瓦日重載鐵路GSM—R數(shù)字光纖直放站運(yùn)用

劉瑜

摘要：簡(jiǎn)述鐵路GSM-R在機(jī)車(chē)同步控制上的原理，并闡述了GSM-R數(shù)字光纖直放站優(yōu)勢(shì)、設(shè)備優(yōu)勢(shì)以及在重載鐵路工程運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：重載；機(jī)車(chē)同步；數(shù)字光纖直放站；多徑干擾；時(shí)延調(diào)整

1.概述

重載鐵路的運(yùn)輸組織方案是大量開(kāi)行萬(wàn)噸及以上重載列車(chē)，開(kāi)行方式包括固定編組、在裝車(chē)地和卸車(chē)地之間往返運(yùn)行的單元列車(chē)或由兩列，或兩列以上普通列車(chē)連掛合并而成的組合列車(chē)。重載鐵路車(chē)流密度大，包含多個(gè)局間分界口。由于存在一定的調(diào)車(chē)作業(yè)，提高了車(chē)站的技術(shù)作業(yè)的復(fù)雜度。多車(chē)種牽引機(jī)車(chē)加大了調(diào)度指揮人員的作業(yè)負(fù)擔(dān)，給保證行車(chē)安全和提高運(yùn)輸效率增加了難度。

在重載運(yùn)輸中，由于采用了多機(jī)車(chē)牽引模式，這使得機(jī)車(chē)同步操作十分重要。各個(gè)機(jī)車(chē)之間的操作需要同步的動(dòng)作有啟動(dòng)、加速、減速、制動(dòng)等。如果沒(méi)有同步，就有可能造成車(chē)箱間的擠壓或者拉鉤現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅運(yùn)輸安全?；谝陨蠁?wèn)題，通過(guò)無(wú)線通信的方式，GSM-R提供的數(shù)據(jù)傳輸通道來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)同步操作控制，可以保障運(yùn)輸安全。

機(jī)車(chē)同步操作控制系統(tǒng)主要由地面設(shè)備和機(jī)車(chē)車(chē)載設(shè)備組成。機(jī)車(chē)同步操作控制系統(tǒng)的地面設(shè)備主要是Locotrol應(yīng)用節(jié)點(diǎn)，地面設(shè)備通過(guò)PRI接口與GSM-R網(wǎng)絡(luò)連接，其功能主要是接受來(lái)自主控機(jī)車(chē)的控制指令并將指令發(fā)送到從控機(jī)車(chē)。機(jī)車(chē)車(chē)載設(shè)備包括Locotrol車(chē)載控制模塊和GSM-R車(chē)載通信單元，控制模塊與通信單元的接口方式可以采用RS-232或RS-422。該系統(tǒng)充分利用了GSM-R網(wǎng)絡(luò)覆蓋的優(yōu)勢(shì)，保證了數(shù)據(jù)的可靠傳輸，避免了模擬電臺(tái)傳輸中由于信號(hào)衰減造成數(shù)據(jù)傳輸丟失的情況。

2.GSM-R數(shù)字光纖直放站優(yōu)勢(shì)分析

由于模擬光纖直放站的時(shí)延問(wèn)題，造成直放站遠(yuǎn)端機(jī)之間、基站與直放站的重疊區(qū)存在多徑干擾，嚴(yán)重影響通信質(zhì)量；模擬光纖直放站網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化困難；根據(jù)實(shí)際工程統(tǒng)計(jì)，目前鐵路GSM-R通信系統(tǒng)的超時(shí)有30%以上是由直放站的多徑干擾造成。

采用數(shù)字光纖直放站主要有以下優(yōu)勢(shì)：具有時(shí)延調(diào)整功能，可以有效預(yù)防多徑干擾，每臺(tái)數(shù)字遠(yuǎn)端機(jī)可以調(diào)整收發(fā)時(shí)延，調(diào)節(jié)范圍10-150us；采用數(shù)字光傳輸，不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)傳輸噪聲；射頻信號(hào)不隨光纖長(zhǎng)度變化，模擬光纖直放站光損耗增加1dB，射頻損耗增加2dB；上行底噪抑制功能，數(shù)字遠(yuǎn)端機(jī)具備對(duì)每個(gè)上行載波信號(hào)檢測(cè)能力，沒(méi)有信號(hào)時(shí)可自動(dòng)關(guān)閉上行信道，屏蔽上行底噪聲傳輸；具備分集接收功能，擴(kuò)大覆蓋距離；支持環(huán)形組網(wǎng)，光纖自愈環(huán)保護(hù)，節(jié)約光纖資源。

3.GSM-R數(shù)字光纖直放站系統(tǒng)構(gòu)成及組網(wǎng)方式

3.1系統(tǒng)構(gòu)成

GSM-R數(shù)字光纖直放站主要由近端機(jī)、光纖、遠(yuǎn)端機(jī)以及操作維護(hù)中心構(gòu)成，如圖1所示。

3.2多種組網(wǎng)方式

數(shù)字直放站可以采用星型組網(wǎng)、鏈型組網(wǎng)方式、環(huán)型組網(wǎng)方案以及混合型等多種組網(wǎng)方式。系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量與組網(wǎng)方式相關(guān)，如鏈型組網(wǎng)充分發(fā)揮數(shù)字光纖傳輸優(yōu)勢(shì)，一根光纖可以帶16個(gè)遠(yuǎn)端機(jī)；環(huán)形組網(wǎng)具備自愈能力，一個(gè)近端機(jī)可以組成4個(gè)環(huán)網(wǎng)，每個(gè)光纖環(huán)可以帶8臺(tái)遠(yuǎn)端機(jī)。通過(guò)數(shù)字直放站不同的組網(wǎng)方式，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的靈活配置，滿足用戶的多種需求。

4.數(shù)字直放站在瓦日重載鐵路的工程應(yīng)用

4.1試驗(yàn)選點(diǎn)

瓦日線2017年11月13日瓦日線萬(wàn)噸試驗(yàn)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)機(jī)車(chē)CIR460208279002212在下行方向K248+500位置出現(xiàn)閃紅，后期網(wǎng)優(yōu)分析是由于此處存在多徑干擾導(dǎo)致，由于模擬光纖直放站不能對(duì)信號(hào)收發(fā)時(shí)延進(jìn)行調(diào)整，應(yīng)用局限性較大，存在多徑干擾，設(shè)備無(wú)法處理此網(wǎng)優(yōu)問(wèn)題。GSM-R數(shù)字光纖直放站遠(yuǎn)端機(jī)具有時(shí)延調(diào)整功能，可以有效預(yù)防多徑干擾。

本工程主要是使用數(shù)字直放站替換原有的模擬直放站，基站處覆蓋由數(shù)字直放站代替，通過(guò)時(shí)延調(diào)整功能，能夠預(yù)防多徑干擾。本工程主要是解決瓦日線隰縣-蒲縣R1至R2間機(jī)車(chē)閃斷問(wèn)題，通過(guò)采用雙光纖星型組網(wǎng)方式，對(duì)現(xiàn)有現(xiàn)場(chǎng)資源無(wú)需改造，利用現(xiàn)有光纜、電源，即可滿足現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境動(dòng)力監(jiān)測(cè)和漏纜監(jiān)測(cè)功能。

4.2 關(guān)鍵測(cè)試項(xiàng)目及方法

本工程項(xiàng)目關(guān)鍵測(cè)試項(xiàng)目及測(cè)試方法如下：

1、數(shù)字光纖直放站覆蓋區(qū)域的下行最小覆蓋電平應(yīng)滿足-92dBm，可通過(guò)動(dòng)檢車(chē)實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證。

2、Abis接口監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)運(yùn)行列車(chē)的GSM-R信號(hào)運(yùn)行質(zhì)量進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)，通過(guò)GSM-R接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供的Abis口測(cè)試數(shù)據(jù)，可判斷數(shù)字光纖直放站覆蓋區(qū)的GSM-R信號(hào)運(yùn)行質(zhì)量是否滿足要求。

4.3測(cè)試結(jié)果

2018年1月將隰縣-蒲縣區(qū)間K246-K251區(qū)段內(nèi)的模擬光纖直放站改造為數(shù)字直放站，采用了1臺(tái)TDZ-R（A）數(shù)字直放站近端機(jī)和4臺(tái)TDZ-R（B）遠(yuǎn)端機(jī)，覆蓋三座隧道，解決了多徑干擾問(wèn)題，解決了多徑干擾現(xiàn)象，改善了網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量差，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，鐵科動(dòng)檢車(chē)測(cè)試報(bào)告和ABIS口測(cè)試報(bào)告數(shù)據(jù)如下：

5結(jié)束語(yǔ)

GSM-R數(shù)字光纖直放站具備時(shí)延調(diào)整功能，可以有效避免多徑干擾同時(shí)具備重載成功運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，為后期鐵路大面積推廣GSM-R數(shù)字光纖直放站提供有效依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉曉京 曹先智 GSM-R在鐵路重載運(yùn)輸中的應(yīng)用與前景分析；

[2]李慶 包西鐵路GSM-R數(shù)字光纖直放站方案研究

（作者單位：南京泰通科技股份有限公司）