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分布式光纖測(cè)溫技術(shù)在隧道與地鐵交通安全監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究

更新時(shí)間：2026-09-04　點(diǎn)擊量：166

摘要

公路隧道、鐵路隧道、城市地鐵作為重要地下交通基礎(chǔ)設(shè)施，空間相對(duì)封閉，電纜、接觸網(wǎng)過熱及貨物自燃極易誘發(fā)火災(zāi)事故，地下隧道火災(zāi)救援疏散難度大。傳統(tǒng)點(diǎn)式感溫、感煙探測(cè)器，在長(zhǎng)大隧道場(chǎng)景存在監(jiān)測(cè)盲區(qū)、易受軌道交通強(qiáng)電磁環(huán)境干擾，難以實(shí)現(xiàn)全線隱患早期預(yù)警。分布式光纖測(cè)溫（DTS）基于拉曼散射原理，傳感光纜無源，具備長(zhǎng)距離連續(xù)測(cè)溫、抗電磁干擾、精準(zhǔn)定位里程位置的特點(diǎn)，適合隧道、地鐵復(fù)雜運(yùn)行工況。本文介紹DTS系統(tǒng)工作原理；針對(duì)公路隧道、鐵路隧道、城市地鐵等交通安全場(chǎng)景開展應(yīng)用分析；研究光纜敷設(shè)工藝、報(bào)警參數(shù)整定、綜合監(jiān)控平臺(tái)對(duì)接等工程關(guān)鍵技術(shù)。工程實(shí)踐證明，分布式光纖測(cè)溫可以有效識(shí)別隧道地鐵內(nèi)電纜、接觸網(wǎng)過熱隱患，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)前置預(yù)警，對(duì)于提升地下交通基礎(chǔ)設(shè)施本質(zhì)安全具備重要工程意義。

**關(guān)鍵詞：**分布式光纖測(cè)溫；DTS；公路隧道；鐵路隧道；地鐵；軌道交通；隧道火災(zāi)監(jiān)測(cè)；電纜過熱預(yù)警

1 引言

我國(guó)公路、軌道交通高速發(fā)展，已經(jīng)建成數(shù)量龐大的公路隧道、鐵路隧道與城市地鐵網(wǎng)絡(luò)。隧道內(nèi)部空間狹長(zhǎng)封閉，通風(fēng)條件有限，電纜橋架、接觸網(wǎng)、貨運(yùn)車輛均為火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)源。當(dāng)電纜絕緣老化、接觸網(wǎng)故障、車輛貨物自燃產(chǎn)生局部過熱，如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，會(huì)快速發(fā)展為惡性火災(zāi)事故，造成人員傷亡、交通長(zhǎng)時(shí)間中斷。

傳統(tǒng)火災(zāi)探測(cè)裝置以點(diǎn)式感溫、感煙探測(cè)器為主，長(zhǎng)大隧道中探測(cè)器間距大，存在大量探測(cè)盲區(qū)；地鐵、鐵路隧道存在牽引供電電磁干擾，會(huì)影響電子類探測(cè)設(shè)備穩(wěn)定性；煙霧會(huì)受隧道通風(fēng)氣流擾動(dòng)，報(bào)警存在滯后，大多只能在出現(xiàn)明火或者大量煙霧后報(bào)警，很難做到過熱隱患提前預(yù)警。國(guó)內(nèi)隧道、軌道交通相關(guān)安全規(guī)范逐步提高，運(yùn)維模式由事后報(bào)警向著隱患前置預(yù)警轉(zhuǎn)變，長(zhǎng)距離、抗電磁干擾的分布式光纖測(cè)溫技術(shù)得到大量工程落地。本文圍繞DTS原理、交通安全場(chǎng)景應(yīng)用、工程實(shí)施要點(diǎn)展開研究，為隧道地鐵光纖測(cè)溫項(xiàng)目提供技術(shù)參考。

2 系統(tǒng)工作原理

分布式光纖測(cè)溫DTS基于光的拉曼散射效應(yīng)。脈沖激光注入感溫光纜，光纖內(nèi)部產(chǎn)生拉曼散射，反斯托克斯散射光強(qiáng)度對(duì)溫度變化高度敏感。地面解調(diào)主機(jī)采集返回光信號(hào)，通過光強(qiáng)比值解算出光纜沿線每一點(diǎn)溫度；依據(jù)光信號(hào)往返傳播時(shí)間，換算溫度異常點(diǎn)對(duì)應(yīng)的隧道里程樁號(hào)，同時(shí)獲取溫度數(shù)值與故障精確位置。

整套系統(tǒng)主要包含DTS解調(diào)主機(jī)、阻燃鎧裝感溫光纜、光纜懸掛固定組件、報(bào)警輸出模塊、通訊接口。隧道現(xiàn)場(chǎng)只有光纜，無有源電子器件，主機(jī)部署在隧道中控機(jī)房。系統(tǒng)具備溫度閾值、溫升速率雙重報(bào)警，輸出標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，可以接入隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)、地鐵SCADA平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、彈窗告警，聯(lián)動(dòng)視頻、消防排煙設(shè)備。

3 交通安全典型應(yīng)用場(chǎng)景分析

3.1 公路隧道監(jiān)測(cè)

鎧裝感溫光纜沿隧道拱頂、電纜溝敷設(shè)，實(shí)現(xiàn)隧道全線連續(xù)測(cè)溫?？杀O(jiān)測(cè)通行車輛貨物自燃、電纜溝電纜過熱，輸出異常點(diǎn)隧道里程樁號(hào)，提前預(yù)警火情，聯(lián)動(dòng)隧道風(fēng)機(jī)、排煙、消防系統(tǒng)，保障公路隧道通行安全。

3.2 鐵路隧道監(jiān)測(cè)

光纜沿鐵路隧道拱頂、接觸網(wǎng)支架布設(shè)，對(duì)接觸網(wǎng)供電設(shè)備、通信電力電纜進(jìn)行全線溫度監(jiān)測(cè)，識(shí)別接觸網(wǎng)故障發(fā)熱、電纜老化過熱，防范貨運(yùn)列車貨物起火，保障鐵路行車安全。

3.3 城市地鐵監(jiān)測(cè)

光纜布設(shè)于地鐵區(qū)間隧道、車站電纜廊道、變電所電纜夾層，監(jiān)測(cè)動(dòng)力電纜、接觸軌過熱故障，在明火出現(xiàn)前捕捉過熱異常，保障地鐵乘客運(yùn)營(yíng)安全。

3.4 機(jī)場(chǎng)地下交通廊道

機(jī)場(chǎng)地下行車通道、電纜廊道敷設(shè)感溫光纜，監(jiān)測(cè)電纜過熱，保障大型交通樞紐地下空間安全。

4 工程實(shí)施關(guān)鍵技術(shù)

4.1 光纜選型與敷設(shè)工藝

隧道地鐵潮濕、粉塵大，存在鼠咬風(fēng)險(xiǎn)，必須選用阻燃鎧裝感溫光纜，具備抗拉、抗壓、防鼠咬、阻燃特性。隧道拱頂懸掛敷設(shè)采用熱鍍鋅金屬支架、鋼絲繩拉緊器、阻燃扎帶，按照工程規(guī)范設(shè)置支架間距，光纜預(yù)留伸縮余量，適應(yīng)隧道振動(dòng)、沉降變形；電纜溝內(nèi)敷設(shè)增加防護(hù)套管，避免機(jī)械損傷。新建項(xiàng)目同步隨土建施工敷設(shè)；既有線路在不中斷運(yùn)營(yíng)前提下完成技改布設(shè)。

4.2 報(bào)警參數(shù)整定

隧道、地鐵內(nèi)部溫度會(huì)隨季節(jié)變化，列車運(yùn)行、電纜正常工作也會(huì)帶來溫度抬升，不可直接套用固定報(bào)警閾值。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度、設(shè)備正常發(fā)熱工況，現(xiàn)場(chǎng)整定溫度閾值與溫升速率雙重判據(jù)，過濾環(huán)境帶來的正常溫度波動(dòng)，降低系統(tǒng)誤報(bào)警。

4.3 綜合監(jiān)控平臺(tái)對(duì)接

DTS主機(jī)輸出標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，對(duì)接隧道綜合監(jiān)控平臺(tái)或者地鐵SCADA系統(tǒng)，將溫度?里程曲線、報(bào)警樁號(hào)上傳中控，可聯(lián)動(dòng)監(jiān)控?cái)z像頭自動(dòng)調(diào)取報(bào)警點(diǎn)位畫面，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)協(xié)同處置。

4.4 運(yùn)維管理

定期巡檢隧道內(nèi)光纜支架、懸掛點(diǎn)，防止檢修作業(yè)、通行車輛剮蹭光纜；定期開展測(cè)溫精度校驗(yàn)，核查報(bào)警邏輯，保障系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

5 技術(shù)局限性與優(yōu)化方向

DTS系統(tǒng)依靠光纜感知沿線溫度，如果光纜出現(xiàn)斷裂，斷點(diǎn)之后區(qū)段喪失監(jiān)測(cè)能力，施工和運(yùn)維階段必須做好光纜防護(hù)；對(duì)于距離光纜有一定距離的起火熱源，存在溫度傳導(dǎo)延遲。工程實(shí)踐中，DTS系統(tǒng)建議和視頻火災(zāi)探測(cè)、傳統(tǒng)消防設(shè)備互為補(bǔ)充，構(gòu)建隧道地鐵多維度綜合安全監(jiān)測(cè)體系，進(jìn)一步提升火情識(shí)別可靠性。

6 結(jié)論

公路隧道、鐵路隧道、城市地鐵屬于高危地下交通空間，火災(zāi)事故危害巨大，傳統(tǒng)探測(cè)手段難以滿足長(zhǎng)大距離全線早期預(yù)警需求。分布式光纖測(cè)溫DTS系統(tǒng)具備無源抗電磁干擾、長(zhǎng)距離連續(xù)測(cè)溫、精準(zhǔn)定位里程樁號(hào)的技術(shù)特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)隧道地鐵全線過熱隱患提前識(shí)別。在國(guó)內(nèi)大量新建隧道地鐵以及存量交通基礎(chǔ)設(shè)施智能化安全改造項(xiàng)目中，分布式光纖測(cè)溫技術(shù)擁有十分廣闊的應(yīng)用前景。