青榮城際鐵路隧道公網(wǎng)覆蓋工程方案

肖興業(yè)

通常乘坐高速鐵路客運(yùn)專線的旅客其話務(wù)量及數(shù)據(jù)通信量均比一般用戶大，且對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量要求較高。若不對(duì)高速鐵路隧道內(nèi)進(jìn)行公網(wǎng)覆蓋，將導(dǎo)致旅客大部分時(shí)間無(wú)法上網(wǎng)和通話，影響旅客正常通信。青榮城際鐵路隧道公網(wǎng)覆蓋工程，分別由山東移動(dòng)、山東聯(lián)通和山東電信投資建設(shè)，解決了旅客在乘坐高鐵的旅途中手機(jī)信號(hào)不穩(wěn)定、打電話掉話、話音不清晰、上網(wǎng)掉線等一系列問(wèn)題，消除了隧道內(nèi)的覆蓋盲區(qū)，提高了運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和旅客對(duì)高速鐵路的滿意度。為此對(duì)青榮城際鐵路隧道公網(wǎng)覆蓋工程進(jìn)行總結(jié)，以對(duì)其他鐵路公網(wǎng)建設(shè)起借鑒作用。

1 總體建設(shè)思路

青榮城際鐵路起自青島北站，終至威海市榮成站，線路全長(zhǎng)約300km，途經(jīng)15個(gè)車站及線路所，設(shè)計(jì)時(shí)速250km／h。青榮城際鐵路隧道30座，長(zhǎng)度約31km，占線路總長(zhǎng)約10%，分布在煙臺(tái)和威海市境內(nèi)。根據(jù)隧道內(nèi)覆蓋系統(tǒng)數(shù)量，山東移動(dòng)投資建設(shè)13條隧道，共11．18km；山東聯(lián)通投資建設(shè)10條隧道，共10．94km；山東電信投資建設(shè)7條隧道，共8．77km?？傮w建設(shè)思路如下。

1．根據(jù)各運(yùn)營(yíng)商需求，隧道接入移動(dòng)GSM（900MHz ）、 移 動(dòng) TD－LTE（1800MHz＆2600MHz）、聯(lián)通 GSM （1800MHz）、聯(lián) 通 WCDMA （2100MHz）、 電 信 CDMA2000（800MHz），預(yù)留聯(lián)通FDD－LTE （1800MHz）和電信FDD－LTE（1800MHz）系統(tǒng)的接入條件。

2．隧道內(nèi)新設(shè)2條 （上、下行）1－5／8英寸漏纜，掛設(shè)在距軌面2．0m和2．5m的位置，在隧道口用定向天線延伸隧道內(nèi)信號(hào)至隧道外，保證切換順利進(jìn)行。定向天線掛設(shè)在隧道口新設(shè)的桿上，不使用鐵路既有桿塔及隧道壁。

3．利用鐵路沿線既有BBU （基帶處理單元），在隧道口及隧道內(nèi)綜合洞室、通信洞室或電力洞室內(nèi)新設(shè)RRU（射頻拉遠(yuǎn)單元）和POI（多系統(tǒng)合路單元），結(jié)合漏泄同軸電纜方式對(duì)隧道內(nèi)進(jìn)行覆蓋。

4．根據(jù)各系統(tǒng)RRU設(shè)備間距的要求，充分利用隧道口場(chǎng)地和隧道內(nèi)洞室資源，最大限度滿足各系統(tǒng)覆蓋指標(biāo)要求。

5．所有新設(shè)的公網(wǎng)設(shè)備由鐵路電力系統(tǒng)提供電源，新設(shè)電纜需采用低煙、無(wú)鹵、阻燃的電力電纜，敷設(shè)在電力槽道內(nèi)，與既有電力高、低壓電纜采取隔離措施。

6．根據(jù)紅線外BBU帶RRU的數(shù)量，短隧道敷設(shè)48芯光纜，長(zhǎng)隧道及隧道群敷設(shè)144芯光纜，均使用低煙無(wú)鹵、阻燃、防鼠光纜。

7．根據(jù)鏈路預(yù)算結(jié)果，GSM和CDMA系統(tǒng)RRU間距按照1km左右設(shè)計(jì)，TD－LTE、WCDMA和FDD－LTE系統(tǒng)RRU間距按照0．5km左右設(shè)計(jì)。

8．公網(wǎng)各系統(tǒng)開(kāi)通前應(yīng)進(jìn)行電磁環(huán)境測(cè)試，不能對(duì)GSM－R系統(tǒng)形成干擾，測(cè)試結(jié)果應(yīng)滿足GSM－R系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)要求。

2 分工界面

2．1 設(shè)計(jì)分工

鐵路設(shè)計(jì)院根據(jù)運(yùn)營(yíng)商提供的組網(wǎng)設(shè)計(jì)方案，負(fù)責(zé)鐵路紅線內(nèi)系統(tǒng)鏈路預(yù)算、設(shè)備安裝、光纜敷設(shè)及引出、纖芯分配、漏纜掛設(shè)和電力配套等工程的設(shè)計(jì)，包括紅線內(nèi)光纜引出點(diǎn)光交箱位置的設(shè)計(jì)。

各運(yùn)營(yíng)商及其設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)相應(yīng)系統(tǒng)RRU的組網(wǎng)設(shè)計(jì)，各系統(tǒng)切換、容量包括紅線內(nèi)外RRU共小區(qū)、設(shè)備級(jí)聯(lián)、紅線內(nèi)RRU與紅線外BBU的連接關(guān)系等。

2．2 施工分工

根據(jù) 《關(guān)于印發(fā)＜鐵道部與中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司戰(zhàn)略合作框架協(xié)議＞的通知》（辦運(yùn)發(fā) ［2008］184號(hào)）的要求，鐵路紅線內(nèi)的施工均由具備鐵路施工資質(zhì)的鐵路施工單位負(fù)責(zé)，包括紅線內(nèi)光纜甩出至紅線外光交箱附近。紅線外施工單位負(fù)責(zé)在隧道口紅線外設(shè)立光交箱，將紅線內(nèi)甩出的光纜和BBU至紅線內(nèi)RRU的光纜接至紅線外鐵路柵欄旁的光交箱上。

2．3 系統(tǒng)需求指標(biāo)

根據(jù)各運(yùn)營(yíng)商要求，青榮城際鐵路公網(wǎng)覆蓋工程各系統(tǒng)頻段及指標(biāo)如表1所示。

3 鐵路資源現(xiàn)狀

青榮城際鐵路隧道公網(wǎng)覆蓋工程可利用的鐵路資源主要有槽道、桿塔、隧道外場(chǎng)地、隧道內(nèi)洞室、過(guò)軌和隧道壁等。

3．1 槽道

在鐵路兩側(cè)分別有通信槽道和電力槽道，在隧道口及區(qū)間鐵路GSM－R基站、直放站處，有從路基或路塹邊坡引出至通信院落的通信和電力槽道（部分為鋼管）。通信槽道內(nèi)已有1條鐵路貫通光纜，隧道區(qū)域有短段光纜，電力槽道內(nèi)已有10kV貫通電纜。

本工程光纜應(yīng)敷設(shè)在通信槽道內(nèi)，公網(wǎng)電纜應(yīng)敷設(shè)在電力槽道內(nèi)。根據(jù) 《鐵路電力設(shè)計(jì)規(guī)范》，10kV高壓電纜應(yīng)與380V低壓電纜隔離。

表1 青榮城際鐵路公網(wǎng)覆蓋工程各系統(tǒng)頻段及指標(biāo)

鐵路開(kāi)通前，為避免高速列車經(jīng)過(guò)時(shí)引起蓋板晃動(dòng)，槽道蓋板均已用水泥封死。

3．2 桿塔

部分隧道口設(shè)有GSM－R通信鐵塔或12m桿。鐵塔一般具有二層平臺(tái)，鐵路使用最上層平臺(tái)；12m桿只有1副天線抱桿，已掛設(shè)鐵路GSM－R天線。本工程未利用鐵路桿塔資源。

3．3 隧道外場(chǎng)地

部分隧道口設(shè)有鐵路GSM－R基站或直放站院落，院內(nèi)有設(shè)備房屋 （磚房）、箱式變壓器、天線桿塔和視頻桿等設(shè)施。

3．4 隧道內(nèi)洞室

隧道內(nèi)有綜合洞室、通信洞室和電力洞室。

綜合洞室是隧道內(nèi)最多的洞室，一般雙側(cè)間隔250m，單側(cè)間隔500m，用于應(yīng)急避車，無(wú)防護(hù)門，洞室內(nèi)無(wú)設(shè)備，由工務(wù)段負(fù)責(zé)維護(hù)。

通信洞室一般間隔1．5km，洞室內(nèi)設(shè)有GSM－R直放站遠(yuǎn)端機(jī)、配電箱、光纜終端盒和電源環(huán)境監(jiān)控等壁掛設(shè)備，由通信段負(fù)責(zé)維護(hù)。

電力洞室一般間隔3km左右，洞室內(nèi)設(shè)有箱式變壓器，由供電段負(fù)責(zé)維護(hù)。

根據(jù)相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，以上洞室均有公網(wǎng)設(shè)備壁掛的空間，但鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試及開(kāi)通運(yùn)營(yíng)之后，在這些洞室內(nèi)安裝公網(wǎng)設(shè)備需維護(hù)單位同意并派人配合才能施工。

3．5 過(guò)軌

各隧道口和隧道內(nèi)通信洞室、信息防災(zāi)洞室及電力洞室處均預(yù)留過(guò)軌鋼管，可以將線纜從線路一側(cè)引至另一側(cè)。綜合洞室處無(wú)過(guò)軌資源，因此一個(gè)隧道只能使用一側(cè)的綜合洞室。

3．6 隧道壁

一般情況下，高速鐵路隧道壁纜線掛設(shè)如圖1所示。

4 組網(wǎng)方案

本工程采用分布式基站＋漏泄電纜＋定向天線的方式進(jìn)行覆蓋。使用鐵路紅線外的BBU信源。RRU和POI設(shè)置于隧道起點(diǎn)機(jī)房，終點(diǎn)機(jī)房及綜合洞室內(nèi)。RRU向上下行2個(gè)POI分別饋入信號(hào)，POI對(duì)多制式信號(hào)合路后通過(guò)漏纜對(duì)隧道內(nèi)進(jìn)行覆蓋，通過(guò)定向天線對(duì)隧道外進(jìn)行覆蓋。

本工程隧道主要分為短距離隧道、中距離隧道和長(zhǎng)距離隧道?？紤]到隧道空間封閉，冗余信號(hào)較多，且參與合路的系統(tǒng)較多，各制式之間容易造成干擾，因此采用兩條漏泄電纜分為上下行的方式進(jìn)行組網(wǎng)。

4．1 短距離 （小于0．5km）

圖1 高速鐵路隧道內(nèi)纜線掛設(shè)示意圖 （單位：cm）

對(duì)于短距離隧道，隧道內(nèi)無(wú)洞室，不能設(shè)置RRU設(shè)備，只有一端隧道口有機(jī)房。本工程在隧道口通信直放站院子內(nèi)設(shè)置公網(wǎng)設(shè)備，通過(guò)在隧道內(nèi)敷設(shè)漏纜，新設(shè)電桿掛設(shè)一副定向天線，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道及隧道外延伸區(qū)域的覆蓋。在隧道另一端通過(guò)漏纜接天線，延伸隧道內(nèi)信號(hào)的覆蓋。短距離隧道覆蓋如圖2所示。

圖2 短距離隧道覆蓋示意圖

4．2 中距離 （0．5km～1km）

對(duì)于中距離隧道，若隧道二端有鐵路通信院落，在院落內(nèi)設(shè)置公網(wǎng)設(shè)備，在隧道洞室內(nèi)設(shè)置TD－LTE和 WCDMA設(shè)備；若隧道二端無(wú)鐵路通信院落，則在隧道內(nèi)選擇2個(gè)洞室安裝公網(wǎng)設(shè)備。中距離隧道覆蓋如圖3和圖4所示。

4．3 長(zhǎng)距離 （大于1km）

對(duì)于長(zhǎng)距離隧道，一般隧道二端無(wú)鐵路通信院落，按照GSM和CDMA系統(tǒng)RRU間距1km左右，TD－LTE和 WCDMA系統(tǒng)RRU間距0．5km左右的原則，在隧道內(nèi)選擇洞室安裝公網(wǎng)設(shè)備。長(zhǎng)距離隧道覆蓋如圖5所示。

圖3 兩端有鐵路通信院落的中距離隧道覆蓋示意圖

圖4 兩端無(wú)鐵路通信院落的中距離隧道覆蓋示意圖

圖5 長(zhǎng)距離隧道覆蓋示意圖

5 漏纜安裝要求

根據(jù)調(diào)查，高鐵列車車窗下沿距軌面高度為2m左右，車窗上沿距軌面約2．7m?？紤]到TDLTE系統(tǒng)及FDD－LTE系統(tǒng) MIMO技術(shù)需求，2條漏纜之間應(yīng)至少間距0．5m。因此，結(jié)合動(dòng)車組車窗高度和照明電纜高度，本工程2條漏纜分別掛設(shè)在距軌面2．0m和2．5m的高度，漏泄電纜孔指向車窗。公網(wǎng)漏纜與設(shè)備所在洞室在同一側(cè)。

鐵路短隧道，照明電纜掛高為3．2m；長(zhǎng)度大于5km的長(zhǎng)大隧道，照明電纜掛高為2．8m。經(jīng)測(cè)算，公網(wǎng)漏纜距照明電纜0．2m對(duì)漏纜的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)累積影響很小，可不考慮，長(zhǎng)大隧道公網(wǎng)漏纜掛高仍為2．0m和2．5m。

本工程漏泄電纜卡具的形式、安裝間距、防火防盜卡具的安裝應(yīng)滿足鐵路施工的安裝要求。漏泄電纜安裝卡具間距為1m，防火防盜卡具的安裝間距為10m，每個(gè)隧道進(jìn)出口應(yīng)先安裝防火防盜卡具，特殊地段應(yīng)加漏泄電纜固定卡具，卡具應(yīng)安裝牢固。

為避免漏泄同軸電纜因電氣化鐵路電磁感應(yīng)對(duì)設(shè)備及人身造成危險(xiǎn)影響，在每盤漏纜連接設(shè)備前應(yīng)安裝直流隔斷器。

6 總結(jié)

青榮城際鐵路隧道公網(wǎng)覆蓋工程竣工后，解決了旅客在乘坐高鐵的旅途中手機(jī)信號(hào)不穩(wěn)定、打電話掉話、話音不清晰、上網(wǎng)掉線等一系列問(wèn)題，大大提高了旅客對(duì)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的滿意度，在信息化的今天，這點(diǎn)尤為重要。對(duì)隧道進(jìn)行公網(wǎng)覆蓋也滿足了鐵路維護(hù)人員在隧道內(nèi)維護(hù)時(shí)的通信需求，提升了青榮城際鐵路的服務(wù)質(zhì)量，提高了旅客對(duì)高速鐵路的滿意度，成為高速鐵路高質(zhì)量服務(wù)的新名牌。

［1］ 劉建宇．高速鐵路公眾移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋工程特點(diǎn)及實(shí)施建議［J］．移動(dòng)通信，2010（22）：81－84

［2］ 李爭(zhēng)鵬．高速鐵路隧道公眾移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案研究［J］．高速鐵路技術(shù)，2013（8）：57－61

［3］ 劉惠林．公眾移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)隧道覆蓋技術(shù)方案探析［J］．鐵道勘測(cè)與設(shè)計(jì)，2010（4）：102－104

［4］ 李建兵．客運(yùn)專線公網(wǎng)無(wú)線覆蓋系統(tǒng)相關(guān)問(wèn)題分析［J］．鐵道勘測(cè)與設(shè)計(jì)，2010（6）：51－53