摘要：低真空管道超高速磁懸浮列車具備高速、低能耗、低污染等特點(diǎn)，其應(yīng)用將推動(dòng)“超級(jí)城市群”的資源優(yōu)化配置，提高人員及貨物流動(dòng)性，加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)清潔低碳、高效快速出行的新型交通運(yùn)輸方式。在試驗(yàn)線建設(shè)過程中，通信設(shè)計(jì)應(yīng)滿足試驗(yàn)園區(qū)智能化、數(shù)字化的統(tǒng)一管理需求，為園區(qū)提供安全防護(hù)、系統(tǒng)互通互聯(lián)、實(shí)時(shí)監(jiān)控等服務(wù)。本項(xiàng)目在試驗(yàn)控制中心設(shè)立數(shù)據(jù)中心，為園區(qū)各系統(tǒng)提供統(tǒng)一調(diào)度平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：低真空管道；超高速磁懸??；園區(qū)智慧系統(tǒng)；安防系統(tǒng)；視頻監(jiān)控系統(tǒng)

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.10.019

中圖分類號(hào)：U 266.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編碼：1672-7274（2024）10-00-03

Research on Communication Scheme for Low Vacuum Pipeline Maglev Test Park

Abstract： Low vacuum pipeline ultra high speed maglev has the characteristics of high speed， low energy consumption， and low pollution. Its application will promote the optimization of resource allocation in "super city clusters"， improve the mobility of people and goods， accelerate economic development， and achieve a new type of transportation mode that is clean， low-carbon， efficient， and fast. During the construction of the experimental line， the communication design should meet the unified management requirements of intelligent and digital testing in the park， providing security protection， system interconnection， real-time monitoring and other services for the park. This project will establish a data center in the experimental control center to provide a unified scheduling platform for various systems in the park.

Keywords： low vacuum pipeline; Ultra high speed maglev; park intelligent system;security system; video monitoring system

1 研究背景

《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》中指出至2035年基本建成現(xiàn)代化綜合交通體系，綜合立體交通網(wǎng)絡(luò)由鐵路、公路、航運(yùn)、水運(yùn)、管道等運(yùn)輸模式構(gòu)成。目前我國高鐵“八橫八縱”已基本建設(shè)完成，高鐵的開通對(duì)沿線地區(qū)經(jīng)濟(jì)具有強(qiáng)有力的帶動(dòng)作用，然而，相比民航運(yùn)輸方式，高鐵的通勤時(shí)間仍存在巨大提升空間。超高速磁懸浮列車因其市域通勤便利、通勤時(shí)間短等特點(diǎn)，成為新一代軌道交通的研究方向。

當(dāng)列車超高速行駛時(shí)，空氣阻力是車輛運(yùn)行能耗的主要障礙，當(dāng)列車運(yùn)行速度超過400 km/h時(shí)，采用高鐵開放式結(jié)構(gòu)無法對(duì)運(yùn)行噪聲進(jìn)行收斂處理，同時(shí)運(yùn)行時(shí)高密氣壓對(duì)于線路周邊環(huán)境的影響較大，給設(shè)計(jì)施工及商業(yè)運(yùn)營帶來經(jīng)濟(jì)性挑戰(zhàn)。為貫徹節(jié)能、環(huán)保的理念，采用低真空管道模式可對(duì)運(yùn)行噪聲進(jìn)行收斂，同時(shí)大大減少因空氣阻力帶來的運(yùn)行能耗。相關(guān)參數(shù)關(guān)系為：

式中，為空氣阻力；Fs為空氣阻力；ρ為空氣密度；為車體迎風(fēng)橫截面積；為車輛運(yùn)行速度。

2 項(xiàng)目概況

試驗(yàn)線的建設(shè)用于實(shí)現(xiàn)常壓環(huán)境下不低于400 km/h（穩(wěn)定懸浮狀態(tài)）懸浮推進(jìn)演示驗(yàn)證以及低真空環(huán)境下600 km/h高速性能驗(yàn)證，完成超導(dǎo)電動(dòng)懸浮穩(wěn)態(tài)性能、懸浮態(tài)耦合動(dòng)力學(xué)性能、車輛懸掛性能、高精度定位測速性能等主要性能驗(yàn)證；同時(shí)，完成單節(jié)試驗(yàn)車動(dòng)態(tài)環(huán)境下結(jié)構(gòu)密封承載性能、結(jié)構(gòu)降噪性能、磁屏蔽性能、客艙內(nèi)供氣調(diào)壓性能驗(yàn)證，以及耦合動(dòng)力學(xué)性能、穩(wěn)定運(yùn)行包絡(luò)性能驗(yàn)證。全尺寸試驗(yàn)線線路為單管單線，直線，無水平曲線，橫坡角0°，縱坡角≯10‰，線路支撐軌基準(zhǔn)面距地面≯10 m，在正線起始端有一段過渡艙，過渡艙后有一段接駁裝置，軌道旁預(yù)留電纜鋪設(shè)溝槽。

3 需求分析與規(guī)劃

3.1 場地需求

低真空管道磁懸浮試驗(yàn)園區(qū)應(yīng)滿足測試時(shí)線路及配套場所用地要求，其中工程涉及的場區(qū)主要包含車輛停放庫、試驗(yàn)研究及配套生活區(qū)。用于滿足測試人員的工作、住宿及生活需求。因此為場地配備生產(chǎn)區(qū)1處，場內(nèi)設(shè)置綜合辦公樓、試驗(yàn)控制中心、真空泵房、維修廠房等房屋，滿足生產(chǎn)需求。為滿足測試人員生活需要，園區(qū)配備生活場區(qū)1處，區(qū)內(nèi)設(shè)置綜合辦公樓、宿舍、食堂、給水所、鍋爐房、變配電所、污水處理站、車輛停放庫等房屋。

園區(qū)供電系統(tǒng)要滿足供電安全可靠性需求，兼顧投資經(jīng)濟(jì)性，為維修、管理創(chuàng)造便利，降低運(yùn)營成本。園區(qū)在檢修基地新建110 kV高壓變電所一座，降壓變電所一座，為場區(qū)提供能源保障。

3.2 通信信息需求

低真空管道磁懸浮試驗(yàn)園區(qū)采用物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)化控制、5G公網(wǎng)覆蓋、大數(shù)據(jù)及云計(jì)算等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)園區(qū)智慧化管理、統(tǒng)一調(diào)度功能。園區(qū)構(gòu)建統(tǒng)一平臺(tái)用于各系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互、系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)、信息共享功能，平臺(tái)可根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，相比歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，實(shí)現(xiàn)園區(qū)智慧化管理。

園區(qū)內(nèi)規(guī)劃建設(shè)一個(gè)高能效的數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)園區(qū)信息的集中處理、存儲(chǔ)、傳輸、交互、管理。數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器采用模塊化架構(gòu)設(shè)計(jì)，按照應(yīng)用系統(tǒng)的功能劃分多個(gè)服務(wù)器區(qū)，各服務(wù)器區(qū)由數(shù)量不等的服務(wù)器組成服務(wù)器群，用于共享部署同一類型的應(yīng)用系統(tǒng)。數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)系統(tǒng)的架構(gòu)目標(biāo)是簡化，做到分配靈活、管理集中、擴(kuò)展方便、性能優(yōu)異、支持災(zāi)備。

3.3 園區(qū)通信、弱電設(shè)備機(jī)房規(guī)劃

經(jīng)場地需求分析及通信信息需求梳理，結(jié)合園區(qū)功能、建筑物設(shè)置情況，在園區(qū)綜合辦公樓設(shè)置通信弱電設(shè)備主機(jī)房，應(yīng)建于數(shù)據(jù)中心旁邊，或與之合建；試驗(yàn)控制中心設(shè)置通信信息設(shè)備機(jī)房，其他變配電所、宿舍等建筑單體分別設(shè)置弱電間。

4 研究方案

參照《鐵路通信設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10006—2016）、《高速鐵路通信工程細(xì)部設(shè)計(jì)和工藝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（Q/CR 9520—2018）等規(guī)范[1][2]，低真空管道高速磁懸浮園區(qū)構(gòu)建應(yīng)包含綜合布線、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電話交換、會(huì)議電視、安全防范、機(jī)房環(huán)境監(jiān)控等系統(tǒng)。

4.1 綜合布線系統(tǒng)

本工程綜合布線參照《綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50311—2016），包含設(shè)備間子系統(tǒng)（通信弱電設(shè)備主機(jī)房配線）、建筑群子系統(tǒng)（園區(qū)建筑物間通信線路）和各建筑物內(nèi)綜合布線子系統(tǒng)[3]。信息點(diǎn)模塊和線纜采用標(biāo)準(zhǔn)模塊及六類非屏蔽雙絞線，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到1 000 Mbps。工作區(qū)面積劃分及信息點(diǎn)設(shè)置按每5～10 ㎡，2～6個(gè)信息點(diǎn)考慮（如表1所示）。

園區(qū)綜合布線考慮公網(wǎng)各運(yùn)營商5G通信接入條件。在信息點(diǎn)布設(shè)、設(shè)備用房和用電、園區(qū)弱電溝槽管洞預(yù)留5G通信接入容量，為實(shí)現(xiàn)園區(qū)5G覆蓋提供便利條件。

4.2 專用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

園區(qū)專用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按綜合局域網(wǎng)、業(yè)務(wù)專用網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)物理隔離、相互獨(dú)立，或通過網(wǎng)閘、防火墻等技術(shù)手段，以確保運(yùn)營類管理系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。綜合局域網(wǎng)為園區(qū)信息辦公網(wǎng)、電話、視頻會(huì)議、有線電視等通信網(wǎng)絡(luò)，并通過專用、安全的通信通道與上級(jí)單位網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)連通。業(yè)務(wù)網(wǎng)用于承載園區(qū)設(shè)備運(yùn)行、安全防范等專用業(yè)務(wù)。

4.3 通信光傳輸網(wǎng)絡(luò)

為滿足園區(qū)和試驗(yàn)線信號(hào)、供電等專用設(shè)備的通信需求，園區(qū)和試驗(yàn)線設(shè)置基于同步數(shù)字系列技術(shù)的光傳輸系統(tǒng)。系統(tǒng)采用骨干和接入一層結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)可靠的系統(tǒng)自愈環(huán)保護(hù)方案。

4.4 電話交換

園區(qū)電話交換系統(tǒng)采用軟交換，在園區(qū)通信弱電主機(jī)房設(shè)置軟交換中心控制設(shè)備，通過綜合局域網(wǎng)為用戶提供IP電話業(yè)務(wù)。系統(tǒng)通過語音網(wǎng)關(guān)和專用中繼線與上級(jí)電話網(wǎng)或公網(wǎng)電話互連。

4.5 會(huì)議電視

會(huì)議電視系統(tǒng)通常用于遠(yuǎn)程指揮管理，該系統(tǒng)具備同時(shí)傳輸語音、圖像及數(shù)據(jù)功能，相比其他系統(tǒng)在時(shí)效性、準(zhǔn)確性上更具優(yōu)勢，可幫助各部門之間、總部與分部之間爭取時(shí)間、獲取信息、及時(shí)決策，是上級(jí)任務(wù)、指示及時(shí)傳達(dá)到每一個(gè)人員的保障，另外，便于技術(shù)人員通過系統(tǒng)與異地專家協(xié)調(diào)、溝通、研討。

系統(tǒng)由會(huì)議電視中心設(shè)備（MCU）、會(huì)議電視終端（會(huì)場設(shè)備）、音視頻傳輸通道以及網(wǎng)管設(shè)備等組成，系統(tǒng)基于H.323架構(gòu)組建，壓縮編碼方式為H.264，視頻傳輸通道利用安防數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行承載。本園區(qū)暫按設(shè)置會(huì)議電視終端（會(huì)場設(shè)備）方式設(shè)計(jì)，接入上級(jí)既有會(huì)議電視MCU設(shè)備。

4.6 安全防范

試驗(yàn)園區(qū)安全防范系統(tǒng)應(yīng)在重點(diǎn)區(qū)域?qū)囕v、人員進(jìn)行統(tǒng)一管控，其中入侵報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)人員非授權(quán)侵入行為的報(bào)警、驅(qū)離功能，人員出入管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)授權(quán)人員進(jìn)出試驗(yàn)區(qū)域的管理功能，園區(qū)停車場及車輛出入口設(shè)置車輛出入管理系統(tǒng)。

4.6.1 園區(qū)安防平臺(tái)

園區(qū)構(gòu)建安全防范一體管理平臺(tái)，利用數(shù)字化園區(qū)技術(shù)，將園區(qū)內(nèi)安裝的所有視頻設(shè)備在數(shù)字地圖上進(jìn)行標(biāo)注和管理。通過數(shù)字地圖，可查看和控制自己有權(quán)限的視頻設(shè)備，完成園區(qū)內(nèi)視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)、入侵報(bào)警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、車輛出入管理系統(tǒng)、公共廣播系統(tǒng)、設(shè)備管理等的聯(lián)網(wǎng)、互動(dòng)、信息共享，傳遞數(shù)據(jù)和統(tǒng)一管控。安全防范管理平臺(tái)滿足與消防報(bào)警，設(shè)備自動(dòng)化等聯(lián)動(dòng)、聯(lián)控要求。園區(qū)安防監(jiān)控中心設(shè)置系統(tǒng)管理、報(bào)警終端。

4.6.2 視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)

園區(qū)視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)具備智能人臉識(shí)別監(jiān)控，實(shí)時(shí)完成人臉檢索抓拍，系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析?？筛鶕?jù)輸入的人臉照片，檢索出人員出現(xiàn)地點(diǎn)及時(shí)間的數(shù)據(jù)。對(duì)存入黑名單數(shù)據(jù)庫的人員照片與實(shí)時(shí)抓拍的人員信息智能對(duì)比分析報(bào)警。并可通過照片查詢指定時(shí)間段內(nèi)人員的活動(dòng)軌跡。系統(tǒng)分為園區(qū)視頻監(jiān)控和重點(diǎn)房屋視頻監(jiān)控兩部分。

（1）園區(qū)視頻監(jiān)控。試驗(yàn)園區(qū)視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置兩個(gè)骨干節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障冗余功能，交叉接入視頻管理、儲(chǔ)存設(shè)備，采用寬帶網(wǎng)絡(luò)IP SAN、視頻云存儲(chǔ)技術(shù)，從而通過虛擬化技術(shù)自動(dòng)重新分配數(shù)據(jù)，提高存儲(chǔ)空間的利用率，同時(shí)具備負(fù)載均衡、故障冗余功能。系統(tǒng)對(duì)園區(qū)各視頻安防監(jiān)控點(diǎn)位數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一轉(zhuǎn)發(fā)、存儲(chǔ)和集中管理。

在園區(qū)數(shù)據(jù)中心、指揮室、園區(qū)值班和主要門衛(wèi)處設(shè)置視頻監(jiān)控大屏和視頻監(jiān)控終端，系統(tǒng)對(duì)重要事件或突發(fā)事件進(jìn)行及時(shí)、自動(dòng)地錄像，便于進(jìn)行事故追憶和責(zé)任追究。

在園區(qū)出入口、外圍圍墻、主要路口、各建筑物入口、重要設(shè)施、試驗(yàn)線等處所設(shè)置視頻監(jiān)控采集點(diǎn)，采集點(diǎn)均采用高清攝像機(jī)，圖像信息就近接入周圍業(yè)務(wù)交換機(jī)，匯集至骨干視頻節(jié)點(diǎn)。室外攝像機(jī)至視頻交換機(jī)采用光纖通道傳送圖像信息。

（2）重點(diǎn)房屋視頻監(jiān)控。本項(xiàng)目在試驗(yàn)園區(qū)試驗(yàn)控制中心及綜合辦公樓出入口、調(diào)度室及重點(diǎn)機(jī)房、過道等區(qū)域采用壁掛方式設(shè)置室內(nèi)視頻采集點(diǎn)，采集點(diǎn)均采用高清攝像機(jī)，圖像信息就近接入周圍業(yè)務(wù)交換機(jī)。

4.6.3 入侵報(bào)警系統(tǒng)

在園區(qū)圍墻、重要部門設(shè)置入侵報(bào)警設(shè)備，通過各級(jí)安防交換機(jī)實(shí)現(xiàn)報(bào)警信息傳輸和匯集。園區(qū)圍墻入侵報(bào)警建議采用電子圍欄與視頻聯(lián)動(dòng)方案；重要部門入侵報(bào)警建議采用震動(dòng)光纖與視頻聯(lián)動(dòng)方案。

在園區(qū)管理部門值班室設(shè)置聲光報(bào)警器和主控制鍵盤。

4.6.4 人員出入管理系統(tǒng)（門禁系統(tǒng)）

門禁系統(tǒng)分為園區(qū)出入口門禁、重要建筑物門禁。所有門禁具有人臉識(shí)別和一卡通等功能，門禁系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)顯示人員進(jìn)出情況、人員基本信息管理，并實(shí)現(xiàn)門禁卡讀寫、修改、管理等功能。園區(qū)通信弱電主機(jī)房設(shè)置系統(tǒng)人員進(jìn)出服務(wù)器，大門門衛(wèi)處設(shè)置管理終端。

（1）園區(qū)出入口門禁。在qs6RrKZvEVQhT70dALLCw1gdHxKMNfyKwlqaoJgo1oA=園區(qū)主、次出入口設(shè)置門禁設(shè)備，就近接入各門衛(wèi)處設(shè)置門禁控制主機(jī)，上聯(lián)接入園區(qū)安防平臺(tái)。園區(qū)出入口門禁具有訪客對(duì)講功能。

（2）重要建筑物門禁。園區(qū)重要建筑物出入口和重要機(jī)構(gòu)房門設(shè)置門禁設(shè)備，就近接入業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，上聯(lián)至園區(qū)安防系統(tǒng)。實(shí)時(shí)顯示對(duì)應(yīng)地點(diǎn)人員進(jìn)出情況、人員基本信息。

5 結(jié)束語

低真空管道磁懸浮技術(shù)的開發(fā)意義重大，可以提升交通運(yùn)輸效率、節(jié)能環(huán)保，還可以促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和引領(lǐng)未來交通方式變革。在建設(shè)園區(qū)時(shí)，為了確保低真空管道磁懸浮園區(qū)的正常運(yùn)行和管理，通信設(shè)計(jì)為工程建設(shè)過程中重要的一環(huán)。在通信設(shè)計(jì)中，需要充分考慮數(shù)字化、智能化管理需求，確保通信系統(tǒng)的高效性、可靠性和安全性。

參考文獻(xiàn)

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[2] 高速鐵路通信工程細(xì)部設(shè)計(jì)和工藝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：Q/CR9520-2018[S]．

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