魚(yú)卡至一里坪鐵路通信網(wǎng)組網(wǎng)方案研究

倪曉(中鐵二院西北勘察設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，甘肅　蘭州　730000）

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魚(yú)卡至一里坪鐵路通信網(wǎng)組網(wǎng)方案研究

倪曉
(中鐵二院西北勘察設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，甘肅蘭州730000）

摘要：通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮適應(yīng)本工程鐵路建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)營(yíng)管理體制布局的需要，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足安全可靠、靈活高效、便于管理維護(hù)和經(jīng)濟(jì)適用的原則。并且遵循統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、合理布局、互連互通、資源共享的原則為運(yùn)輸生產(chǎn)需要，提供話(huà)音、數(shù)據(jù)、圖像等各種信息的通信業(yè)務(wù)。

關(guān)鍵詞：通信網(wǎng)；傳輸系統(tǒng)；移動(dòng)通信系統(tǒng)；無(wú)線(xiàn)列調(diào)；CSM-R

通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)適應(yīng)本線(xiàn)運(yùn)輸組織和維護(hù)管理體制的要求，為運(yùn)輸指揮和經(jīng)營(yíng)管理提供穩(wěn)定、可靠、暢通、質(zhì)優(yōu)的通信手段，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源和多種傳輸手段，滿(mǎn)足調(diào)度指揮、工務(wù)通信、信息傳輸、列車(chē)運(yùn)行控制的需要，為運(yùn)輸調(diào)度、信號(hào)系統(tǒng)、信息系統(tǒng)等提供基礎(chǔ)通信平臺(tái)；應(yīng)按照遠(yuǎn)程監(jiān)控、集中維護(hù)管理、逐步實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)通信網(wǎng)全程全網(wǎng)需要，做到系統(tǒng)完整配套，并合理利用既有通信資源，與既有鐵路通信網(wǎng)互聯(lián)互通。并且充分考慮與相鄰線(xiàn)通信系統(tǒng)的一致性。

1　本線(xiàn)及相鄰線(xiàn)工程概況

1.1本線(xiàn)地理位置及車(chē)站

新建地方鐵路魚(yú)卡（紅柳）至一里坪線(xiàn)位于青海省海西州大柴旦行委。線(xiàn)路東起在建敦格鐵路的魚(yú)卡車(chē)站（DK396+250），利用敦格鐵路至紅柳站（DK364+750），于紅柳站接軌。全線(xiàn)共設(shè)馬海南、水鴨子墩、伊克雅烏、一里坪四個(gè)車(chē)站，其中伊克雅烏為預(yù)留車(chē)站，路基工程約占全線(xiàn)的94.34%,橋梁長(zhǎng)度為5.55km,約占線(xiàn)路長(zhǎng)度的5.66%，正線(xiàn)長(zhǎng)度98.053km，見(jiàn)表1。

表1　開(kāi)站表

1.2相鄰線(xiàn)主要通信設(shè)備及線(xiàn)路概況

本線(xiàn)接軌于敦格鐵路紅柳車(chē)站。從區(qū)域路網(wǎng)分析，本線(xiàn)相鄰線(xiàn)主要有敦格鐵路、蘭新線(xiàn)、青藏鐵路等，見(jiàn)表2。

表2　通信設(shè)備數(shù)據(jù)

2　通信網(wǎng)構(gòu)成方案比較分析

2.1通信業(yè)務(wù)需求分析

根據(jù)本線(xiàn)通信業(yè)務(wù)的需求，本線(xiàn)通信網(wǎng)主要承載實(shí)時(shí)性、安全性要求較高的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)以及TDM專(zhuān)線(xiàn)等業(yè)務(wù)，接口類(lèi)型主要為2Mb/s或2Mb/s以下（自動(dòng)電話(huà)、2B+D、低速數(shù)據(jù)、2/4線(xiàn)音頻等）。

2.2通信網(wǎng)構(gòu)成方案比較

傳輸系統(tǒng)主要承載接入網(wǎng)、調(diào)度通信系統(tǒng)、電源及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、信號(hào)、電力等業(yè)務(wù)，并實(shí)現(xiàn)與其它線(xiàn)傳輸系統(tǒng)的互聯(lián)互通。

根據(jù)本線(xiàn)在鐵路通信網(wǎng)中的地理位置，及相鄰在建敦格線(xiàn)通信系統(tǒng)方案，本線(xiàn)通信傳輸系統(tǒng)可采用以下兩個(gè)方案解決。

方案一：與在建敦格線(xiàn)傳輸系統(tǒng)構(gòu)成方式一致，由干線(xiàn)層和接入層兩層傳輸系統(tǒng)構(gòu)成。即在既有站紅柳站新增SDH2.5Gb/s設(shè)備，水鴨子墩、一里坪站設(shè)置SDH2.5Gb/s設(shè)備，組成紅柳至一里坪SDH2.5Gb/s（1+1）MSP干線(xiàn)層傳輸系統(tǒng)，并將紅柳站新增SDH2.5Gb/s設(shè)備納入敦格線(xiàn)既有干線(xiàn)層傳輸系統(tǒng)。各中間站、光纖直放站設(shè)置的SDH 622Mb/sADM設(shè)備，組成STM-4（1+1）MSP接入層傳輸系統(tǒng)。

本方案與紅柳站新設(shè)SDH2.5Gb/s設(shè)備需納入敦格線(xiàn)干線(xiàn)層傳輸系統(tǒng)，施工時(shí)需對(duì)敦格線(xiàn)干線(xiàn)層傳輸系統(tǒng)做適當(dāng)調(diào)整。

方案二：新設(shè)接入層傳輸系統(tǒng)，紅柳站及沿線(xiàn)

各車(chē)站、電力配電所、牽引變電所設(shè)SDH 622Mb/sADM設(shè)備組成STM-4（1+1）MSP接入層傳輸系統(tǒng)。

本方案較方案一投資省約100萬(wàn)左右，對(duì)在建線(xiàn)影響小，而且容量能滿(mǎn)足本次工程需求，并且與接軌站傳輸方式相同。

綜合兩個(gè)組網(wǎng)方案的利弊，本次設(shè)計(jì)推薦采用方案二。

3　移動(dòng)通信系統(tǒng)方案比較分析

魚(yú)卡至一里坪線(xiàn)位于柴達(dá)木盆地西北部，穿越雅丹地貌無(wú)人區(qū)，全線(xiàn)大部分地段無(wú)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。為保障列車(chē)運(yùn)行安全，移動(dòng)通信系統(tǒng)在工程中至關(guān)重要。移動(dòng)通信在鐵路通信中的作用是提供一個(gè)可靠的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)平臺(tái)通信，通過(guò)無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)將控制命令直接傳輸給列車(chē)駕駛員。并為鐵路工作人員、調(diào)度人員、駕駛員及維護(hù)人員等提供直接可靠的通信服務(wù)。

3.1方案選擇

方案一：移動(dòng)通信采用GSM-R數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)，完成列車(chē)無(wú)線(xiàn)列調(diào)通信，區(qū)間、站場(chǎng)移動(dòng)通信，應(yīng)急語(yǔ)音通信，列車(chē)無(wú)線(xiàn)車(chē)次號(hào)校核信息傳送，調(diào)度命令信息無(wú)線(xiàn)傳送。沿線(xiàn)車(chē)站及區(qū)間設(shè)置GSM-R基站構(gòu)成鏈狀通信網(wǎng)，基站控制器與基站之間利用2M通道環(huán)形連接。區(qū)間弱場(chǎng)區(qū)采用光纖直放站加泄漏電纜或天線(xiàn)方式。GSM-R系統(tǒng)在滿(mǎn)足95%時(shí)間地點(diǎn)概率情況下，接收電平標(biāo)準(zhǔn)不小于-98dBm，基站間場(chǎng)強(qiáng)覆蓋重疊距離按機(jī)車(chē)10S內(nèi)運(yùn)行的距離考慮。一里坪站設(shè)一套無(wú)線(xiàn)數(shù)字平面調(diào)車(chē)系統(tǒng)，用于調(diào)機(jī)的調(diào)車(chē)作業(yè)。每個(gè)車(chē)站設(shè)置為車(chē)站基站，區(qū)間每7公里設(shè)置一處基站，每3～5個(gè)基站形成一個(gè)基站環(huán)接入敦格線(xiàn)既有BSC。

方案二：本線(xiàn)無(wú)線(xiàn)列調(diào)采用450MHz B制式無(wú)線(xiàn)列調(diào)通信系統(tǒng)。區(qū)間弱場(chǎng)區(qū)通信采用光纖直放站或者區(qū)間中繼臺(tái)方式解決。系統(tǒng)主要由調(diào)度總機(jī)、監(jiān)測(cè)總機(jī)、監(jiān)測(cè)分機(jī)、車(chē)站電臺(tái)、車(chē)次號(hào)解碼器、車(chē)站轉(zhuǎn)接器、光纖直放站網(wǎng)管、機(jī)車(chē)電臺(tái)和便攜電臺(tái)等設(shè)備構(gòu)成。調(diào)度指揮納入西寧調(diào)度所，本線(xiàn)新設(shè)無(wú)線(xiàn)列調(diào)系統(tǒng)，由西寧調(diào)度所對(duì)該線(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)一管理，增設(shè)調(diào)度臺(tái)1臺(tái)。系統(tǒng)采用有、無(wú)線(xiàn)相結(jié)合的方式，調(diào)度總機(jī)和車(chē)站電臺(tái)之間采用傳輸子系統(tǒng)中提供的2M通道連接。西寧調(diào)度所新設(shè)監(jiān)測(cè)總機(jī)，工區(qū)新設(shè)監(jiān)測(cè)分機(jī)。一里坪站設(shè)一套無(wú)線(xiàn)數(shù)字平面調(diào)車(chē)系統(tǒng)。

目前，適合本工程450MHz B制式無(wú)線(xiàn)列調(diào)通信系統(tǒng)弱場(chǎng)區(qū)覆蓋方案主要有區(qū)間中繼臺(tái)、光纖直放站兩種。這兩種方案的比較見(jiàn)表3。

表3　系統(tǒng)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)照表

綜合上述系統(tǒng)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選分析以及與既有線(xiàn)兼容，450MHz B制式無(wú)線(xiàn)列調(diào)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案弱場(chǎng)區(qū)推薦采用光纖直放站，即采用450M B制式系統(tǒng)，弱場(chǎng)區(qū)采用光纖直放站方式解決覆蓋問(wèn)題。

方案比選：GSM-R系統(tǒng)區(qū)間每個(gè)基站處設(shè)傳輸系統(tǒng)一套，承載GSM-R、電源及環(huán)境監(jiān)控、電力遠(yuǎn)動(dòng)等業(yè)務(wù)。直放站處一般不設(shè)傳輸，電源及環(huán)境監(jiān)控由直放站網(wǎng)管統(tǒng)一管理，電力遠(yuǎn)動(dòng)由箱變RTU與基站機(jī)房傳輸設(shè)備采用光纖根據(jù)需求傳輸通道傳送至基站處，然后通過(guò)傳輸系統(tǒng)傳送至動(dòng)環(huán)網(wǎng)管電力遠(yuǎn)動(dòng)等。基站房屋面積約15m2，直放站房屋面積約9m2。GSM-R無(wú)線(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)一般用于客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)和高鐵，因此GSM-R系統(tǒng)及配套設(shè)施的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較高，造成配套設(shè)施多，工程投資高，建設(shè)和維護(hù)涉及專(zhuān)業(yè)多，運(yùn)維難度較大。魚(yú)卡至一里坪地方鐵路為貨運(yùn)鐵路等級(jí)較低，GSM-R系統(tǒng)承載業(yè)務(wù)的重要性相應(yīng)較低。而且投資大、配套設(shè)施要求高、配套專(zhuān)業(yè)多等問(wèn)題。為了降低工程投資和運(yùn)維成本，本工程移動(dòng)通信系統(tǒng)采用450MHz B制式無(wú)線(xiàn)列調(diào)通信系統(tǒng)。

4　結(jié)論

通信網(wǎng)的構(gòu)成滿(mǎn)足通信語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像等綜合業(yè)務(wù)的需要。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿(mǎn)足安全可靠、靈活高效、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、利于發(fā)展、便于管理維護(hù)的原則。鐵路建設(shè)必須適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需要，樹(shù)立以人為本、服務(wù)運(yùn)輸?shù)睦砟?，在設(shè)計(jì)中堅(jiān)持強(qiáng)本簡(jiǎn)末的設(shè)計(jì)原則。結(jié)合本線(xiàn)的實(shí)際情況，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，完善工程措施，更新設(shè)計(jì)理念，節(jié)約工程投資。在確保運(yùn)輸需要和行車(chē)安全的條件下，認(rèn)真分析各專(zhuān)業(yè)的“本”和“末”，據(jù)此擬定符合強(qiáng)本簡(jiǎn)末設(shè)計(jì)精神的設(shè)計(jì)原則。

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中圖分類(lèi)號(hào)：TN913.2