)乘客出行的影響，一般不采用大面積腳手架作業(yè)方式；在不影響照射角度與監(jiān)控范圍的情況下，攝像槍等終端設(shè)備盡可能采取側(cè)墻安裝方式。

同時(shí)，應(yīng)充分預(yù)測(cè)改造施工可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，既要將施工影響范圍提前告知相關(guān)部門(mén)，也要制定應(yīng)急處置措施，盡量將對(duì)運(yùn)營(yíng)服務(wù)的影響降到最低。例如，由于改造線路的天花吊頂年代久遠(yuǎn)，在天花吊頂施工作業(yè)前，施工作業(yè)人員應(yīng)提前熟悉每種天花吊頂?shù)牟鹧b方法，作業(yè)時(shí)盡可能縮小拆裝范圍，發(fā)生小范圍損壞時(shí)可用扎帶、細(xì)鐵絲臨時(shí)固定修復(fù)，大面積損壞時(shí)則用圍蔽護(hù)欄對(duì)損壞區(qū)域圍蔽，最大限度地減少對(duì)運(yùn)營(yíng)的影響。

2.3 強(qiáng)化施工作業(yè)過(guò)程管理

既有運(yùn)營(yíng)線路通信系統(tǒng)改造是一項(xiàng)復(fù)雜且協(xié)調(diào)工作量較大的工程。在施工過(guò)程中會(huì)受到多方面因素的限制和影響，稍有不慎就會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備/設(shè)施的正常使用。改造施工過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)主要有人員風(fēng)險(xiǎn)、設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、工藝工法風(fēng)險(xiǎn)等。既有運(yùn)營(yíng)線路上的通信系統(tǒng)改造施工現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)風(fēng)險(xiǎn)如圖1所示。

圖1 既有運(yùn)營(yíng)線路通信系統(tǒng)改造施工現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)風(fēng)險(xiǎn)

(1)作業(yè)前。檢查施工人員持證情況、身體狀態(tài)，按照方案進(jìn)行人員合理分工，明確職責(zé)、作業(yè)內(nèi)容及當(dāng)次作業(yè)工作量；檢查工器具、儀器儀表、物料、勞保用品狀態(tài)；對(duì)作業(yè)環(huán)境進(jìn)行調(diào)查確認(rèn)，讓每個(gè)人對(duì)作業(yè)區(qū)域的安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)、設(shè)備設(shè)施有更為徹底的了解?，F(xiàn)場(chǎng)除設(shè)置施工負(fù)責(zé)人、安全員，還應(yīng)設(shè)置信息聯(lián)絡(luò)員，在出現(xiàn)緊急情況時(shí)負(fù)責(zé)對(duì)外溝通協(xié)調(diào)。

(2)作業(yè)中。做好對(duì)既有設(shè)備/設(shè)施的防護(hù)，避免施工造成既有設(shè)備/設(shè)施故障。例如，在鉆孔作業(yè)時(shí)，用彩條布遮蓋施工區(qū)域的既有設(shè)備，并配備吸塵器，避免灰塵進(jìn)入設(shè)備；在新舊設(shè)備拆裝接線過(guò)程中，一是借助標(biāo)簽、記號(hào)筆、不同顏色的套管區(qū)分端口與接線,二是雙人確認(rèn)，防止接錯(cuò)線。同時(shí)，作業(yè)過(guò)程中要嚴(yán)格控制當(dāng)次作業(yè)量與作業(yè)時(shí)間，根據(jù)次日地鐵運(yùn)營(yíng)時(shí)間預(yù)留足夠的應(yīng)急恢復(fù)時(shí)間，尤其要避免出現(xiàn)為了趕工期而盲目增加當(dāng)次作業(yè)量的情況。軌行區(qū)作業(yè)可將各線首列車(chē)開(kāi)行前1.5個(gè)小時(shí)、車(chē)站范圍作業(yè)可將車(chē)站開(kāi)站前1.5小時(shí)作為結(jié)束時(shí)間，合理設(shè)定工作內(nèi)容及工作量；現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)必須在計(jì)劃結(jié)束時(shí)間前30分鐘結(jié)束當(dāng)天主體作業(yè)，并預(yù)留足夠的時(shí)間完成檢查、恢復(fù)設(shè)備，應(yīng)對(duì)緊急情況、故障處理及銷(xiāo)令工作，避免影響次日地鐵正常運(yùn)營(yíng)。

(3)作業(yè)后。嚴(yán)格落實(shí)工清場(chǎng)清制度，避免施工影響次日地鐵運(yùn)營(yíng)服務(wù)。一是將破損的裝修吊頂孔洞封閉，松脫線纜綁扎加固；二是實(shí)行安全員、施工負(fù)責(zé)人、地鐵施工配合人員“三層防護(hù)”出清方式，對(duì)物料運(yùn)輸路徑、施工區(qū)域進(jìn)行全面且多次檢查，不遺留任何施工機(jī)具、設(shè)備、廢料；三是將易燃材料、油料等運(yùn)離車(chē)站現(xiàn)場(chǎng)，避免火災(zāi)。

2.4 應(yīng)用施工管控新方式

傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)施工管控手段一般是安排監(jiān)管人員現(xiàn)場(chǎng)配合監(jiān)管，以管控人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)。該方式受制于監(jiān)管人員的經(jīng)驗(yàn)、技能與責(zé)任心，且存在人力投入大、出現(xiàn)問(wèn)題難以準(zhǔn)確回溯的缺陷。隨著越來(lái)越多的高新技術(shù)被應(yīng)用于工程建設(shè)，通信系統(tǒng)改造施工亦要提高施工現(xiàn)場(chǎng)智能化管控水平。在實(shí)踐中，通過(guò)搭建施工作業(yè)智能監(jiān)管平臺(tái)，將智能頭盔、一臉通、移動(dòng)視頻采集設(shè)備等整合成一個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各類(lèi)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)信息的收集、分析及遠(yuǎn)程管控的目的。施工作業(yè)智能監(jiān)管平臺(tái)架構(gòu)如圖2所示。

由圖2可知，施工作業(yè)智能監(jiān)管平臺(tái)主要包括施工作業(yè)人員信息管理、施工現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)視頻監(jiān)控、工具清點(diǎn)檢測(cè)三大模塊。

圖2 施工作業(yè)智能監(jiān)管平臺(tái)架構(gòu)

(1)施工作業(yè)人員信息管理模塊。實(shí)行實(shí)名登記制管理，預(yù)先錄入施工作業(yè)人員的基本信息，包括姓名、性別、年齡、籍貫、體檢情況、持證情況、培訓(xùn)記錄等，以全面掌握施工人員的信息。施工作業(yè)前，通過(guò)人臉識(shí)別、指紋識(shí)別技術(shù)識(shí)別當(dāng)次進(jìn)場(chǎng)的施工作業(yè)人員，通過(guò)圖像識(shí)別技術(shù)分析施工的作業(yè)人員勞保穿戴情況。施工作業(yè)后，再次進(jìn)行人員識(shí)別，完成出清統(tǒng)計(jì)。

(2)施工現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)視頻監(jiān)控模塊。用以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、預(yù)警與記錄?，F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員配備智能頭盔或移動(dòng)視頻采集設(shè)備，在不影響施工操作的前提下將現(xiàn)場(chǎng)視頻信息傳輸至相應(yīng)的系統(tǒng)平臺(tái)。管理人員可通過(guò)電腦或手機(jī)終端查看視頻監(jiān)控信息，有效掌握施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)動(dòng)態(tài)，以解決項(xiàng)目施工環(huán)境復(fù)雜多樣、施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管不力等問(wèn)題，提高施工進(jìn)度、質(zhì)量、安全、文明的管控能力。同時(shí)，系統(tǒng)具備視頻識(shí)別分析技術(shù)，能自動(dòng)捕捉事件信息并進(jìn)行識(shí)別判斷，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的異常狀況即時(shí)響應(yīng)，如發(fā)現(xiàn)人員登高作業(yè)未佩戴安全帶、人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域或未允許區(qū)域等情況自動(dòng)報(bào)警。

(3)工具清點(diǎn)檢測(cè)模塊。主要是輔助施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員使用手持式工具清點(diǎn)掃描裝置，實(shí)現(xiàn)工器具與儀器儀表的記錄與清點(diǎn)。為了避免進(jìn)場(chǎng)工具遺留作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，傳統(tǒng)做法是在作業(yè)前后將工器具、儀器儀表逐一擺放整齊，一人清點(diǎn)并口呼，一人記錄并確認(rèn)，其過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并存在錯(cuò)清點(diǎn)和漏清點(diǎn)的可能性。手持式工具清點(diǎn)掃描裝置利用無(wú)線射頻方式能夠?qū)潭ㄔ诠て骶呋騼x器儀表上的電子標(biāo)簽進(jìn)行讀寫(xiě)，再通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸至電腦或手機(jī)，記錄工器具、儀器儀表類(lèi)型、數(shù)量，使工具清點(diǎn)工作更加高效和可靠。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，地鐵既有運(yùn)營(yíng)線路通信系統(tǒng)改造通常受到施工作業(yè)空間、施工作業(yè)時(shí)間、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等諸多因素的限制。一方面，要安全有序地完成施工內(nèi)容；另一方面，要保證地鐵的正常運(yùn)營(yíng)服務(wù)，改造難度較大。因此，必須全面掌握改造項(xiàng)目的安全、技術(shù)與質(zhì)量管控重點(diǎn)與難點(diǎn)，重視作業(yè)前的勘查策劃、作業(yè)中的精細(xì)控制、作業(yè)后的及時(shí)總結(jié)，制訂全面的施工方案與應(yīng)急預(yù)案，將改造施工對(duì)既有地鐵運(yùn)營(yíng)服務(wù)的影響控制在可接受范圍內(nèi)。