共線與并線區段GSM-R系統相關問題研究

■ 師煜

隨著我國鐵路建設發展，既有線電氣化鐵路的建設過程中，出現兩類建設同期進行的情況：一是新建鐵路與既有電氣化鐵路改造同期進行，如柳南城際鐵路和柳州—南寧電氣化改造工程；二是部分新建鐵路同期進行，如京滬高速鐵路和滬寧城際鐵路的部分區段。這兩類同期進行的線路在地理位置上間距較近，走向相同，線路并線或相互交越、交叉，共用GSM-R系統。

1 共用GSM-R系統的優點

在前期鐵路規劃建設中，高速鐵路除對部分受曲線及山脈等環境因素制約較大的地方進行修正外，基本與既有線路相互平行。若高速鐵路建設的同時，對既有線進行電氣化改造，則二者存在共用GSM-R系統的條件。

將既有鐵路無線列調系統升級到GSM-R系統，為列車調度、列車控制、行車管理系統中的移動用戶提供數據、語音等傳輸通道，提高了無線通話質量，系統可靠性得到了保證；共享通信、配套設備及基礎設施，節約工程投資，節省運維成本，提高投資效益。

由于我國鐵路GSM-R無線列調系統中，頻率資源只有4 MHz帶寬，可用頻點非常有限，因此對共線共用車站以及并線鐵路可考慮共用無線資源，減少工程投資。

2 共用GSM-R系統的缺點

共用GSM-R網絡資源可能影響GSM-R系統部分業務的實現和使用，因此需對設備功能的實現、設備接口、互聯互通條件進行分析。

在一般建設中，為節約建設成本，在GSM-R基站子系統中，共線部分區域要求既有線路和高速鐵路共用基站接入高速鐵路基站控制器（BSC）、既有線剩余基站接入既有線的BSC，此時既有線上列車運行中會存在跨BSC間的越區切換現象，可能對系統性能指標產生影響。

在高速鐵路與既有線共線建設中考慮到CTCS列車控制系統的相關業務，為滿足信號列控業務在車-地間傳遞的高可靠性要求，在同期建設的GSM-R網絡中必須考慮冗余網絡覆蓋及頻率規劃問題，也要考慮高速鐵路采用CTCS列車控制系統、既有線電氣化改造采用微機聯鎖TDCS系統接入GSM-R網絡產生的相關問題。

3 共線與并線區段的無線覆蓋方案

3.1 共線區段完全平行及并線間隔較近（≤1 km）區域

（1）該線路條件下，無線系統需根據現場環境合理選取線路間距。基站設置位置優先選用共用基站采用線狀/鏈狀單網交織冗余覆蓋方案。該方案與普通單條線路的設計方案類似，但需對基站設備的容量選取、中繼設備的上下行鏈路平衡、重疊區域頻率資源統籌規劃等問題引起注意。針對完全平行的區段，可采用單網交織冗余覆蓋方案；在平跨立交、三叉線、十字交叉線等特殊區域，采用同站址雙網覆蓋方案，但該方案投資較高，在改造項目中較少使用。

（2）該線路條件下，既有線需要GSM-R系統承載CTCS列控業務時，GSM-R網絡的覆蓋質量應滿足CTCS列控系統的業務要求，無線網絡覆蓋可采用共站址雙網覆蓋或單網交織冗余覆蓋方案。若既有線信號專業僅改造微機聯鎖TDCS系統時，需保留車次號無線通道。

3.2 共線區段完全平行及并線區段間隔較近（1～3 km）區域

該線路條件下，GSM-R系統需計算基站重疊范圍是否滿足呼損標準。根據現場環境合理選取線路間距，基站設置位置優先選擇同站址雙網覆蓋方案。

4 共線與并線區段采用GSM-R系統的注意事項

（1）由于共線與并線區段采用不同方案，在方案建設之初應充分考慮基站設備容量及BSC容量，特別是高速鐵路，應在基站子系統及移動交換子系統中預留既有線GSM-R系統的接入條件。

（2）為盡可能減少對無線子系統相關業務功能的影響，保證系統的完整性，對共線與并線區段較少的線路，原則上高速鐵路與既有線改造工程應分別建設各自的無線系統，從而滿足自身的業務需求。

（3）由于頻率資源的限制，對于共線、并線車站，樞紐地區原則上應采用共用GSM-R系統。對于平跨立交、三叉線、十字交叉線等特殊區域，應分別建設各自的無線系統避免干擾。

（4）既有線與高速鐵路在規劃中至少一半區段存在共線與并線，建設中均應按照高速鐵路GSM-R無線覆蓋標準的要求進行設計。

（5）由于高速鐵路與既有線改造工程的進度不同，共線與并線區段設備安裝有先后順序。原則上應該由高速鐵路建設單位充分考慮預留并線區段的供電及接地需求，以滿足后期工程改造的使用要求。

（6）為保證系統的穩定性及設備的兼容性，建議既有線改造工程與高速鐵路選用同一個GSM-R設備。

5 進一步研究的問題

（1）設備接口。由于共線與并線區段采用的方案不同、建設工期及設備選型不同，既有線路無線設備與高速鐵路設備的接入存在問題，特別是中心設備的接入及如何將既有線GSM-R網絡設備納入客專網管監測系統，需要進一步的研究。

（2）系統接口。高速鐵路與既有線改造工程中信號專業對微機聯絡和CTCS列控系統的選擇不同，應充分考慮如何在GSM-R無線子系統中更好地承載信號業務及滿足信號系統的接入條件。

（3）互聯互通。在共線與并線區段，如果鐵路線路相距較近（1~3 km），但不滿足共用基站的條件（≤1 km），存在如何選擇高速鐵路和既有線改造工程的無線網絡結構組網、實現網絡的互聯互通問題。

（4）頻率規劃。對相鄰樞紐及沿線基站頻率配置、規劃、點頻配合等相關問題的處理。

（5）頻率干擾。共線與并線區段無法共用1套GSM-R系統時，系統之間可能產生頻率干擾，對于多場多線的樞紐地區，要研究克服無線覆蓋與頻率干擾帶來的矛盾。

（6）共線與并線區段既有線無線列調與GSM-R系統的過渡。

6 結束語

目前我國近四分之一的鐵路正在進行大規模的電氣化改造，同時現階段是高速鐵路建設高峰期，在實際工程建設中越來越多地出現高速鐵路與既有鐵路電氣化改造工程同期建設的現象，因此，選擇更加成熟、可靠性高的方案是鐵路無線通信系統設計的關鍵。

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