西延高铁刚通车不久就迎来了第一个元旦假期,连轴转了三天,一共送走了9.7万名旅客,虽然车厢里坐着不少人,但是信号特别稳。大家在车上打视频电话、看高清视频或者传文件都特别流畅,甚至还有人说隧道里的信号比外面都好。这趟车不仅是交通动脉,还成了高质量的“信息高速路”。 这条高铁穿越大陕北黄土高原,地形特别复杂,桥连着桥、隧道挨着隧道,总长16公里的隧道占了线路的55%以上。在这种地方想弄好通信信号是个大难题,电波很难传过去。国铁集团还有中铁隧道局、国铁西安局西安通信段这些单位一起努力,把基站和高铁工程一起设计施工,终于把这个难关攻克了。 解决这个问题主要靠两个办法:一个是多建基站加密覆盖;另一个就是用漏泄同轴电缆系统。拿全长16公里的新延安隧道来说吧,隧道两侧墙上挖了80多个洞室。中铁隧道局的赵荣存副总工程师说里面有16个专门用来装基站的洞室,平均一公里就有一个基站。但是光靠基站还不够,因为动车跑得快又关在里面形成的电磁环境太复杂了。 真正的秘密在隧道壁上装的三条特殊电缆上——漏泄同轴电缆。这种电缆外导体上有槽孔能向外辐射信号,就像在隧道里装了无数小发射器一样。国铁西安局西安通信段的王飞主任介绍说,这三条漏缆安装的高度跟动车车顶和车窗上下沿对齐了。其中一条跟车窗一样高的漏缆就是专门为了公网5G信号准备的。 把这些设计变成现实挺难的。动车组高速通过隧道会产生强大的活塞风效应,瞬间风压很大。为了知道漏缆固定卡具能承受多大的力,设计团队跑到中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室做风洞实验和仿真计算。结果发现卡具得承受约17牛顿的力才行。王飞说这对于只有百克重的卡具来说是个巨大挑战,而且每天列车来回这么多趟冲击频繁。 以前的固定方式不行了。技术团队最后选了一种“后扩底机械锚栓”,它的抗拉承载力高达15千牛是计算力的近900倍;还通过了200万次疲劳试验证明很耐用。有了这个好材料还得靠好工艺才能成功安装好。西安通信段联合施工单位建了个全真模拟样板机房来测试工艺,最后摸索出一套特别精密的吊装流程:钻孔误差控制在毫米级、清孔用高压气体吹、注胶从孔底开始一点一点注进去……每一步都非常严格。 最难的隧道段搞定了还有别的地方得管。王飞说对于开阔的桥梁和路基就用优化后的传统基站覆盖;对于长度小于200米的小隧道或者桥隧连接处就要用漏缆贯通策略保持连接连续性。 这个工程不仅让大家坐车更舒服了,也证明了高铁和通信技术的深度融合。它积累的190多项标准和工法现在已经用在了西康高铁、西十高铁这些后续项目里去了。