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摘要:介紹一種包括鐵塔和機房在內的新型通信基站方案，可滿足我國目前大力發展的高速鐵路通信信號傳輸要求，同時解決了各移動運營商在同一個基站上實現共建、共享的技術難題，有助于工信部提出的電信基礎設施共建共享方針的貫徹實施。本通信基站還具有外形美觀、防盜、占地小、環保節能等優點。

關鍵詞:高速鐵路通信基站共建共享六管通信塔防盜環保節能

隨著我國高速鐵路事業的飛速發展，鐵路沿線必然要建設大批的通信塔。通信塔從功能上可分為2類:第1類是為了滿足鐵路系統為列車運行情況監控與調度的要求而建設的鐵路通信塔;第2類為普通移動通信塔，如移動、聯通及中國電信等移動通信公司各自建設的移動通信塔。

2008年9月，國務院與工業和信息化部聯合下發了《關于推進電信基礎設施共建共享的緊急通知》。通知指出，共建、共享能有效降低網絡建設工程對土地、電力資源的消耗，同時保護了資源和自然景觀，節約大量資金，可解決基站選址難的問題，可以在一定程度上實現節能減排。如果能將上述2種沿鐵路線的通信塔實現共享、共建，不僅便于統一管理，而且可以在事前統一規劃、統一設計標準，最大限度地降低由于通信塔的設計標準及施工制造質量差異導致的倒塔事故風險，避免由此帶來的對高速鐵路安全運行造成的影響。

雖然共建、共享已提出一段時間，但實施仍處于起步階段，目前常見的共享、共建方式僅僅是在已有塔型的基礎上增加平臺和天線支架。由于傳統的移動通信塔在設計階段并未考慮共建、共享需求，在安全性、經濟性、適用性及美觀性等方面都難以讓各方滿意。因此，專門針對共建、共享原則和需求，開發新型的通信基站設計方案是非常具有現實意義的課題，也是工信部共建、共享精神得到徹底貫徹實施的技術保障。

為此，提出一種新型的六邊形通信塔及機房布置方案，不僅適用于三大移動通信運營商之間的基站共建，也適用于鐵路通信信號塔與移動通信塔的共建、共享，尤其適用于布置在高速鐵路沿線。

一、設計原則

1.按照高速鐵路沿線通信鐵塔安全等級要求設計，在滿足自然風荷載、裹冰荷載要求的同時，充分考慮高速列車駛過時，對鐵塔產生的附加風壓影響。

2.由于需要承受共建、共享各方的天線設備自重及產生的橫向風荷載，結構需要采用具有更強承載力的形式，滿足強度要求及使用工藝要求。

3.天線安裝方便，為各使用方提供充分的天線安裝位置選擇。

4.多方設備集中于同一基站，對基站的安全性要求高，可有效防止盜竊和破壞。

5.通過合理設計，達到減小占地面積，節省材料用量，環保節能的效果。

二、方案介紹

新型通信基站包括塔架、井架、機房、防護罩和基礎5部分，如圖1所示。各組成部分的合理設計和相互間的巧妙配合，與傳統基站在設計上有很大區別，具有許多傳統基站所不具備的優點。

塔架由若干個邊寬相同的正六邊形塔段組成，塔段采用鋼管作主柱、角鋼作副桿的組合結構，各塔段間通過法蘭盤連接。底部塔段為便于工作人員進人塔架內部，采用“K”型斜桿布置;中間塔段為便于制造和安裝，均采用交叉斜桿;頂部塔段由于受力較小，可適當減少斜桿層數。塔架邊寬應綜合考慮鐵塔受力和天線安裝間距而確定。塔架上還可根據需求安裝若干環形平臺。

井架位于塔架中心，由若于個邊寬相同的正三邊形節段組成。節段采用圓鋼整體焊接結構，各節段間通過法蘭盤連接，并通過橫隔構件與塔架連接。井架頂部安裝避雷針，并利用自身強度伸出塔架一定高度，從而增加了鐵塔的有效高度和避雷針的防護范圍。井架寬度和副桿布置根據爬塔和饋線的安裝要求設計，使其兼作爬梯和饋線通道。

機房是由內、外墻組成的封閉環形結構，中間形成一個類似于天井的空間。塔架和井架即垂直安裝于該空間內。機房可通過隔墻分割為若干區域，供不同企業使用。機房外墻設防盜門，內墻設防盜門和饋線窗。機房的屋頂面采用中心高、周圍低的結構，利于屋頂散水，同時機房底部也設有排水管，以防止天井內積水。

為防止非工作人員從機房頂部進人，在此處圍繞塔架設置防護罩。利用塔架的支撐作用，防護罩可保證足夠的高度和強度。這樣鐵塔、饋線以及空調室外機等設備均被保護在一個封閉的空間內，從而有效地防止了盜竊、人為破壞和非工作人員私自攀爬現象的發生。

塔架、井架和機房共用同一整板基礎，該基礎在機房內、外墻下設環形加強梁，在塔架柱頭與外墻構造柱間設徑向加強梁，這樣整板基礎具有足夠的剛度。一方面可避免各部分不均勻沉降的發生，另一方面可使機房的自重成為基礎抗傾覆的有利荷載。另外，井架柱頭周圍的底板為鏤空結構，在節省混凝土用量的同時，更便于井架與基礎下的接地網連接。

三、性能分析

1、安全性

從結構承載力方面來看，采用的正六邊形鋼管組合結構，與傳統的角鋼塔、四管塔、三管塔和單管塔相比，抗彎慣性矩、抗扭轉剛度都有大幅提高，整體承載能力明顯加強，能夠抵抗更大的風荷載及高速列車帶來的附加風壓。結構整體的安全邊際增強，而且由于結構的剛性增大，在隨機風荷載下的動力效應降低，結構構件產生疲勞破壞的可能性也隨之降低。

在傳統的通信鐵塔設計中，爬梯、饋線支架以及避雷下引線等附屬設備均懸掛于塔架上，是鐵塔的附加荷載，且這些荷載不對稱，對塔身的受力有不利影響。新方案通過設置自承重的中心井架，可以將這些荷載從塔身上轉移到井架上去，而且中心井架還可以對與其相連的橫隔構件起到豎向支撐作用。這些措施均進一步提高鐵塔的安全性。

由于鐵塔塔架在機房和防護網構成的屏障保護之內，因此避免了因盜竊、人為破壞等因素導致的結構構件受損或缺失而產生的不安全因素。同時，由于外來人員無法進人機房及機房所圍成的天井，通信基站設備，包括空調室外機、饋線及一些附屬設備都得到了有效地保護，保證通信基站平穩、安全的工作。

2、適用性

塔架的正六邊形截面與通信天線的平面分布一致，塔柱之間的距離充分考慮了天線水平間距要求，而且每一根塔柱均垂直于地面，因此在塔架任意高度處均可直接將天線固定在塔柱上，十分方便天線的安裝。

當同一高度各方天線相對集中時，可增設層環狀平臺，這樣在同一高度就具有塔架、平臺以及平臺外伸天線支架三重天線安裝位置，可以滿足安裝多副天線的需求。

由于鐵塔具有更好的承載力和穩定性，還可以滿足微波天線的安裝需求，使基站在發生地震等破壞性災害造成地下光纜斷裂的情況下，可通過微波進行應急通信。

天線數量的增加勢必造成饋線數量的增加，傳統的沿塔梯兩側設置的饋線橫擔，由于挑出長度和承載能力的限制，其安裝饋線的數量有限。而自承重井架的設計，承載能力和饋線安裝位置遠大于傳統的饋線橫擔，工作人員還可通過井架內部爬塔，較傳統的直爬梯更為安全可靠。

3、經濟性

由于采用全塔統一邊寬、不設變坡的外形，其用鋼量理論上較拋物線形或折線形塔略高，但如綜合考慮平臺、天線支架等附屬構件的用鋼量，則總用鋼量反而略低于傳統塔型。

全塔上下邊寬相同，塔柱節段長度相同，斜桿角度與長度也都相同，這種設計十分方便生產企業的備料、制造、運輸和安裝。同時也便于鐵塔設計的標準化和系列化。

鐵塔和機房共用同一基礎，且機房的自重為基礎抗傾覆提供了有利幫助，可大量節省混凝土用量和占地面積。例如，環形機房內徑4m，進深4m，則外徑為12m，即在12mx12m的占地面積下，可得到近100m的使用面積。

環形機房與獨立機房相比，具有更好的保溫性能。機房上的防護罩可采用密閉遮光材料，并適當增加高度，配合機房內外墻開設的通風口，可實現機房內熱空氣自然上升的煙囪效應，從而大大節省空調的用電量。

4、外觀

美觀性較為主觀，可謂仁者見仁，智者見智，難以進行量化的比較，下面僅將新方案的視覺特點加以分析描述。

1.鐵塔設計高寬比較大，塔柱豎直，因此外形簡潔、挺拔。

2.塔身形狀為正六邊形，較三邊形和四邊形鐵塔塔面更多，且所有斜桿的角度和長度均相同，使鐵塔結構顯得更為規律化，有很強的節奏感。

3.天線盡量沿塔柱安裝，饋線集中于中心井架，最大限度地減少了安裝天饋線給塔架帶來的凌亂感。

4.機房和鐵塔成為有機的整體，可充分發揮機房的建筑造型，使其達到傳統基站所不能實現的美學效果。如將機房及防護網按其所在地區代表性的建筑風格設計，鐵塔配色亦可與之相適應。旅客通過基站的造型與風格，就知道自己所在的地區。

通過對新基站方案概念性設計的分析，解決了共建、共享中的技術問題，并提供了許多傳統通信塔所不具備的優點，比如防盜、節約占地、環保節能等。另外，其在建筑美學等方面還有著很大的潛力可供挖掘。