GSM-R天线塔设计解读
王芳1,2
(1. 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司, 北京 100070;
2.北京市高铁运行控制系统工程技术研究中心，北京 100070)
摘要：本文介绍了我国铁路行业标准《铁路数字移动通信系统（GSM-R）设计规范》（TB 10088-2015）对GSM-R天线塔的相关规定，主要包括位置、高度和航空障碍等。天线塔的灯。设置、选择、荷载、平台、结构性能、构件要求、防雷接地、安全防护措施等。
关键词：GSM-R；天线;塔;设计
摘要：介绍了中国铁路行业标准《铁路数字移动通信系统（GSM-R）设计规范》（TB 10088-2015）中GSM-R天线塔设计的相关规范，主要包括天线塔位置、高度和航空障碍灯设置、选型、载荷、平台、结构性能、部件要求、防雷接地及安全防护措施。
关键词：GSM-R；天线;塔;设计
DOI：10.3969/j.issn.1673-4440.2017.03.014
1 概述
GSM-R系统中天线塔的设计比较特殊。其位置、高度、选型等均由GSM-R系统决定。地质勘察专业完成塔基础的勘察，而塔身和塔基础的设计则由建筑专业完成。结束。为了更好的完成天线塔的设计，通信专业要考虑风压或风速、塔高、塔形式、平台数量和高度、天线数量和高度、天线尺寸、天线水平隔离度要求、数量向施工专业提供馈线尺寸、地形地貌、悬挂标识信息、预留天线或平台信息、特殊要求等。十多年来，相关专业在GSM-R天线塔设计方面积累了丰富的经验。 《铁路数字移动通信系统（GSM-R）设计规范》（TB 10088-2015）要求通信专业在天线塔设计时要考虑。设计原则。
2 天线塔设计主要内容
《铁路数字移动通信系统（GSM-R）设计规范》（TB 10088-2015）规定的天线塔设计主要内容包括位置、高度和航空障碍灯设置、选型、荷载、平台和结构等。天线塔的性能。 、元件要求、防雷接地、安全防护措施等。
2.1 航空障碍灯选址、高度及安装
TB 10088-2015规定“天线杆（塔）航空障碍灯的位置、高度和安装应符合相关国家和行业技术标准”。无线站点选址除符合TB 10088-2015的相关规定外，天线塔的位置还应符合航空行业的相关技术标准。国家对机场净空的保护要求，在军用、民用机场附近规划建设各类工程时，严禁在机场净空区域内修建超规定的高层建筑和影响机场通信通航的设施。各地区、各部门在机场附近规划或建设各类项目时，必须提前与驻机场单位联系。对于在机场净空范围内擅自修建超高层建筑的，超高层部分必须拆除。损失由建筑物业主承担。 《民用建筑电气设计规范》规定，航空障碍标志灯垂直距离不应大于45 m。
2.2 选型
TB 10088-2015规定“塔可采用钢塔桅结构四管塔、四柱角钢塔、单管塔等形式，并应满足节省土地、方便施工的要求”。以上形式的铁塔目前在GSM-R系统中均对应四柱角钢铁塔，在GSM-R系统建设初期广泛采用。此类塔形主体材料主要采用角钢，在价格上具有一定的优势。但施工过程中及竣工后占地面积较大。后来逐渐被四管塔所取代。四管塔的主要材料是钢管，价格提高，但塔身和基础较小，方便施工，节省征地费用。当需要考虑外观美观以及与周围环境的协调时，单管塔常用于工程，如车站、东南沿海铁路等。单管塔的塔体由单个塔体组成。大口径钢管，价格最贵，但塔体和基础最小，可节省占地。单管塔高度不宜大于50m。如果超过50m塔桅钢结构工程施工及验收规范，应采用适当的振动控制技术来减轻结构。形变。
2.3 负载
TB 10088-2015规定“铁塔荷载设计应符合风荷载、天馈线、视频监控、铁塔监控等设备荷载和维护荷载要求，并留有余量”。 《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）规定基本风压采用50年重现期的风压，但不小于0.3 kN/m2； 《移动通信工程钢塔桅杆结构设计规范》（YD/T 5131-2005）规定，基本风压每50年采用一次，但基本风压不得小于0.35 kN/m2。由于塔架结构对风荷载比较敏感，TB 10088-2015规定“基本风压按50年取一次值，且不应小于0.35 kN/m2。塔架上产生的附加风压应该计算火车何时运行。”
根据GSM-R无线站点的位置，GSM-R塔上安装的天线数量从1到4不等。直放站一般采用单极化天线，需要1条馈线，而基站则采用双极化天线。 ，需要 2 个馈线。
《高速铁路设计规范》（TB 10621-2014）规定，视频监控采集点应当设置在通信机房外。 GSM-R基站和独立设置的直放站机房一般在GSM-R塔上设有摄像头，机房庭院为Monitor。中国铁路总公司《关于发布设计时速200公里/小时及以上铁路交叉口线路视频监控设置补充标准的通知》（铁建[2016]18号）规定，线路视频监控摄像机必须安装使用GSM-R 塔。每根杆/塔两侧均应安装激光摄像机，对杆塔两侧线路进行监控。每杆/塔下均应安装红外球型摄像机，对塔下地段线路侧激光摄像机覆盖的盲区进行监控。
《铁路通信铁塔管理办法》（TG/TX 205-2014）规定，当出现危及铁塔安全的情况时，应当积极采用铁塔监控系统等技术手段，对铁塔的稳定性和垂直度进行监测。通讯塔并提供安全警告。在设置塔台监控系统时，塔台需要考虑塔台监控采集单元的负载。根据《铁路通信铁塔监测系统暂行技术条件》（TJ/DW 144-2012），铁塔状态参数和环境参数数据采集的主要原因是某些传感器或传感器组。
维护负荷主要考虑维护人员和维护工具的负载。
2.4 平台
TB 10088-2015规定“天线安装位置应设置全方位工作平台，上下平台距离不应小于5 m；当杆塔高度小于20 m时，可以搭建一层平台。”平台的数量和高度应根据天线安装的需要确定。 GSM-R铁塔一般配备两层平台。当无线子系统采用同站双基站覆盖时，两层无线网络的天线分别安装在上下平台上；当无线子系统系统采用单基站交错覆盖模式时，天线设置在上平台塔桅钢结构工程施工及验收规范，或者根据需要将基站天线设置在上平台，直放站天线设置在下平台平台;当无线子系统采用单基站覆盖方式时，天线设置在上平台平台上。
2.5 结构性能
TB 10088-2015规定了塔的设计使用寿命、结构可靠性、抗震设计、垂直度、轴向扭转角和水平位移限值。
《建筑结构可靠性设计统一标准》（GB 50068-2001）规定，普通房屋及构筑物的设计使用寿命应为50年。考虑到铁路的高安全要求，GSM-R天线塔的设计使用寿命为50年。年。
《高耸结构设计规范》（GB 50135-2006）规定，设计高耸结构时，应根据结构破坏可能造成的后果（危及人员生命、造成经济损失、造成社会影响）的严重程度，采用不同的安全等级。等），TB 10088-2015认为GSM-R铁塔是重要的高层结构，损坏后果非常严重，对应的安全等级为Level 1.
《建设工程抗震设防分级标准》（GB 50223-2008）规定，建设工程分为甲、乙、丙、丁四个抗震设防类别，依次为特殊设防、重点设防、标准设防和适度的设防。其中，重点设防类是指与生命线相关、地震时功能不能中断或需要尽快恢复的建筑，以及地震时可能造成大量人员伤亡等重大灾害后果的建筑。 TB 10088-2015规定，GSM-R天线塔的抗震设计应符合B类抗震设防要求。
GSM-R铁塔架设在铁轨两侧，对抗倾倒、变形能力要求较高。参照CECS80：2006《塔桅钢结构工程施工质量验收规程》和CECS236：2008《钢结构单管通信塔技术规程》的相关规定，TB 10088-2015规定：“当无动力时，荷载时，塔架中心线的垂直倾斜度不应超过塔架高度的1/1500”标准下。塔身轴向扭转角不应大于1°。”TB 10088-2015关于塔的水平位移极限的规定参见《高耸结构设计规范》（GB 50135）的相关规定。 -2006）和《移动通信工程钢塔桅杆结构设计规范》（YD/T 5131-2005）。
2.6 组件要求
塔的使用寿命取决于其防腐性能。 GSM-R铁塔目前采用传统的防腐方法，即热镀锌，要求除地脚螺栓外的所有构件材料均需进行防锈处理，涂层均匀、无腐蚀。镀层脱落和缺失。 TB 10088-2015对构件允许偏差和曲率的要求参考CECS80：2006《塔桅钢结构工程施工质量验收规范》的相关规定。
2.7 防雷接地
GSM-R铁塔多建在荒野中，且建筑物高大突出，更容易受到雷击，造成铁塔损坏。因此，如何保证GSM-R铁塔的防雷接地，对于整个GSM-R网络的安全可靠运行具有重要意义。 TB 10088-2015参考了《通信局（站）防雷接地工程设计规范》（GB 50689-2011）、《铁路防雷接地工程技术规范》（TB 10180-2015）和GSM -R系统多年的经验。根据施工经验，对GSM-R铁塔的防雷、接地等方面做出了详细规定。
2.8 安全防护措施
TB 10088-2015规定“杆塔及引出线应设有防攀爬、防窃电、防螺栓松动等安全防护措施，梯子、走线架应安全可靠”。根据多年运营维护GSM-R铁塔的经验，在项目中，梯子一般做成可移动的形式，高度距地面2m左右。当需要登塔维修时，应安装活动梯，不用时收放在机房内。可有效防止与铁路建设、维护无关的人员攀登铁塔。为了防盗，GSM-R铁塔一般在塔靴和铁塔底部采用防盗螺栓。为了防止螺栓松动，工程中可采用防拆卸螺栓和防松螺母。当然，维护人员定期检查塔体并进行螺栓拧紧操作也是必不可少的。为了保证梯子和电缆架的安全可靠，单管塔有时内置梯子。外部梯子上应安装防护环，以保护登塔人员的安全。
3条建议
目前，单元组合塔，简称单元塔，在移动通信领域已经开始流行。单元塔是一种创新的塔式建造模式。其最大的特点是各种高度、各种风环境、各种天线负载的铁塔都由统一的标准单元组成，使铁塔像搭积木一样简单。一些铁路线已尝试使用单元塔。一旦这种铁塔形式在铁路领域大规模采用，必须同时确定相关的设计规范，以保证GSM-R网络的安全。建议广大GSM-R系统设计人员和维护人员多积累单元塔经验，为相关设计规范的制定奠定基础。
GSM-R铁塔的安全性和可靠性要求非常高。由于地形条件，有些塔楼非常靠近铁轨。建议各专业从选址、地质勘察、塔筒设计、塔基础设计、生产制造、施工安装、运营等方面入手。维护等方面严格把关，消除一切不利因素，使GSM-R铁塔成为铁路沿线一道亮丽的风景线。
参考
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国质量监督检验检疫总局。 GB 50009-2012 建筑结构荷载规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2012。
[2]中华人民共和国建设部、国家质量监督检验检疫总局。 GB 50068-2001 建筑结构可靠性设计统一标准[S]．北京：中国建筑工业出版社，2001。
[3]中华人民共和国建设部、中华人民共和国质量监督检验检疫总局。 GB 50135-2006 高层建筑设计规范[S]．北京：中国计划出版社，2007。
[4]中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国质量监督检验检疫总局。 GB 50223-2008 建设工程抗震分级标准[S]．北京。中国建筑工业出版社，2008。
[5]中华人民共和国信息产业部。 YD/T 5131-2005 移动通信工程钢塔桅杆结构设计规范[S]．北京：北京邮电大学出版社，2006。
[6]中华人民共和国信息产业部。 YD 5098-2005 通信局（站）防雷及接地工程设计规范[S]．北京：北京邮电大学出版社，2006。
[7] 国家铁路局． TB 10180-2016 铁路防雷接地工程技术规范[S]．北京：中国铁道出版社，2016。
[8]国家铁路局． TB 10621-2014 高速铁路设计规范[S]．北京：中国铁道出版社，2015。
[9]中国工程建设标准化协会． CECS 80:2006 塔桅钢结构工程施工质量验收规程[S]．北京：中国计划出版社，2006。
[10]中国工程建设标准化协会． CECS 236:2008 钢结构单管通信塔技术规范[S]．北京：中国规划出版社，2008。
[11]中华人民共和国铁道部。铁运[2012]276号 关于印发《铁路通信塔监控系统暂行技术条件》的通知[S].北京：中华人民共和国铁道部，2012。
[12] 中国铁路总公司．中国铁路运输总公司公告2014年第270号关于印发《铁路通信铁塔管理办法》的通知[S].北京：中国铁路总公司，2014。
