津秦客專與大秦線并線區(qū)段GSM-R無線覆蓋方案研究

劉 淼（北京全路通信信號研究設(shè)計院有限公司，北京 100073）

1 概述

津秦客運專線線路自天津站站外（DK 9+000）起，經(jīng)濱海、濱海北、唐山、灤河、北戴河，引入秦皇島站。貫通方案正線長度為257.4 km。鐵路等級為客運專線，正線數(shù)目為雙線，牽引種類為電力，機車類型為動車組，列車運行方式為自動控制，行車指揮方式為綜合調(diào)度，旅客列車速度目標(biāo)值：350 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),要求滿足最高運營速度350 km/h條件下的移動通信業(yè)務(wù)需求，以及滿足列車控制系統(tǒng)對傳輸通道的需求。

大秦線是我國第一條以開行重載單元式列車為主的雙線電氣化鐵路，是為西煤東運而修建的運煤專用干線鐵路。建國以來其運量逐年增長，2002年運量已達到設(shè)計能力，完成貨物輸送量10 340萬t，實際運量已經(jīng)超過設(shè)計能力。黨的十六大確定了2020年國民經(jīng)濟翻兩番的戰(zhàn)略目標(biāo)，鐵路作為國民經(jīng)濟的大動脈，發(fā)揮著不可替代的重要作用，而大秦線作為中國北方鐵路極其重要的貨運通道，意義更為重要。按照鐵道部高速發(fā)展的總體要求，2003年底大秦線開始兩億噸擴能項目通信系統(tǒng)改造，截至2005年全線建成GSM-R鐵路綜合數(shù)字移動通信系統(tǒng)。2006年大秦線年運量已達到兩億噸，為進一步提高年運量，提高單列載重量，實現(xiàn)兩萬噸重載組合列車。因此結(jié)合機車同步操控功能對GSM-R無線通信系統(tǒng)的要求，2007年進行了大秦線GSM-R基站同站址雙網(wǎng)冗余方案改造，進一步提高系統(tǒng)的可靠性。

2 并線范圍

津秦客運專線與既有大秦線在秦皇島樞紐并線（DK 261—DK 300）其中（改DK 263+801=改DK 293+300短鏈29.498 km），并線區(qū)段約10 km。該區(qū)段津秦客專開行速度為250 km/h，大秦線列車開行速度為80 km/h。津秦線的秦皇島車站（DK 298+900）及存車場、大秦線的秦東上聯(lián)線路所（大秦

劉淼，男，畢業(yè)于蘭州交通大學(xué)，工程師。主要研究方向包括鐵路無線通信及通信系統(tǒng)集成，曾參與鐵路GSM-R數(shù)字移動通信系統(tǒng)預(yù)可行性研究報告、鐵路GSM-R核心網(wǎng)工程中期評估報告、中國鐵通集群網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、鐵路GSM-R核心網(wǎng)工程北京/武漢節(jié)點初步設(shè)計、鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體制、溫福線GSM-R系統(tǒng)集成、向莆線GSM-R系統(tǒng)集成、津秦客專通信集成等項目。曾獲得鐵道部優(yōu)秀質(zhì)量管理小組、中國鐵道學(xué)會鐵道科技二等獎、中國鐵路通信信號股份有限公司工程設(shè)計二等獎等。K 631+948.3）位于該區(qū)段。

由于大秦線屬于運煤重載專線，津秦客專屬于客運專線，而且秦皇島樞紐地區(qū)環(huán)境比較復(fù)雜，給無線通信系統(tǒng)覆蓋本身就帶來了方案設(shè)計的困難，同時對于并線區(qū)段的維修體制尤其需要引起重視。

3 方案設(shè)計

3.1 原設(shè)計方案

大秦線在該并線區(qū)段共設(shè)置5處基站，分別為 ：K 627+174（O3+O3）、K 631+620（O2+O2）、K 635+925（O2+O2）、K 639+910（O2+O2）和秦東改 K 302+400（O2+O2），其中 K 631+620（O2+O2）、K 639+910（O2+O2）和秦東改K 302+400（O2+O2）三處基站為大秦四億噸項目新建基站。

津秦客專在DK 261+950、DK294+300、DK297+450處新設(shè)O2基站，在DK 299+600處新設(shè)O3基站。同時考慮秦皇島站無柱雨棚下無線覆蓋，在站房兩個端臺各設(shè)置一套直放站遠端機。基站設(shè)置位置如圖1所示。

津秦客專與大秦線并線區(qū)段原設(shè)計方案基站如表1所示。

表1 津秦客專與大秦線并線區(qū)段原設(shè)計方案基站

3.2 并線區(qū)段解決方案

并線區(qū)段GSM-R無線覆蓋方式可以采用以下4種方案：同站址雙網(wǎng)方案，利用大秦線基站，接入太原核心網(wǎng)交換機；單網(wǎng)交織布設(shè)基站，基站加密方案，利用津秦客?；荆尤氡本┙粨Q機；單網(wǎng)交織布設(shè)基站，基站加密方案，使用大秦線基站，接入太原交換機；津秦客專、大秦線各自布設(shè)基站，單網(wǎng)交織，各自接入北京或太原交換機。

由于并線區(qū)段基站關(guān)系到北京局所轄津秦客專CTCS-3（簡稱C3）列控系統(tǒng)安全以及太原局所轄大秦線機車同步操控的信息安全，為兼顧津秦客專C3級列控系統(tǒng)穩(wěn)定運用，同時減少大秦線機車同步操控系統(tǒng)的GSM-R無線數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)跨GSM-R交換機切換，并且考慮維修體制、投資、可實施性等因素，因此并線區(qū)段GSM-R無線覆蓋方案采用大秦線基站設(shè)備，以交織并且同站址雙基站方式布點，接入太原核心網(wǎng)交換機。

津秦客專與大秦線并線區(qū)段統(tǒng)一規(guī)劃時，根據(jù)話務(wù)量計算，區(qū)間為2載頻基站，區(qū)間三叉口處為3載頻基站，秦皇島站應(yīng)為4載頻基站。

根據(jù)上述設(shè)計原則，該并線區(qū)段方案作如下調(diào)整。

1）大秦線既有K 627+174基站下行方向的天線改為窄波瓣天線，以減小對津秦客專的頻率干擾；

2）取消原計劃大秦線K 631+620和津秦客專DK 294+300處新建基站，在津秦客專與大秦線交匯處（津秦客專DK 293+800）新設(shè)O2+O2站點，以同站址雙基站方式覆蓋三叉口；

3）在津秦客專DK 295+550處增設(shè)2載頻基站，原津秦客專DK 297+450方案不變；

4）取消原津秦客專DK 299+600處基站，既有大秦線K 635+925處基站可利舊，為保證兩線并行的話務(wù)量及大秦三叉口覆蓋，將其容量調(diào)整為O3+O3；

5）同時為保證基站維修時津秦客專及大秦線業(yè)務(wù)不受影響，在DK 295+550處及DK 297+450處增設(shè)備用基站。具體方案如圖2所示。

由于北京局及太原局需要共同對并線區(qū)段基站進行實時監(jiān)控，需要在北京鐵路局新增并線區(qū)段GSM-R無線子系統(tǒng)遠程網(wǎng)管終端。

津秦客專與大秦線并線區(qū)段解決方案基站如表2所示。

表2 津秦客專與大秦線并線區(qū)段解決方案基站

3.3 傳輸系統(tǒng)設(shè)計

津 秦 DK 293+650、DK 295+550、DK 297+450等3處基站均變更為雙基站設(shè)備，同時各設(shè)置2套傳輸設(shè)備及1套電源設(shè)備。其中在津秦客專DK 293+650處分別新設(shè)津秦客專傳輸及大秦線傳輸設(shè)備各1套、津秦客專電源設(shè)備1套。其余兩處基站新設(shè)津秦客專傳輸設(shè)備1套、電源設(shè)備1套，同時將大秦線K 631+620處2套傳輸設(shè)備分別搬遷至津秦DK 295+550、DK 297+450處作為備用基站傳輸。

按照GSM-R組網(wǎng)需求，津秦DK 293+650、DK295+550、DK 297+450處基站的通道均接入太原局大秦BSC，其中津秦DK293+650、DK295+550、DK297+450處A網(wǎng)基站接入津秦客專傳輸經(jīng)天津至北京后通過北京至太原既有長途傳輸通道接入大秦線A網(wǎng)BSC，三處基站B網(wǎng)備用基站在秦皇島站直接經(jīng)秦皇島站北信號樓大秦通信機械室納入大秦線B網(wǎng)BSC。

4 并線區(qū)段GSM-R網(wǎng)絡(luò)實施建議

本次設(shè)計方案的調(diào)整源于目前GSM-R頻點數(shù)量無法滿足津秦、大秦兩線在并線區(qū)段單獨規(guī)劃要求。根據(jù)設(shè)計方案，大秦線K 631+620處基站需要取消，并把該處基站及傳輸設(shè)備搬遷至津秦客專DK 295+550、DK 297+450處。

根據(jù)上述設(shè)計方案及考慮到津秦客專聯(lián)調(diào)聯(lián)試時不能影響大秦線正常運行的要求，建議實施方案按照如下步驟進行。

1）完成DK 293+800主備基站、DK 295+550主用基站、DK 297+450主用基站硬件安裝。

2）完成大秦BSC license擴容，擴容K635+925為O3站點。

3）配置并調(diào)測DK293+800主備基站、DK295+550主用基站、DK 297+450主用基站。

4）更換K 627+174備用基站天線為窄波瓣天線。

5）閉塞K 631+620；切換K 627+174備用基站為主用，打開DK 293+800主備基站、DK 295+550主用基站、DK 297+450主用基站，修改鄰區(qū)關(guān)系及頻點，進行測試優(yōu)化。

6）測試結(jié)果如果達到開通要求，實施完成。如果未達到則解閉塞K 631+620，K 627+174備用基站切換回備用，閉塞DK 293+800主備基站、DK 295+550主用基站、DK 297+450主用基站，恢復(fù)原有鄰區(qū)關(guān)系數(shù)據(jù)及頻點。待下一天窗點重復(fù)進行第五步，直至測試結(jié)果達標(biāo)。

7）將K 631+620主備基站設(shè)備分別物理搬遷至DK 295+550、DK 297+450作為備用站點設(shè)備安裝調(diào)試；更換K 627+174主用基站天線為窄波瓣天線。

8）交替進行，交織測試，熱備份測試，冷備份測試。

5 其他問題的說明

5.1 QoS指標(biāo)

由于并線區(qū)段津秦客專DK261+750與DK293+800基站需要進行跨MSC切換，且兩個MSC分別為華為及諾西產(chǎn)品，需要進一步驗證連接建立時延、連接建立失敗概率、傳輸無差錯時間等指標(biāo)能否滿足設(shè)計要求。

5.2 編號方案

本方案并線區(qū)段新設(shè)基站設(shè)備均接入太原MSC，按太原局歸屬原則編號。

由于目前大秦列調(diào)組呼號已按編號計劃設(shè)置為1 200、1 300，為保證并線區(qū)段列調(diào)組呼互不干擾，津秦客專組呼號建議采用新的設(shè)置方式。

兩線緊急呼叫組呼號一致（299），故并線區(qū)段緊急呼叫發(fā)起時，可同時建立兩線緊急呼叫通話組。

5.3 維修體制

由于并線區(qū)段的基站、傳輸、電源及機房等設(shè)備及設(shè)施歸北京局和太原局管轄，因此需要北京局與太原局共同協(xié)商其維護模式。

6 結(jié)束語

津秦客專與大秦線并線區(qū)段C3列控系統(tǒng)及機車同步操控系統(tǒng)的信息安全對GSM-R無線通信系統(tǒng)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，因此需要對GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進行合理的規(guī)劃，以保證通信的可靠性。

GSM-R無線通信系統(tǒng)的場強覆蓋預(yù)測、頻點分配和容量配置設(shè)計是本方案應(yīng)用效果的關(guān)鍵。同時切換參數(shù)及鄰區(qū)關(guān)系等參數(shù)的設(shè)置在工程實施階段應(yīng)給予高度重視，避免影響后期GSM-R系統(tǒng)的優(yōu)化。

[1]鐵運函[2011]707號 關(guān)于津秦客專與大秦共線區(qū)段GSM-R無線覆蓋調(diào)整方案的批復(fù)[S].

[2] TB10621-2009 高速鐵路設(shè)計規(guī)范(試行)[S].