周荔娟

摘 要：我國的鐵路運輸工作的進行過程之中，鐵路通信網(wǎng)絡對于現(xiàn)代鐵路運輸有很大的推進作用。隨著我國現(xiàn)代鐵路技術與通信技術的結(jié)合，GSM-R工程網(wǎng)絡在鐵路的運輸和使用之中得到了很大的優(yōu)化，介紹了高速鐵路GSM-R通信鐵塔選型的的理論依據(jù)，對于通信鐵塔的建設結(jié)構(gòu)和安全性進行了分析。

關鍵詞：高速鐵路；GSM-R通信鐵塔；選型；安全性

1 高速鐵路通信鐵塔的建設要求

GSM-R網(wǎng)絡是國家鐵路管理部門與網(wǎng)絡技術部門針對鐵路的運行特點而專門設計的通訊網(wǎng)絡。這種網(wǎng)絡技術支持語音通信和網(wǎng)絡鏈接等功能，可以滿足在高速列車運行過程之中的通信和調(diào)度命令的接收與發(fā)送要求，為列車的安全行駛提供了網(wǎng)絡保障。GSM-R網(wǎng)絡在使用之中包括網(wǎng)絡系統(tǒng)、基站系統(tǒng)、運行系統(tǒng)以及業(yè)務系統(tǒng)，各個系統(tǒng)共同合作，完成鐵路運輸過程之中的網(wǎng)絡鏈接工作。在通信過程之中完成信息傳輸?shù)脑O備就是網(wǎng)絡通信鐵塔，為了保證網(wǎng)絡信號的穩(wěn)定，一般在高速鐵路的通信網(wǎng)絡建設過程之中將鐵塔安裝在鐵路周邊，鑒于其安裝位置，通信鐵塔在建設過程之中具有以下的特點：

1.1 安全性要求

高速鐵路在運行過程之中的網(wǎng)絡信號獲取對于列車的運行安全有很大的影響，先進且快速的網(wǎng)路技術的應用加強了列車之間的信息交流。在傳統(tǒng)的列車行駛之中，假如列車進入隧道之中，列車之間的信息交流就會受到阻礙，可能產(chǎn)生事故。在GSM-R網(wǎng)絡技術在列車之中得到應用之后，該網(wǎng)絡技術可以降低在列車的行駛之中，通信受到周圍環(huán)境的影響的程度，進而提高列車的行駛的安全性。作為GSM-R網(wǎng)絡傳輸媒介的通信鐵塔，其安全性和建設質(zhì)量對于列車的安全運行有很大的關系，鐵塔臨近高速鐵路，假如鐵塔建設存在結(jié)構(gòu)問題，一旦出現(xiàn)鐵塔的結(jié)構(gòu)破壞就會造成鐵路通車受到影響，威脅列車的運行安全和旅客的生命。

1.2 抗變形要求

高速鐵路的運行過程之中，通信網(wǎng)絡作為聯(lián)絡指揮臺以及不同列車的工具，其對于信號的強度和信息傳輸過程的可靠性有更高的要求。因此，在通信鐵塔建設過程之中，鐵塔也被設計有更強的抗變形能力和結(jié)構(gòu)強度，要求鐵塔在外界風力或是其他自然因素的影響之下發(fā)生更小的變形，保證網(wǎng)絡信號傳輸?shù)臅惩ā?/p>

1.3 降低建設維護成本

為了保證通信過程的正常進行，鐵塔需要沿著鐵路進行建設，且對于建設的基數(shù)也有一定的要求，一般施工規(guī)劃在每隔兩到三公里的距離建立一座通信鐵塔，大量的鐵塔建設增加了工程的造價。除此之外，鐵路建設一般在野外進行，造成了鐵塔檢修維護過程的不便，因此，在實際建設過程之中需要考慮鐵塔施工造價預算以及檢修維護工作的開展。

1.4 考慮鐵塔對于鐵路的影響

由于鐵塔和高速鐵路之間的距離較小，在實際建設之中需要考慮鐵路上列車經(jīng)過時對鐵塔的穩(wěn)定性的影響和建設過程之中鐵塔的地基施工對鐵路耐久性的影響。施工設計過程之中要多加注意。

2 鐵塔種類

在實際建設過程之中主要使用的通信鐵塔形式包括角鋼塔、三管塔、四管塔以及單管塔，下文對于幾種鐵塔形式進行了介紹。

2.1 角鋼塔

角鋼塔是使用時間較早的一種通信鐵塔形式，其建設原材料價格低劣，制作加工費用低，施工安裝技術含量不高，適合于在施工技術條件不足的地區(qū)比如野外山區(qū)和農(nóng)村等地進行安裝。其缺點是角鋼塔的高寬比較小，結(jié)構(gòu)上通過內(nèi)外包鐵塔鏈接，使得結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，常會在外界的風力影響之下出現(xiàn)結(jié)構(gòu)問題，需要頻繁的進行檢修。

2.2 三管塔

三管塔是近些年在通信鐵塔建設之中使用較多的一種結(jié)構(gòu)，其主要的設計思路是利用三角界面的穩(wěn)定性減少鐵塔的構(gòu)件數(shù)目，發(fā)揮鋼構(gòu)件的力學性能。由于鐵塔的構(gòu)件樹木較少，因此這種類型的鐵塔的外形較為輕巧，由于自重較小，在中小風壓的影響之下不會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的損壞。缺點是三管塔的集合中心和力學中心不重合，鐵路沿線周邊由于列車的經(jīng)過會產(chǎn)生很大的扭力，造成三管塔的頂部位移。

2.3 四管塔

四管塔的主要結(jié)構(gòu)和三管塔類似，將三角形結(jié)構(gòu)變?yōu)榱怂倪呅谓Y(jié)構(gòu)，增加了塔柱使得鐵塔的抗變形能力有很大的增強。在相同的環(huán)境之中，四管塔比起三管塔的基礎鋼柱受力小20%，因此，在鐵路周邊的結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定。由于其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在地質(zhì)條件較差、地基強度不高的地區(qū)使用優(yōu)勢明顯。

2.4 單管塔

單管塔是近年來出現(xiàn)的一種新的鐵塔形式，在施工上，其主要是由鋼板卷制焊接而成的錐形塔節(jié)分段吊裝施工而成，在外形上較為簡約美觀，施工占地面積小，在施工之中不會對鐵路軌道的穩(wěn)定性造成影響。其結(jié)構(gòu)上使用的內(nèi)置爬梯方便了檢修工作的進行，有利于定期維護。缺點是由于只使用了一根鋼柱，使得塔體的抗變形能力很差，在實際使用過程之中容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)問題。

3 通信鐵塔安全性檢測

3.1 鐵塔焊縫檢測

由于焊縫在制造安裝過程中或在使用過程中都有可能產(chǎn)生裂紋或裂縫，因此，無論在制造安裝過程中還是在使用過程中都應對塔體的主要受力部位焊縫進行超聲波無損探傷，尤其需對支座法蘭筋板角焊縫進行磁粉探傷；對于角鋼塔，需對連接螺栓進行預拉力檢測。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)銹蝕檢測

銹蝕使鋼板的厚度越來越薄，需對鋼板銹蝕后的實際厚度進行測試，以便對其使用過程中的強度進行有效計算。塔桅鋼構(gòu)件檢測包括構(gòu)件的尺寸檢測、構(gòu)件缺陷、損傷及變形檢測等工作。塔桅鋼結(jié)構(gòu)的連接質(zhì)量與性能的檢測分為焊接連接質(zhì)量檢測、螺栓連接質(zhì)量檢測、高強度螺栓連接質(zhì)量檢測和單管塔插接質(zhì)量檢測等項目。對構(gòu)件表面防腐涂層外觀質(zhì)量、涂層附著力和涂層厚度等項目進行檢測。

3.3 抗風能力檢測

對整個通信鐵塔的抗風荷載能力進行有限元分析計算，采用專用的有限元分析軟件，按現(xiàn)場實測的數(shù)據(jù)在計算機中建立鐵塔三維模型圖，并將每座鐵塔上安裝的天線、天線橫擔和其他設施等載荷考慮在其組合荷載中，同時考慮一定等級的風荷載施加在鐵塔上，模擬鐵塔在現(xiàn)實中受到強風作用計算其承載能力，并判斷是否超出其設計計算強度值。從計算中可以看出塔的哪個部位強度最薄弱，提出維護加固方案。

3.4 塔基檢查

塔基無裂縫；基礎鋼筋不得外露；塔腳包封良好，地腳螺栓無外露；基礎回彈均值必須大于31?；貜棞y試方法及要求：①對塔基砼進行回彈，一律采用側(cè)面回彈水平施力的方法；②回彈前用砂輪清除側(cè)面的疏松層和雜物，且不應有殘留的粉末或碎屑；③檢測時必須為砼的原漿面，已經(jīng)粉刷的需將粉刷層除凈；檢測面應清潔平整，不應有疏松層、浮漿、油垢，以及蜂窩、麻面。

結(jié)束語

要加強對通信鐵塔建設工程質(zhì)量的管理來保證建設的安全性，清晰各相關單位間和各相關專業(yè)間的責任分工界面，完善相應標準；可考慮在鐵路建設期專門計列一筆通信鐵塔的安全檢測費，由鐵路建設單位委托有此方面檢測資質(zhì)和能力的第三方機構(gòu)來進行安全評估，并對發(fā)現(xiàn)問題的責任方進行嚴懲。

參考文獻

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