1、电信 通信设备地震灾害损失快速评估研究 黄维学，臧战胜，汲书强，孙国良，李冬鹏 (保定泰尔通信设备抗震研究所，保定071 051) 摘要地震冲击会对通信设备造成不同程度的破坏，震后抗震救灾工作需要对通信设备的震害损失进行快速评估。 本文通过对汶川地震中通信设备地震灾害损失的数据和资料进行统计与分析，制定了通信设备的震害等级划 分标准，并给出了通信设备的地震易损性模型，建立了通信设备地震灾害损失的评估方法，通过该损失评估 方法可以对通信设备震害损失进行快速评估。 关键词通信设备；破坏等级；地震易损性模型；损失评估 中图分类号P3159 文献标识码A 文章编号1008-5599(2012)12-0
2、073-05 目前国内对道路、桥梁、供水、供气、电力等行业 的地震灾害损失快速评估技术研究有了一定的进展。但 对同是生命线工程的通信系统的灾害损失快速评估还未 进行系统化研究。汶川地震后，灾区的通信系统受到了 严重破坏，通信中断，严重影响了抗震救灾的实施。如 何准确对通信系统的震害损失进行快速科学有效的评估 成为震后通信恢复的基础。本文通过对汶川地震中通信 设备的破坏情况进行分析研究，建立了一个基于以往地 震资料分析对通信设备震害损失进行评估的方法。 通信设备地震灾害损失评估是对地震中通信设备的 受损情况进行估计，是指在地震危险性和设备易损性基 础上以损失金额为目的，对地震震害程度和规模进行评
3、 定。地震灾害损失评估的方法很多，大致有基于历史震 害资料的震害矩阵快速评估方法、基于易损性的快速评 估方法、基于空间信息技术的震害快速评估方法 l。本 收稿日期：201 2-1 11 8 十基金项目：地震行业科研专项经费项目(201 008008)。 文采用基于汶川地震通信设备震害资料的统计分析，得 到通信设备的震害矩阵，并通过此次地震得到的数据建 立对通信设备进行快速评估的方法。 1 汶川地震资料的分析 11汶川地震中通信设备的损失 2008年5月12日我国四川省汶川发生了里氏80 级特大地震，通信网络系统遭受了巨大的破坏，大量的 通信建筑受到影响，很多设备出现退服，线路损坏，导 致通信中
4、断。地震灾害中通信网络暴露出很多问题：电 力供应中断；部分局房抗震强度差；传输网安全性能需 加强；传输通信手段单一；光传输路由保护能力有待进 一步提高。光缆阻断、基站断电、站房坍塌等导致基站 退服，无法提供通信服务。地震造成交换设备和接入网 2012年第12期 73 设备的损坏主要集中在C3级县和县以下的地区。 12对震害资料样本的选取 汶川地震震中最高烈度达11烈度，波及四川、陕 西、甘肃3省，受地震影响的通信设备遍布612烈 度区。此次地震中受灾电信局所38l1个，受灾移动基 站29064个(含小灵通基站)，累计损毁线路24056km， 累计倒杆断杆l17057根。由于通信设备数量大、分布
5、广， 如果采用逐个设备调查的方法，工作量大、调查周期长， 所以选用抽样调查方法 。首先将地震灾区分成若干烈 度区，再分别在各烈度区选择抽样点来进行调查，统计 不同地震烈度区的设备损失情况，然后分别确定烈度区 内不同类型设备各破坏等级的破坏比和破坏原因。 根据国国家地震局测定的5l2汶川地震烈度分布 区划图，确定将灾区范围划分为6、7、8、9、10、1l 共6个烈度区。选取某通信公司破坏最典型和设备震害 资料最详尽的成都、德阳、广元、绵阳4个地区的样本 节点622个作为样本，样本节点覆盖地震灾区的6l1 烈度地区。样本在6个烈度区的分布数量如表1所示。 表1 各烈度区破坏数量 6烈度 7烈度8烈
6、度 9烈度 10烈度 11烈度 44 63 278 l54 48 35 在表1中各烈度区内通信设备的样本不是一致，是 由于6、7烈度设备破坏数量少。而10、11烈度区的区 域小，该区域内通信设备总体数量较少，所以样本偏少。 2通信设备的典型震害和破坏特征 通信设备的种类繁多，结构重量不同、自身抗震性 能不同、加固安装条件不同，所以其破坏形式也多种多 样。通信设备的典型破坏形式有：建筑物倒塌砸坏设备； 浮放设备受地震力移位和倾倒；设备的连接部位损坏， 如自立式通信设备对地安装锚固，架式通信设备的底部、 顶部与地面、安装架的锚固；设备由于震动导致供电短 路烧毁设备；设备结构变形导致设备自身部件的脱
7、落、 脱离或分离；设备走线架损坏导致设备的损坏，震时用 74 来固定走线架的预埋件、吊点、支撑构件的承载力和变 形能力超过极限而致走线架损坏；地震引起的次生地震 灾害导致通信设备的损坏等。 在不同烈度区通信设备的破坏特征不同13j6烈度 区内设备的受损情况最轻，有个别机房倒塌将设备砸毁， 少量机房设备有移位损坏现象。7烈度区内设备受损情 况同6烈度区相比，严重受损设备数量变化不大，设备 变形移位现象增多。8烈度内区设备受损情况数量增加， 各种破坏形式均增多。9烈度区内设备破坏比例增多， 严重损坏和轻微损坏增多。l0烈度区设备破坏数量增多， 轻微破坏和严重破坏增多。l 1烈度区设备破坏数量增多，
8、 严重破坏数量增多，其它破坏比例下降。 3通信设备地震破坏等级划分 31通信设备的破坏等级划分 通信设备的结构型式、材料特性和运行功能等与通 信建筑设施不同。在地震作用下，通信设备即使没有发 生倾倒、结构分离等表象明显的震害，但其功能模块的 损坏、电气性能指标的异常、或其它不能判明的电路损 坏等同样会影响到设备原有的工作能力。通信系统各组 成设备之问相互关联性很高，任 设备出现故障都会影 响到整个通信系统的正常工作，为此，在通信设备的易 损性分析中，应对设备的破坏程度进行划分。本文引入 通信设备破坏等级的概念，即在不同强度的地震作用下， 某种类型的通信设备发生破坏的严重程度。 在对通信设备的破
9、坏等级进行分级划分时，GBT 243362009 生命线工程地震破坏等级划分 标准中根 据设备和建筑物的破坏情况以及需要进行的处置将通信 系统划分为5个等级 J。在对汶川地震资料的分析研究 中，发现各个破坏等级问的界定并不是很明显，而且对 破坏现象的记录描述也不尽相同，如果严格按照国标来 划分破坏等级还需要资料记载的详尽程度和评判人员的 专业素质。本文通过对汶川地震资料的研究分析，参考 生命线工程地震破坏等级划分 和(地震现场工作第4 2012年第1 2期 部分：灾害直接损失评估 给出了通信设备的震害破坏 等级划分标准。 依据对设备现场破坏情况判断以及修复重置的难易 程度和功能丧失的程度，将通
10、信设备的破坏等级划分为 3个等级比较切合实际，如下所述： l级：轻微破坏：通信设备损坏不严重，简单修复 后就能工作正常，部分设备需要更换非功能配件； 2级：中等破坏：遭受地震作用后，部分通信设备 移位、个别模块功能失效，需检修或替换附属构件或零 部件后能恢复正常功能； 3级：严重破坏：遭受地震作用后，通信设备丧失 大部分或全部功能，需要更换绝大多数部件或设备整体 替换才能恢复通信。 32通信设备的破坏损失比 通信设备的震害损失可按照重置造价乘以破坏损失 比来计算。通信设备的破坏损失比按照破坏等级、修复 的难易程度以及修复费用来确定。破坏损失比的确定可 以根据强震后的实际调查资料统计分析得到，但
11、需要大 量的数据支持。另外，在没有震害统计资料时，可以根 据经验得到通信设备震害损失比。通信设备的破坏损失 比取值范围建议如表2所示。 表2通信设备的破坏损失比() 破坏等级 设备类别 轻微破坏 中等破坏 严重破坏 电源 O10 1050 50100 基站 01O 1050 50l00 传输 O10 lO50 501O0 33通信设备的震害矩阵 通过对622个样本设备的分析，得到在各烈度区内 发生不同破坏等级通信设备的数量，然后用各破坏数量 除以设备所在烈度区内的总数量，即得到基于不同烈度 值的通信设备的震害矩阵。震害矩阵的准确度有赖于统 计样本的数量，本文分析使用的样本有限，得到的结果 可能
12、误差较大，将来需增大样本数量来获得更准确的震 害矩阵。通信设备的震害矩阵如表3所示。 表3基于不同烈度值通信设备的震害矩阵 烈度 破坏 轻微 中等 严重 区 数量 6 44 19(245) 14(181) 11(142) 7 63 35(613) 15(262) 13(227) 8 278 78(713) 69(629) 131(1195) 9 l54 16(559) 32(1119) 106(3701) 10 48 2(268) 12(1597) 34(4523) l1 35 5(1009) 9(1814) 21(4235) 34影响通信设备破坏程度的因素 通过对震害资料的整理分析，发现通信
13、设备的破坏 程度跟通信设备所在建筑的破坏情况、当地的地震设防 烈度和通信设备是否采取了抗震加固措施有关。当通信 设备所在建筑为通信公司自建时，由于建筑考虑了地震 等影响因素，建筑的抗震能力良好，里面的设备破坏程 度较低。反之，当通信设备所在建筑为非自建，而是租 赁的其它民用建筑，其抗震能力较弱，建筑内通信设备 破坏程度较高。当地的地震设防烈度也是影响通信设备 破坏程度的因素，随着设防烈度的提高，通信设备的破 坏程度降低。当通信设备采取了抗震加固措施，在地震 中比未采取抗震加固措施的通信设备的破坏程度低。所 以在通信设备的损失评估中引入通信机房性质影响系 数、当地设防烈度影响系数和设备抗震加固影
14、响系数等 3个系数来修正损失评估。 4通信设备的损失评估方法 41一般思路 参照近年来国内外震害损失评估的资料，震害损失 评估普遍采用易损性模型的方法，通过设备结构易损性 分析，建立设备不同烈度下不同破坏等级的设备结构损 失比，然后依照设备的价值和损失比得出评估价值。某 类结构震害损失如下： 震害损失=设备价值设备损失比设备数量 将不同结构不同烈度下不同破坏等级的损失相加即 可得到震害总损失。 2012年第12期 75 EcoM ENG|NEER|NG TEcHN|cs ANo sTANDARD|zAT|oN 42通信设备损失评估方法 在得到地震烈度区划图和设备分布情况后，根据通 信设备的震害
15、矩阵，综合考虑影响通信设备破坏程度的 因素，建立具体预测通信设备受损情况的损失评估模型， 模型公式如下： L=MR D rP (1) 其中， 、 、 、 均为矩阵向量，其意义及 取值如下： ，J：该次地震所评估地区通信设备总损失金额； M：NXN的对角矩阵，矩阵对角数值分别代表该 次地震影响下，不同地震烈度区相应的通信设备总数量； 为该次震害评估跨越的烈度区数目；如取N=6，则有 0 0 0 b 0 0 0 0 0 0 0 0 O 0 0 0 0 0 0 0 0 0 d 0 0 0 e 0 0 0 f 式中a、D、c、d、P、，分别表示611级烈度地 区的通信设备数量(一次地震从震中到远处有不
16、同的地 震烈度带)； 尺：N3的通信设备灾害震害矩阵，从轻微破坏到 严重破坏分为3个破坏等级；故该矩阵的列数恒定为3； 为该评估地区该次震害跨越的烈度区数目；震害矩阵 从以往地震灾害调查中统计数据得来； D：31的矩阵，分别代表3个破坏等级的损失比， r-011 取值参考表2；一D取值例如：l 03 I，3个数字分别代表 10l8 l 3个破坏等级的破坏损失比； ：通信机房性质影响系数(自建系数为1，租赁 为12)； p：当地设防烈度影响系数(设防烈度为6烈度时 为11，7烈度时为10，8烈度时为09，9烈度时为08)； r：设备抗震加固能力影响系数(采取抗震加固为 10，未采取抗震加固的为1
17、2)； 76 P：所评估地区通信设备重置单价；具体数值由该 地经济发展水平及人工材料费用决定。 43通信设备的震害损失评估流程 要对一个震区的通信设备进行震害损失评估，需要 先震区的烈度进行划分，然后输入不同烈度区的设备数 量，确定设备的震害矩阵以及不同破坏等级的损失比， 然后输入设备的影响系数和设备重置单价等到设备的损 失评估模型，及得到通信设备的具体损失金额。通信设 备损失评估流程如图2所示。 输入设备黍蔑单价 输入震 烈度区划 灾 输入各烈度厌设备数 害 。 镩入 信 震害 阵 嚣 估 额 输人破坏损失比 模 型 输入机房性质系数当 地设防烈度系数设备 r 抗震加同系数 图2通信设备受损
18、评估流程 44通信设备损失评估算例 在汶川地震中某市中国移动有基站设备507个，其 中分布在6烈度区24个，分布在7烈度区322个，分 布在8烈度区108个，分布在9烈度区45个，10烈度 区7个，l1烈度区0个。 在这507个基站中租用和自建比例为4：6，折换成 局房性质影响系数为104。该市当地地震设防烈度为 7烈度设防，设防烈度影响系数取10。该市基站设备 没有专门加固，设备抗震能力加固影响系数取10，每 个基站的重置价格为100万元。受损基站设备损失金 额为： 24 0 0 0 0 0 2012年第12期 0 O 0 322 0 0 0 109 0 00245 006l3 007l3
19、00559 00268 01009 0Ol8l 00262 00629 011l9 01597 01814 00l42 00227 0 l 195 0370l 04523 04235 0 O O O 0 0 O 0 i ，。 。 。4 。= 该市基站设备损失总金额为： 48 l077 1378 l569 300 O 48+1077+1378+1569+300=4372万元。 5结论与展望 本文通过对汶川地震后通信设备震害资料的搜集和 整理，得到了通信设备的震害矩阵，建立了对通信设备 震害损失进行快速评估的基本方法，利用该方法能够对 电信工程技术与标准钯i 通信设备震害损失做出快速评估。受资料的
20、详尽程度和 样本的数量限制，通信设备的震害矩阵和影响系数的值 可能误差偏大，应进一步细增大样本数量并细化评估模 型中的参数，尽可能提高对设备损坏情况的严格界定以 使评估结果更加准确。 参考文献 【1】王晓青，丁香，李龙等四川汶川8级大地震灾害损失快速 评估研 J】地震学报，2009，51(5)：205-21 1 22 GBT 1 82084-2005，地震现场工作第4部分：灾害直接损 失评估【sJ 【5】张美晶电力设施震害及危害性快速评估方法研材D哈尔 滨：中国地震局工程力学研究所，2009 4】GBT 24356-2009，生命线工程地震破坏等级划分Is Study on fast eart
21、hquake loss assessment of telecommunication equipments HUANG Wei-xue，ZANG Zhan-sheng，JI Shu-qiang，SUN Guo-liang，LI Dong-peng (Baoding TTLAntiseismic Research Institute ofTelecommunication equipment，Baoding 071051，China) Abstract The telecommunication equipment impacted by earthquake cause various de
22、grees of damage，and the earthquake relief work needs fast earthquake 1OSS assessmentBased on the statistics and analysis of the earthquake loss data and materials，the grade classification of earthquake damage was made，the seismic fragility model was builtand the earthquake lOSS assessment method of
23、the telecommunication equipment was establishedBased on the methodthe earthquake 1OSS of the telecommunication equipment can be assessed rapidly Keywords telecommunication equipment；damage grade；seismic fragility model；loss assessment 一 TriQuint推出经济型放大器产品 1 2月1 1日，技术创新的射频解决方案领导厂商TriQuint半导体公司推出两款封装式低噪声放大器(LNA)增益模块 TQP3M9O35和TQP3M9。38，可在50MHz至4GHz极宽带宽范围内提供经济型的高性能。这两款放大器产品具有极高线性 度和极低噪声的特点，非常适用于高性能GSM、WCDMA、CDMAQLTE_基站应用。除了在无线基础设施中实现高性能之 外，新的TQP3M9035：I-ITQP3M9038还可用于从中继器和塔式安装放大器到通用电路等需要高线性度、宽带低噪声增益模块 的各种系统。 2012年第12期 77
