合蚌客專接入合肥樞紐GSM-R系統(tǒng)優(yōu)化及運營安全方案

劉 璽

（中鐵上海設(shè)計院集團有限公司，上海 200070）

1 概述

合蚌客專沿蚌淮高速公路跨合徐高速公路、水蚌鐵路、窯河，經(jīng)淮南市，沿淮南鐵路并行，經(jīng)長豐縣，至合肥市，線路大致呈南北走向，全長130.589 km。北連京滬高速鐵路，南接合肥樞紐與合寧、合武鐵路相銜接，是京滬高速鐵路與滬漢蓉快速客運通道間快速連通線，也是京福高速鐵路的重要組成部分。本線鐵路等級為客運專線，正線為雙線，旅客列車速度目標(biāo)值：300 km/h，GSM-R系統(tǒng)作為鐵路綜合數(shù)字移動通信平臺，不僅提供話音業(yè)務(wù)，而且提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并要求滿足最高運營速度為300 km/h條件下移動通信業(yè)務(wù)的需求，以及滿足列車控制系統(tǒng)對傳輸通道的需求。

2 樞紐區(qū)段GSM-R優(yōu)化方案分析

合肥樞紐是合蚌客專的重要組成部分，是本次合蚌客專工程設(shè)計的重點，合肥樞紐設(shè)計及優(yōu)化的成功與否將直接影響合蚌客專及合寧、合武鐵路的運營質(zhì)量。根據(jù)已運營線路基站站址的設(shè)置情況，為保證20 s傳輸無差錯時間并考慮頻率資源的限制，再加上合寧、合武鐵路基站配置較高，頻率復(fù)用度較高，在此類樞紐區(qū)域的頻率分配、小區(qū)規(guī)劃、基站切換設(shè)置成為難題，很容易造成嚴(yán)重的相互干擾、切換混亂。這給合蚌客專的接入造成極大的困難。單獨靠調(diào)整合蚌客專基站已不能完全解決樞紐引入問題，經(jīng)與相關(guān)單位共同研究確定，對合肥樞紐的合寧、合武鐵路相關(guān)基站和直放站的參數(shù)及天線進行統(tǒng)籌優(yōu)化調(diào)整。

2.1 合肥樞紐區(qū)段GSM-R系統(tǒng)優(yōu)化方案

合蚌客專與合寧、合武鐵路并行區(qū)段，線路既有平行又有交叉，線路間距也不盡相同，線路等級也各不相同， GSM-R無線覆蓋和性能指標(biāo)及承載業(yè)務(wù)也各有不同，合蚌客專GSM-R無線覆蓋需傳輸CTCS-3級列控數(shù)據(jù)，采用交織單網(wǎng)冗余覆蓋方案。合寧、合武鐵路GSM-R無線組網(wǎng)為普通單網(wǎng)非冗余覆蓋方案，合蚌客專接入必須對并線段進行統(tǒng)一調(diào)整，優(yōu)化方案，并且盡量利用合寧、合武已建成完成的GSM-R基站站點。合肥樞紐區(qū)段示意如圖1所示，具體無線覆蓋優(yōu)化過程如下。

1）合寧線在既有合肥站通信機械室已設(shè)置1套C3基站，本工程對其擴容，增加1個載頻，配置為C3+1站型；同時在合肥站新通信機械室設(shè)置1套C2+1基站，天饋利用既有基站鐵塔平臺安裝。

2）蚌福聯(lián)絡(luò)線從DK124+800岔出，去往合肥南站。合蚌客專在DK125+350處與合武線交叉，合武線在DK125+350附近設(shè)有1處C2基站，為HFD-THD02基站?？紤]該站位于十字交叉口，位置比較重要，本工程對其擴容，增加1個載頻，配置為C2+1站型；再增加1套C1+1基站，利用既有基站機房進行設(shè)備安裝。既有C2基站往合肥方向已有天線覆蓋，往合蚌客專DK123+400方向增加1副天饋，安裝在既有基站鐵塔上層平臺，C1+1基站設(shè)置4副天饋覆蓋合蚌客專、蚌福聯(lián)絡(luò)線、合武線，安裝在下層平臺。

3）合蚌客專、合寧、合武共用合肥通信站既有BSC，因此本工程不改變既有相關(guān)基站成環(huán)情況，新增基站納入合蚌客?；经h(huán)。故此區(qū)段無跨BSC切換問題，不影響GSM-R網(wǎng)絡(luò)性能。同時根據(jù)避免同頻道干擾、鄰頻道干擾和互調(diào)干擾的原則，利用頻繁復(fù)用的方式，調(diào)整了合蚌客專接入合肥樞紐后的頻點及基站參數(shù)設(shè)置，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化人員需對調(diào)整的基站分別選取測試點，并記錄基站的場強值，調(diào)整基站的天線俯仰角，現(xiàn)場測試場強值變化，并撥打驗證，確?；具\行正常。調(diào)整結(jié)束后需采用路測設(shè)備通過軌檢車對合肥樞紐調(diào)整區(qū)間的場強覆蓋、切換成功率等指標(biāo)進行測試，檢測調(diào)整優(yōu)化是否對合寧、合武線產(chǎn)生影響。圖2為合蚌客專接入合肥樞紐后頻點調(diào)整示意圖。

4）本工程在HFD-THD02基站設(shè)置622 Mbit/s傳輸設(shè)備1套（內(nèi)置32系統(tǒng)DDF，48芯ODF），同時將合蚌客專光纜引入該機房。在該機房設(shè)置的基站設(shè)備、傳輸設(shè)備均利用既有高頻開關(guān)電源（既有高頻開關(guān)電源為180 A，蓄電池為2組300 AH。目前高頻開關(guān)電源實耗15 A?？沼?00 A熔絲4路，63 A空開2路）。在合肥站新設(shè)的基站、傳輸均安裝在合肥新通信機房，新設(shè)250 A高頻開關(guān)電源1套。

5）本工程基站加入合肥通信站既有BSC，對其進行軟、硬件擴容，并做軟件升級，BR8.0升級到BR10.0，以實現(xiàn)合蚌客專載頻備份功能；利用上海核心網(wǎng)滬寧TRAU機柜進行TRAU軟、硬件擴容，增加Ater接口及A接口；對上海MSC擴容，增加到合蚌客專新設(shè)RBC的PRI接口。對上海無線網(wǎng)管OMC-R進行軟件擴容；在合肥西新設(shè)合蚌客專OMC-R復(fù)式終端及直放站網(wǎng)管OMC-T，OMC-T包括服務(wù)器機柜及操作終端。合蚌客專、合肥樞紐GSM-R系統(tǒng)組成如圖3所示。

2.2 樞紐區(qū)段GSM-R系統(tǒng)優(yōu)化方案探討

在進行樞紐區(qū)段方案設(shè)計及優(yōu)化過程中，可以根據(jù)不同的優(yōu)化方法，對GSM-R網(wǎng)絡(luò)進行各種優(yōu)化。

無線覆蓋優(yōu)化：可通過改變接收機的靈敏度、天線方向角、天線增益及設(shè)置相鄰小區(qū)的切換門限電平等參數(shù)來進行覆蓋優(yōu)化。

干擾分析和優(yōu)化：根據(jù)路測數(shù)據(jù)，分析干擾源位置、確定路外運營商是否清頻完畢，檢查頻率配置是否合理、鄰區(qū)關(guān)系、觀察切換/掉話事件等。可以通過調(diào)整基站發(fā)射功率、不連續(xù)發(fā)射(DTX)、跳頻、天線高度、天線下傾、方位角、分集接收等來進行干擾分析和優(yōu)化，降低同頻干擾和鄰頻干擾。

切換性能優(yōu)化：路測時可進行持續(xù)通話測試以檢查切換和鄰區(qū)關(guān)系，在規(guī)劃軟件中可通過檢查覆蓋設(shè)計上的盲點、相鄰小區(qū)關(guān)系、通過基站參數(shù)及天線等方式來進行切換性能優(yōu)化。

3 合肥樞紐GSM-R系統(tǒng)運營安全分析

3.1 合肥通信站BSC設(shè)備現(xiàn)狀概述

本線新設(shè)基站除其中合蚌客專與京滬高鐵并線區(qū)段的蚌埠站二套基站、SZD-BBN26新增的第二套基站、BBN-DY01新增的第二套基站皆接入京滬高鐵南京南BSC，其余均接合寧、合武BSC，目前該BSC設(shè)備設(shè)置在合肥通信樓三樓通信機械室內(nèi)。

合肥通信站BSC設(shè)備負(fù)責(zé)合寧、合武鐵路及合蚌客專各接口的管理，承擔(dān)無線資源和無線參數(shù)的管理，負(fù)責(zé)呼叫建立和信令處理以及小區(qū)中信道的分配。

根據(jù)合肥通信站最新房屋安全鑒定結(jié)果，合肥通信樓機房存在安全隱患，原設(shè)計方案利用合肥通信站既有合寧、合武BSC設(shè)備，根據(jù)合蚌客專及合肥樞紐工程接入需求，對既有設(shè)備進行擴容。在合肥既有通信站設(shè)置Abis接口采集設(shè)備，對BSC與BTS之間Abis接口進行實時監(jiān)測，為網(wǎng)絡(luò)故障分析提供依據(jù)。原方案已不能滿足客運專線安全需求。

基于上述情況，建設(shè)單位組織召開了合肥通信站既有合寧、合武BSC及相關(guān)設(shè)備搬遷研討會，與會各單位達成會議共識，明確將合肥通信站既有合寧、合武BSC搬遷至合肥通信及RBC樓。

由于合肥通信站BSC是已經(jīng)投入運行的設(shè)備，已承載了合寧、合武線GSM-R移動通信網(wǎng)絡(luò)相關(guān)業(yè)務(wù)。搬遷此設(shè)備存在相當(dāng)程度的運營安全壓力，合肥通信站BSC設(shè)備搬遷過程中可能存在的安全運營壓力如下。

1）合肥通信站BSC割接的周期需要幾個天窗點完成，影響已開通運營的合寧、合武鐵路業(yè)務(wù)。

2）編號方案需要更新，MSC/GPRS/BSC/基站/網(wǎng)管的數(shù)據(jù)需要重新制作。

3）合肥通信站BSC搬遷傳輸電路割接工作的調(diào)整相當(dāng)復(fù)雜。

3.2 合肥通信站BSC搬遷技術(shù)方案

基于上述情況，搬遷方案需要遵循對該BSC所承載業(yè)務(wù)影響最小化的原則搬遷，并制定相關(guān)應(yīng)急預(yù)案，確保既有鐵路運營安全。經(jīng)調(diào)查，目前合肥通信站既有BSC設(shè)備合寧、合武線的基站數(shù)量為67套，承載合寧、合武線GSM-R業(yè)務(wù)及合肥、徐州、淮南線橋頭集庫檢業(yè)務(wù)。本線新設(shè)基站數(shù)量為49套，除其中合蚌客專與京滬高鐵并線區(qū)段的基站接入京滬高鐵南京南BSC，其余均接入合肥通信站合寧、合武BSC。合肥通信站合寧、合武BSC具體配置如表1所示。

表1 合寧、合武BSC配置表

具體合肥通信站合寧、合武BSC搬遷過程如下。

1）根據(jù)合蚌客專及合肥樞紐工程聯(lián)調(diào)聯(lián)試時間節(jié)點，先將合肥通信站既有合寧、合武BSC擴容。需對合肥通信樓BSC進行擴容，增加4塊中繼板（STLP），割接入網(wǎng)，并對增加的4塊STLP進行自環(huán)驗證測試，連接BSC至DDF架間的2 M同軸電纜。

2）在合肥通信及RBC樓新設(shè)與合蚌客專接入后合寧、合武BSC相同配置BSC設(shè)備，安裝并調(diào)試好A接口、Asub接口及Abis部分接口的鏈路，確保所有鏈路完好；將合肥通信站既有合寧、合武BSC業(yè)務(wù)割接至新BSC中。

3）因Abis接口采集設(shè)備對BSC與BTS之間Abis接口進行實時監(jiān)測，本工程需要監(jiān)測的2 M口數(shù)量24個。故本次將GSM-R系統(tǒng)Abis接口監(jiān)測設(shè)備一并搬遷。

4）通過擴容合寧2.5 G（中興S385）以及合武2.5 G （中興S385）傳輸設(shè)備的622 M光口板與合肥RBC及通信機房的2.5 G(華為OSN3500)傳輸設(shè)備組成1+1 622 M復(fù)用段保護環(huán)，滿足上述搬遷導(dǎo)致的2 M通道安全、穩(wěn)定的需求。

新入網(wǎng)的BSC數(shù)據(jù)、基站狀態(tài)等，均與原有配置一致，各項業(yè)務(wù)功能也均驗證滿足要求。合肥通信站既有合寧、合武BSC搬遷至合肥通信及RBC樓，保障了合蚌客專和合寧、合武鐵路運營及通信設(shè)備的安全，避免了可能存在的安全隱患。

4 結(jié)論和建議

總而言之，列車在復(fù)雜、特殊區(qū)段的高速運動對作為列控信息承載平臺的GSM-R無線通信系統(tǒng)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。需要對GSM-R系統(tǒng)進行合理的無線規(guī)劃，以保證通信的持續(xù)性和可靠性。

GSM-R系統(tǒng)的場強覆蓋預(yù)測、頻點和容量配置設(shè)計方案的考慮是本系統(tǒng)應(yīng)用效果優(yōu)劣的關(guān)鍵，而新建高鐵引入既有樞紐的覆蓋優(yōu)化、干擾分析優(yōu)化、切換性能優(yōu)化則應(yīng)在建設(shè)初期統(tǒng)一考慮，在工程實施的初步設(shè)計和施工設(shè)計各個階段都應(yīng)予以足夠的重視,這樣才有利于復(fù)雜、特殊區(qū)段后期工程的順利實施,避免沖突或影響系統(tǒng)的指標(biāo)。

同時保證設(shè)備質(zhì)量可靠，運輸安全穩(wěn)定一直是鐵路系統(tǒng)首位工作。為確保高鐵通信設(shè)備的安全，保障已運營線路穩(wěn)定、可靠的安全行車，新建線路接入時需考慮既有線路核心設(shè)備安全運營方面，如有必要，須采取保障運營安全措施。

[1]中華人民共和國鐵道部．鐵路GSM-R系統(tǒng)工程設(shè)計暫行規(guī)定[S]．北京：中國鐵道出版社，2007.

[2]中華人民共和國鐵道部．高速鐵路設(shè)計規(guī)范[S]．北京：中國鐵道出版社，2009.

[3]中華人民共和國鐵道部．列車無線電通信天線類型、基本參數(shù)及測量方法[S]．北京：中國鐵道出版社，1987.

[4]吳克非．中國鐵路GSM-R移動通信系統(tǒng)設(shè)計指南[M]．北京：中國鐵道出版社，2008.