鄭徐客專、京九鐵路共享基站優(yōu)化與實施方案

譚 慶

（北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070）

京九鐵路[1]是以貨運為主的鐵路干線，信號系統(tǒng)采用CTCS-0級列控系統(tǒng)。京九鐵路GSM-R網(wǎng)絡[2]按普通單網(wǎng)設計，主要承載調(diào)度通信等移動語音呼叫業(yè)務、調(diào)度命令和無線車次號傳送等GPRS業(yè)務。

鄭徐客專[3]設計最高速度350 km/h，信號系統(tǒng)采用CTCS-3級列控系統(tǒng)，除了提供移動語音通信及GPRS數(shù)據(jù)傳送業(yè)務外，還需提供列車運行控制、調(diào)度指揮、列車運行安全監(jiān)控等數(shù)據(jù)通信業(yè)務?？紤]列車控制信息傳送對系統(tǒng)可靠性的高要求，正線CTCS-3級區(qū)段采用高重疊的交織單層網(wǎng)絡覆蓋的建設方案，當非連續(xù)基站或直放站出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)仍然能正常工作。

1 工程概況

鄭徐客專與京九線在商丘附近相交，交叉處附近鄭徐客專和京九線基站設置示意如圖1所示。

由圖1可以看出，鄭徐DK188+500、DK191+600、DK194+600、DK197+390和DK200+300處基站與京九線JJDK670+015、JJDK675+820和JJDK679+526處基站距離均較近，鄭徐客專頻率規(guī)劃時需避開既有京九線和本線基站的同頻干擾和鄰頻干擾，而由于GSM-R系統(tǒng)頻率資源緊張，使得鄭徐客專的頻率規(guī)劃工作十分困難。同時，由于鄭徐客專DK194+600和DK197+390之間的切換點在京九線JJDK675+820覆蓋范圍內(nèi)，京九線JJDK675+820和JJDK679+526之間的切換點在鄭徐客專DK194+600覆蓋范圍內(nèi)，因此在交叉處不能同時保證鄭徐客專和京九線的車都能正常切換，可能產(chǎn)生誤切換而引起通信中斷。

圖1 鄭徐客專與京九線交叉處附近基站設置示意圖Fig.1 Base station setting nearby the intersection of Zhengzhou-Xuzhou dedicated passenger line and Beijing-Jiulong railway

為此，在鄭徐客專DK194+600處基站配置4根天線，分別向鄭徐客專2個方向和京九線2個方向覆蓋，可滿足京九線無線覆蓋要求。既有京九線DK675+820處設光纖直放站遠端機替代原有基站，引接鄭徐客?；?1（DK194+600）信號延伸覆蓋，利用既有鐵塔和天線，無線設備位置如圖2所示。

2 問題

2016年5月10日鐵道基礎設施檢測中心反映京九線測試中在鄭徐客專樞紐區(qū)間出現(xiàn)較強干擾及弱覆蓋現(xiàn)象，如圖3所示。

從圖3可以看出，列車行駛至京九線K678附近占用DSN-SQ19信號時出現(xiàn)信號異常突降現(xiàn)象，導致在此處出現(xiàn)一次異常切換到DSN-SQ18的情況，隨后列車繼續(xù)向商丘北方向行駛，在京九線K672.5附近，MS信號從DSN-SQ19切換到京九線ShangQiuBei01基站后約200 m范圍內(nèi)出現(xiàn)高質(zhì)差現(xiàn)象。

3 優(yōu)化調(diào)整

3.1 問題分析

圖2 無線設備位置示意圖Fig.2 Position of radio equipment

圖3 異常切換及高質(zhì)差現(xiàn)象Fig.3 Phenomenon of abnormal switch and poor quality

原南疏解DSNSQ19/R1直放站現(xiàn)場如圖4所示，圖中原鐵塔站高為25 m。從圖4可以看出，DSN-SQ19/R1直放站懸掛在原鐵塔第二層平臺上，第二層平臺距離塔頂約為5 m，而鐵路就在鐵塔旁邊，地面距離鐵路地基約為5 m，因此實際上該基站站高僅為15 m。隨后測量DSN-SQ19/R1直放站天線方位角為314°、下傾角為7°（天線下傾角為2°，但由于抱桿角度傾斜，向下傾斜5°，因此實際下傾角角度為7°）。而DSN-SQ19基站四面的天線方位角分別為 14°、108°、196°、274°，下傾角均為 6°。

圖4 DSN-SQ19/R1直放站（原南疏解）Fig.4 DSN-SQ19/R1 repeater （Nanshujie station）

根據(jù)以上內(nèi)容分析：

1）京九線K678附近占用DSN-SQ19信號時出現(xiàn)信號異常突降現(xiàn)象，是由于DSN-SQ19南邊天線方位角不當導致的，為此：將該天線方位角從202°調(diào)整到155°，下傾角從6～8°調(diào)整到3°；

2）從圖3可以看出DSN-SQ19/R1（原南疏解站）在800 m范圍外出現(xiàn)快衰落現(xiàn)象，增強該直放站覆蓋范圍延緩切換位置即可避免此處干擾問題，為此：核查該直放站天線方位角角度并最終調(diào)整為335°，下傾角最終調(diào)整為2°。

3.2 調(diào)整方案

根據(jù)上述分析對DSN-SQ19基站和DSN-SQ19/R1天線方位角和下傾角進行調(diào)整，并做如下測試：

1）在京九線K672-K673區(qū)間（距離DSNSQ19/R1直放站3 km左右）DSN-SQ19與ShangQ-iuBei01切換區(qū)域，以切換點為中心前后500 m進行現(xiàn)場測試，以驗證調(diào)整直放站DSN-SQ19/R1天線后切換區(qū)域調(diào)整到K672以北；

2）在京九線K677-K678區(qū)間，進行現(xiàn)場語音及掃頻測試，以驗證調(diào)整DSN-SQ19基站天線后，京九線K678以北占用DSN-SQ19信號弱覆蓋現(xiàn)象消失，并不再異常切換至DSN-SQ18。

3）添乘商丘區(qū)間通勤車對ShangQiuBei01到ShangQiuNan區(qū)間進行測試驗證。

4 測試驗證

4.1 測試設備

1）語音測試設備2套，進行語音長呼驗證。

2）測試用的語音SIM卡2張。

3）語音被叫號碼為75930016。

4.2 測試方法

1）語音長呼呼叫FAS號碼進行覆蓋和干擾驗證。

2）指標包括電平和質(zhì)量。

4.3 覆蓋測試方式

1）測試頻率范圍為999～1 019 MHz。

2）測量帶寬：200 kHz，采用峰值檢波。

3）測試速度要求50個樣本點/秒。

4.4 CQT測試[4]

根據(jù)現(xiàn)場測量情況后，將DSN-SQ19/R1直放站天線方位角由314°調(diào)整為335°，下傾角由7°調(diào)整為2°（天線下傾角調(diào)整為0°抱桿角度調(diào)整為2°）后，在DK671.5進行CQT測試，語音和掃頻測試結(jié)果分別如圖5、6所示。

圖5 DK671.5現(xiàn)場CQT語音測試圖Fig.5 On-site CQT voice testing at DK671.5 kilometer post

圖6 DK671.5現(xiàn)場CQT掃頻測試圖Fig.6 On-site CQT scanning test at DK671.5 kilometer post

從圖5和圖6可以看出，在京九公里標DK671.5進行CQT測試，MS占用ShangQiuBei基站信號，接收電平為-80 dBm，質(zhì)量為0級，最強鄰區(qū)列表DSN-SQ19基站接收電平為-84 dBm，因此推斷調(diào)整DSN-SQ19/R1直放站天線方位角、下傾角后，延長DSN-SQ19/R1直放站的覆蓋范圍，在公里標DK671.5至DK672區(qū)間為切換區(qū)域，從而避免過早占用ShangQiuBei基站信號，出現(xiàn)質(zhì)差現(xiàn)象。

另外，將DSN-SQ19南邊天線方位角從196°調(diào)整到155°，下傾角由6°調(diào)整到3°后，在京九線K677-K678區(qū)間內(nèi)進行測試，語音和掃頻測試結(jié)果分別如圖7、圖8所示。

從圖7和圖8可以看出，在京九公里標DK678進行CQT測試，MS占用ShangQiuNan基站信號，接收電平為-73 dBm，質(zhì)量為0級，最強鄰區(qū)列表DSN-SQ19基站接收電平為-75 dBm，因此在調(diào)整DSN-SQ19基站以南的天線方位角、下傾角后，京九線K678以北占用DSN-SQ19信號弱覆蓋現(xiàn)象消失，并且沒有發(fā)生任何異常切換。

圖7 DK678現(xiàn)場CQT語音測試圖Fig.7 On-site CQT voice testing at DK678 kilometer post

圖8 DK678現(xiàn)場CQT掃頻測試圖Fig.8 On-site CQT scanning test at DK678 kilometer post

4.5 添乘測試

對ShangQiuBei到ShangQiuNan區(qū)間進行往返測試驗證，語音測試結(jié)果如圖9所示。

圖9 京九線調(diào)整DSN-SQ19/R1（原南疏解）直放站天線后下行方向語音測試圖Fig.9 Voice testing in down direction after adjusting DSN-SQ19/R1 repeater (original Nanshujie station) of Beijing-Jiulong railway

從圖9可以看出，調(diào)整DSN-SQ19/R1（原南疏解）直放站天線后，添乘通信車進行下行方向語音長呼測試，DSN-SQ19/R1直放站覆蓋范圍明顯增強，向北延伸覆蓋約1 km，切換區(qū)間已經(jīng)變成DK672，與之前推測的切換區(qū)域基本一致，并且切換前后電平、質(zhì)量良好。

隨后列車繼續(xù)向南行駛至DK678區(qū)間，語音測試結(jié)果如圖10所示。

圖10 京九線調(diào)整DSN-SQ19基站以南天線后下行方向語音測試圖Fig.10 Voice testing in down direction after adjusting the antenna to the south of DSN-SQ19 base station of Beijing-Jiulong railway

從圖10可以看出，調(diào)整DSN-SQ19基站以南天線后，添乘通信車進行下行方向語音長呼測試，DSN-SQ19基站覆蓋范圍明顯增強，并且沒有出現(xiàn)之前的弱覆蓋區(qū)域，并且沒有之前在京九線DK678附近占用DSN-SQ19基站信號時出現(xiàn)電平異常突降后切向鄭徐客專DSN-SQ18基站，切換區(qū)間已經(jīng)變成DK678，與之前推測的切換區(qū)域基本一致，并且切換前后電平、質(zhì)量良好。

由于通勤車在開往商丘南車站方向在DK678區(qū)間時車速僅為45 km/h，需要進站通車，并且車速持續(xù)下降，由于本次測試采用手機在車內(nèi)進行測試，電平波動較大，因此正好在切換區(qū)域DK678區(qū)間出現(xiàn)一次DSN-SQ19基站與ShangQiuNan基站的乒乓切換[5]，因此本次乒乓切換屬于合理范圍內(nèi)，預計車速超過60 km/h通過DK678區(qū)間不會出現(xiàn)任何異常切換現(xiàn)象。

隨后返程測試時，列車上行方向行駛至DK678區(qū)間，沒有出現(xiàn)任何異常現(xiàn)象，語音測試結(jié)果如圖11所示。

從圖11可以看出，列車抵達DK678區(qū)間時，當前列車時速為65 km/h，并且在持續(xù)上升，在切換區(qū)域DK678區(qū)間正常切換，沒有出現(xiàn)任何異?，F(xiàn)象，并且電平、質(zhì)量良好。

圖11 京九線調(diào)整DSN-SQ19基站以南天線后上行方向語音測試圖Fig.11 Voice testing in up direction after adjusting the antenna to the south of DSN-SQ19 base station of Beijing-Jiulong railway

隨后列車繼續(xù)向北行駛至DK672區(qū)間，語音測試結(jié)果如圖12所示。

圖12 京九線調(diào)整DSN-SQ19/R1（原南疏解）直放站天線后上行方向語音測試圖Fig.12 Voice testing in up direction after adjusting DSN-SQ19/R1 repeater （original Nanshujie station） of Beijing-Jiulong railway

從圖12可以看出，列車在京九線上行方向行駛時，在公里標DK672.5時出現(xiàn)一次乒乓切換，由DSN-SQ19切換至ShangQiuBei基站，隨后又回切至DSN-SQ19基站，最終在DK672切換至ShangQiuBei基站后保持正常。在本次乒乓切換前后電平、質(zhì)量良好，由于本次測試采用手機在車內(nèi)進行測試，電平波動較大，因此造成出現(xiàn)一次乒乓切換現(xiàn)象，如若動車組在該區(qū)間行車采用車載天線，接收電平較為穩(wěn)定，推測在該區(qū)間不會出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。

5 總結(jié)

調(diào)整DSN-SQ19基站與DSN-SQ19/R1直放站天線方位角和下傾角后：1）在京九線K678附近占用DSN-SQ19信號時出現(xiàn)信號異常突降現(xiàn)象，導致在此處出現(xiàn)一次異常切換到DSN-SQ18的情況已經(jīng)完全消除；2）在京九線K673附近，MS信號從DSN-SQ19切換到京九線ShangQiuBei01基站后出現(xiàn)高質(zhì)差現(xiàn)象已經(jīng)完全消除。