全向信标／测距仪台建设要点

全向信标／测距仪台建设要点根据民航导航发展趋势，全相信标/测距仪导航台在航路上将作为PBN程序的陆基设施［1］，同时作为进离场程序的一环，在将来一段时间内全向信标/测距仪导航台仍然是重要的导航设施。全向信标/测距仪导航台的基本构成都较为类似，但由于设置地点、当地环境的差异，又体现出设计的多样化。在参与导航台建设的过程中，提炼其中通用的部分，归纳全向信标/测距仪导航台在设计、施工过程中需考虑的要素，从新建导航台、旧导航台更新改造两种情况分析建设过程中一些关键的节点和注意事项。标签：无线电导航；导航台；设计；施工国内民航业正处于加速发展阶段，随着技术的革新，航空器导航方式随之增加。在目前的航空技术背景下，无线电导航是一种具有高可靠性和高精度的导航方式。多普勒甚高频全向信标（DVOR）是一种得到国际公认的高精度近程相位测角导航系统，通过与机载接收机和测距仪（DME）的配合，测定航空器的磁方位角和航空器与导航台之间的距离。全向信标/测距仪台一般分为在航路（线）上为航空器提供飞行引导信息的航路导航台和在进近区域为飞行的航空器提供引导信息的近场导航台。随着航线的拓展、机场的新建和改扩建，对导航台的需求随之增长。导航台的建设具有一定的同一性，有对其进行建设标准化的价值。本文将从新建全向信标/测距仪导航台和全向信标/测距仪导航台原址更新两个角度阐述具有一般性的建设过程和建设要点，并着重挑选部分重要节点和注意事项展开讨论。一、建设过程简介新建/更新全向信标/测距仪导航台，主要包括前期（需求、选址、规划）阶段、设计阶段、施工阶段和验收阶段。前期阶段包括可研编制、台站选址及征地、初步设计及概算编制、台址频率申报及批复、设备招标采购等，其中更新全向信标/测距仪导航台的选址分为原址更新和异址更新；设计阶段包括飞行程序设计、施工图设计等；施工阶段包括确定施工单位、土建施工、导航设备配套设施施工和导航设备安装等；验收阶段包括飞行校验、初步验收、竣工验收、行业验收及地方专项验收等。二、建设各阶段工作要点归纳一）前期阶段根据全向信标甚高频信号特点，台站周边环境建筑物、山体、成片的树木和高压输电线会产生反射信号，影响机载设备接收信号的质量。以多普勒全向信标天线基础中心为基准点，以天线反射网平面为基准面，半径100米以内不应有超出基准面高度的公路、建筑物、堤坝、山丘等障碍物；半径200米至300米内的障碍物相对于基准面的垂直张角应不超过1.5°，水平张角应不超过10°；半径300米以外的障碍物相对于基准面的垂直张角应不超过2.5°。［2］除此之外，导航台台址还应符合GB6364《航空无线电导航台站电磁环境要求》及MH/T4003《航空无线电导航台和空中交通管制雷达站设置场地规范》的相关要求，根据飞行程序设置，在飞行程序使用的方向范围内应严格控制障碍物高度或通过选择其他台址避开障碍物，在飞行程序不适用的方向有超高障碍物且没有其他可选台址的情况下，可酌情考虑降低场地要求，但需要经过技术论证后才能确定台址。［3］设置在山上的导航台由于信号反射需要，一般设置在地势相对较高的山顶。对山顶进行場地平整后，设计反射网平台高度时需要根据场地平整后标高而不是山顶原有标高进行设计，同时考虑周边山峰高度、高压输电铁塔高度和距离、周边树林品种和预计生长高度。设置在城镇或近郊的导航台由于靠近生活区域，周边地形更加复杂，除了对周边地形目前的情况进行掌握，应提前与地方规划部门沟通，了解台址附近的规划情况。如果规划中导航台附近有高层建筑规划，应考虑提高反射网平台高度和加大反射网直径，避免周边建筑物对信号的影响；难以避免的，建议另选台址。（二）设计阶段1、反射网平台反射网平台一般为钢筋混凝土结构，近年钢结构平台也逐步开始应用。一般来说，平台直径越大，对信号反射越有利［4］，但考虑到台站占地面积及造价，直径一般以30-40米为宜。若台站位于山顶，场地面积较小且台站周边为陡坡，计算反射网平台直径时，应将反射网平台与陡坡山体组成的整体作为反射网距地面的总高度，设计相匹配的反射网平台直径，降低周边地形对信号的影响。在国外的某些应用案例中，采用山顶平整后的地坪作为反射面，将全向信标设备的发射天线安装在地坪上，设备机房下沉到地下一层，这种方式能够为全向信标信号提供足够大的反射面，可供参考。2、机房及设备布置目前设计的导航台反射网平台高度一般为5米以上，反射网平台下方建设钢筋混凝土机房或安装一体成型方舱作为设备机房，根据台站条件，建设高低压配电间、柴油发电机房、值班用房等建筑。机房内主要配置DVOR设备、DME设备、传输设备、不间断电源设备及各种监控设备，配套安装机房空调、气体消防设备等。DVOR天线分配单元应尽可能配置在反射网平台中心点投影附近，方便边带天线和中央天线馈线接入；机房空调配置数量和风口方向应满足机房环境温度要求，并形成良好的冷热循环风道；机房内强、弱电线缆应敷设在桥架内，并满足强弱线缆间隔等安装要求。不间断设备和电池柜等荷重较大设备所在机房应考虑承重需求。根据目前国内航空安全保障形势和要求，配置至少一路市电供电，配置两台主备运行的柴油发电机组作为备份电源，相关供电设备安装在高低压配电间和柴油发电机房内。在设计过程中应及时与当地供电部门沟通，掌握供电部门对供电设备配置的要求和备案手续要求，以便顺利通过供电部门验收，及时为台站通电。3、监控天线安装位置DVOR信号监控天线一般安装在距反射网平台中心点直线距离80至120米之间的位置，尽可能安装在台站内；对于反射网平台直径较大（40米及以上）或受空间所限的台站，可以考虑安装在反射网平台上。4、导航设备安装预留预埋需求根据工序，土建工程先于安装工程施工，设备安装相关的馈线开孔、金属构件埋设等内容如果能在土建施工过程中一并进行，可以避免重复开挖和材料浪费，同时可以大大减少管理协调工作量，缩短施工工期。（1）建筑结构在施工图设计阶段，安装工程相关专业需根据设备选型和设备技术资料提出预留预埋需求，并向土建专业提供相关参数和资料，土建专业在土建施工图中体现相关工程量。列举部分预留预埋工作量如下：反射网平台边带天线基础、中央天线基础、DME天线基础和避雷针基础。考虑到抗风能力和工序，建议由反射网平台施工单位一次性浇筑完成，其中DME天线基础和避雷针基础位于边带天线外侧，理想情况下其基础顶部应与反射网平台持平。必须指出的是，如果基础中预埋金属构件是由设备供应商提供或设备安装单位制作，需在土建施工单位浇筑前完成制作并送达施工现场。由于边带天线对角度的精确要求，基础浇筑前应采用精度达到要求并经校准的仪表进行定位。反射网平台圈梁预留径向管孔，平台楼板预留垂直管孔，用于DVOR中央天线、边带天线和DME天线馈线引入机房。对于钢结构平台，天线基础按设备厂家提供的支撑杆法兰盘尺寸制作基础，并与钢结构平台可靠焊接。对于采用一体式方舱作为机房的施工方案，机房内预留孔洞、线缆桥架宜在方舱工厂同时制作，并做好防水措施，整体运输到施工现场。到達施工现场和开始安装前，应再次检查方舱完好性。高低压配电间应根据高低压柜尺寸设计电缆沟宽度，并在电缆沟边缘根据安装位置预埋槽钢，以便配电柜安装就位。（2）防雷接地由于设备机房机柜和反射网平台天线需要就近接地，且接地网需要与建筑钢筋连接，以下工序建议在建筑结构浇筑前进行：反射网平台边带天线基础，中央天线基础和DME天线基础旁需从平台面筋引出一段钢筋，用于设备接地。为满足机房防雷的要求，在机房浇筑内结构柱前根据设计图纸制作六面法拉第笼，并与机房柱绑扎钢筋相连，如果机房采用金属门窗，需要与金属门窗外框焊接。反射网平台支撑结构柱、机房内结构柱中的绑扎钢筋需预留钢筋或接地扁铜（钢）作为设备防雷接地网连接点，以完成浇筑和外饰后外露10厘米左右为宜。（3）供电、通信线缆根据《建筑防雷设计规范》和《计算机机房防雷设计规范》，供电电缆应由地下进入机房，供电电缆和弱电电缆应避免并排敷设。供电电缆、通信线缆进入机房处应预留镀锌钢管，如有条件，宜设置手井以便以后维护作业。根据配电柜和设备机柜布置和桥架路由，在线缆穿越楼板处预留桥架开孔或线缆套管。（三）施工阶段1、外部条件开工前首先要保证进入施工现场的道路和临时用电。进台施工便道建议与将来正式使用道路的路径统一考虑。对于山上的台站，道路坡度和转弯半径设置需考虑大型运输车辆爬坡能力和转弯半径，道路两侧根据侧坡高度差和土质采取支护或护坡等防滑坡措施。临时用电应在调查附近用电负荷情况的前提下就近接电，接入前应按照申请临时用电的相关手续报批，获准后再进行接线，变更用电、停止用电前应通知供电部门，获准后实施。2、进度配合土建工程安排施工顺序时应优先建设反射网平台、设备机房和供配电用房等运行相关建筑，以求提早设备安装单位进场时间，缩短整体工期。如果反射网平台投影下方接地体由土建施工单位以外的其他单位实施，土建施工单位完成反射网平台施工后，需尽快拆除脚手架，便于接地体施工；更优的做法是接地体与土建工程±0以下工程内容同步施工，减少反复开挖的工程量。供配电用房中柴油发电机房预留柴油发电机组入口，根据现场情况可采取吊装或水平运输的就位方式，如果柴油发电机组到货时间较早，可采用先吊装就位后封顶的方式；如果柴油发电机组到货时间较晚，可采用暂不安装大门或保留运输入口，就位后安装大门或封堵墙壁的方式。高压配电柜、变压器、低压配电柜等设备应按照从里到外的安装就位顺序安排到货，如果难以按照此顺序，则应预留后续到货设备运输通道及安装作业空间。三、导航台原址更新特点（一）停机计划由于是原址更新，必然会涉及暂停在用设备的服务，在申请停机前，建设单位和运行单位需考虑以下问：本台涉及的飞行程序是否有后备程序，以及其可用性和可靠性；对停用导航台后的安全风险点进行梳理，并提供具有针对性的保障措施，以及停用前后人力、配套设备等资源的调整方案；停机时长，根据各施工单位提供的施工进度计划，统筹考虑整体工期，必要时可采取交叉施工，尽可能缩短导航设备退出服务的时间。根据以上要点编写停机方案，上报上级安全管理部门和设备运行管理部门，涉及飞行程序调整的还需办理航行资料变更手续，经审批后实施。（二）利旧设备与新设备的兼容性台站内可能存在部分运行情况良好或新近启用的设备，属于不需要更新的设备，且是台站运行必不可少的一部分。设备更新采购时需要考虑与不需要更新设备的兼容性，如利旧柴油发电机与新购柴油发电机需要组成主备切换或并机系统时，控制器需满足信号接入和动作逻辑要求；新设备需接入原有的机房监控系统时，新设备需提供适用的通信接口和通信协议。（三）原有建筑是否符合新的规范要求需要更新导航设备的导航台，一般已服务十年以上，在这过程中建筑、机房、防雷接地等规范可能会有更新或启用新的规范，在前期阶段应根据目前适用的规范要求，对原有建筑物和配套设施提出改造要求，并体现在项目内容中。四、工程质量考核施工单位、监理单位和建设单位都应在施工过程中严格把控施工质量，建立质量控制，在关键工序设置质量观测点，在过程验收和竣工验收中应针对以下方面进行检查：（一）隐蔽工程验收和质量过程控制对于防雷接地网、强弱电线缆埋管等分部分项工程，在后续工序完成后很难进行检查，或者检查所需成本较大，因此在下道工序前应对将会隐蔽的工序进行检查，并做好图片和测量结果记录。在过程验收中不合格的工序应及时采取返工或修理等整改措施，经再次检查合格后才允许进行下道工序。（二）导航设备及配套设备功能的实现配套设备完成现场安装及调试后，应按照投入运行的条件进行现场测试，需与其他设备进行配合使用的还需进行联动测试，测试中应模拟各种不正常情况下设备投切动作和运行状态。导航设备应按飞行程序进行投产飞行校验。五、应用目标通过以上的总结归纳，对导航台建设过程进行了阐述，对其中的注意事项作了提点，目的在于能根据具体项目的具体情况，在建设前期和建设过程中提前考虑可能出现的问题，保证施工进度，令新建台能及时开放使用，更新台用最短的时间完成更新改造，减少对运行保障的影响。参考文献：蔡清毅.基于性能导航PBN技术介绍[J].空中交通管理，2011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