合蚌客專接入合肥樞紐GSM-R系統優化及運營安全方案

劉 璽

（中鐵上海設計院集團有限公司，上海 200070）

1 概述

合蚌客專沿蚌淮高速公路跨合徐高速公路、水蚌鐵路、窯河，經淮南市，沿淮南鐵路并行，經長豐縣，至合肥市，線路大致呈南北走向，全長130.589 km。北連京滬高速鐵路，南接合肥樞紐與合寧、合武鐵路相銜接，是京滬高速鐵路與滬漢蓉快速客運通道間快速連通線，也是京福高速鐵路的重要組成部分。本線鐵路等級為客運專線，正線為雙線，旅客列車速度目標值：300 km/h，GSM-R系統作為鐵路綜合數字移動通信平臺，不僅提供話音業務，而且提供數據業務，并要求滿足最高運營速度為300 km/h條件下移動通信業務的需求，以及滿足列車控制系統對傳輸通道的需求。

2 樞紐區段GSM-R優化方案分析

合肥樞紐是合蚌客專的重要組成部分，是本次合蚌客專工程設計的重點，合肥樞紐設計及優化的成功與否將直接影響合蚌客專及合寧、合武鐵路的運營質量。根據已運營線路基站站址的設置情況，為保證20 s傳輸無差錯時間并考慮頻率資源的限制，再加上合寧、合武鐵路基站配置較高，頻率復用度較高，在此類樞紐區域的頻率分配、小區規劃、基站切換設置成為難題，很容易造成嚴重的相互干擾、切換混亂。這給合蚌客專的接入造成極大的困難。單獨靠調整合蚌客專基站已不能完全解決樞紐引入問題，經與相關單位共同研究確定，對合肥樞紐的合寧、合武鐵路相關基站和直放站的參數及天線進行統籌優化調整。

2.1 合肥樞紐區段GSM-R系統優化方案

合蚌客專與合寧、合武鐵路并行區段，線路既有平行又有交叉，線路間距也不盡相同，線路等級也各不相同， GSM-R無線覆蓋和性能指標及承載業務也各有不同，合蚌客專GSM-R無線覆蓋需傳輸CTCS-3級列控數據，采用交織單網冗余覆蓋方案。合寧、合武鐵路GSM-R無線組網為普通單網非冗余覆蓋方案，合蚌客專接入必須對并線段進行統一調整，優化方案，并且盡量利用合寧、合武已建成完成的GSM-R基站站點。合肥樞紐區段示意如圖1所示，具體無線覆蓋優化過程如下。

1）合寧線在既有合肥站通信機械室已設置1套C3基站，本工程對其擴容，增加1個載頻，配置為C3+1站型；同時在合肥站新通信機械室設置1套C2+1基站，天饋利用既有基站鐵塔平臺安裝。

2）蚌福聯絡線從DK124+800岔出，去往合肥南站。合蚌客專在DK125+350處與合武線交叉，合武線在DK125+350附近設有1處C2基站，為HFD-THD02基站。考慮該站位于十字交叉口，位置比較重要，本工程對其擴容，增加1個載頻，配置為C2+1站型；再增加1套C1+1基站，利用既有基站機房進行設備安裝。既有C2基站往合肥方向已有天線覆蓋，往合蚌客專DK123+400方向增加1副天饋，安裝在既有基站鐵塔上層平臺，C1+1基站設置4副天饋覆蓋合蚌客專、蚌福聯絡線、合武線，安裝在下層平臺。

3）合蚌客專、合寧、合武共用合肥通信站既有BSC，因此本工程不改變既有相關基站成環情況，新增基站納入合蚌客專基站環。故此區段無跨BSC切換問題，不影響GSM-R網絡性能。同時根據避免同頻道干擾、鄰頻道干擾和互調干擾的原則，利用頻繁復用的方式，調整了合蚌客專接入合肥樞紐后的頻點及基站參數設置，網絡優化人員需對調整的基站分別選取測試點，并記錄基站的場強值，調整基站的天線俯仰角，現場測試場強值變化，并撥打驗證，確保基站運行正常。調整結束后需采用路測設備通過軌檢車對合肥樞紐調整區間的場強覆蓋、切換成功率等指標進行測試，檢測調整優化是否對合寧、合武線產生影響。圖2為合蚌客專接入合肥樞紐后頻點調整示意圖。

4）本工程在HFD-THD02基站設置622 Mbit/s傳輸設備1套（內置32系統DDF，48芯ODF），同時將合蚌客專光纜引入該機房。在該機房設置的基站設備、傳輸設備均利用既有高頻開關電源（既有高頻開關電源為180 A，蓄電池為2組300 AH。目前高頻開關電源實耗15 A。空余100 A熔絲4路，63 A空開2路）。在合肥站新設的基站、傳輸均安裝在合肥新通信機房，新設250 A高頻開關電源1套。

5）本工程基站加入合肥通信站既有BSC，對其進行軟、硬件擴容，并做軟件升級，BR8.0升級到BR10.0，以實現合蚌客專載頻備份功能；利用上海核心網滬寧TRAU機柜進行TRAU軟、硬件擴容，增加Ater接口及A接口；對上海MSC擴容，增加到合蚌客專新設RBC的PRI接口。對上海無線網管OMC-R進行軟件擴容；在合肥西新設合蚌客專OMC-R復式終端及直放站網管OMC-T，OMC-T包括服務器機柜及操作終端。合蚌客專、合肥樞紐GSM-R系統組成如圖3所示。

2.2 樞紐區段GSM-R系統優化方案探討

在進行樞紐區段方案設計及優化過程中，可以根據不同的優化方法，對GSM-R網絡進行各種優化。

無線覆蓋優化：可通過改變接收機的靈敏度、天線方向角、天線增益及設置相鄰小區的切換門限電平等參數來進行覆蓋優化。

干擾分析和優化：根據路測數據，分析干擾源位置、確定路外運營商是否清頻完畢，檢查頻率配置是否合理、鄰區關系、觀察切換/掉話事件等。可以通過調整基站發射功率、不連續發射(DTX)、跳頻、天線高度、天線下傾、方位角、分集接收等來進行干擾分析和優化，降低同頻干擾和鄰頻干擾。

切換性能優化：路測時可進行持續通話測試以檢查切換和鄰區關系，在規劃軟件中可通過檢查覆蓋設計上的盲點、相鄰小區關系、通過基站參數及天線等方式來進行切換性能優化。

3 合肥樞紐GSM-R系統運營安全分析

3.1 合肥通信站BSC設備現狀概述

本線新設基站除其中合蚌客專與京滬高鐵并線區段的蚌埠站二套基站、SZD-BBN26新增的第二套基站、BBN-DY01新增的第二套基站皆接入京滬高鐵南京南BSC，其余均接合寧、合武BSC，目前該BSC設備設置在合肥通信樓三樓通信機械室內。

合肥通信站BSC設備負責合寧、合武鐵路及合蚌客專各接口的管理，承擔無線資源和無線參數的管理，負責呼叫建立和信令處理以及小區中信道的分配。

根據合肥通信站最新房屋安全鑒定結果，合肥通信樓機房存在安全隱患，原設計方案利用合肥通信站既有合寧、合武BSC設備，根據合蚌客專及合肥樞紐工程接入需求，對既有設備進行擴容。在合肥既有通信站設置Abis接口采集設備，對BSC與BTS之間Abis接口進行實時監測，為網絡故障分析提供依據。原方案已不能滿足客運專線安全需求。

基于上述情況，建設單位組織召開了合肥通信站既有合寧、合武BSC及相關設備搬遷研討會，與會各單位達成會議共識，明確將合肥通信站既有合寧、合武BSC搬遷至合肥通信及RBC樓。

由于合肥通信站BSC是已經投入運行的設備，已承載了合寧、合武線GSM-R移動通信網絡相關業務。搬遷此設備存在相當程度的運營安全壓力，合肥通信站BSC設備搬遷過程中可能存在的安全運營壓力如下。

1）合肥通信站BSC割接的周期需要幾個天窗點完成，影響已開通運營的合寧、合武鐵路業務。

2）編號方案需要更新，MSC/GPRS/BSC/基站/網管的數據需要重新制作。

3）合肥通信站BSC搬遷傳輸電路割接工作的調整相當復雜。

3.2 合肥通信站BSC搬遷技術方案

基于上述情況，搬遷方案需要遵循對該BSC所承載業務影響最小化的原則搬遷，并制定相關應急預案，確保既有鐵路運營安全。經調查，目前合肥通信站既有BSC設備合寧、合武線的基站數量為67套，承載合寧、合武線GSM-R業務及合肥、徐州、淮南線橋頭集庫檢業務。本線新設基站數量為49套，除其中合蚌客專與京滬高鐵并線區段的基站接入京滬高鐵南京南BSC，其余均接入合肥通信站合寧、合武BSC。合肥通信站合寧、合武BSC具體配置如表1所示。

表1 合寧、合武BSC配置表

具體合肥通信站合寧、合武BSC搬遷過程如下。

1）根據合蚌客專及合肥樞紐工程聯調聯試時間節點，先將合肥通信站既有合寧、合武BSC擴容。需對合肥通信樓BSC進行擴容，增加4塊中繼板（STLP），割接入網，并對增加的4塊STLP進行自環驗證測試，連接BSC至DDF架間的2 M同軸電纜。

2）在合肥通信及RBC樓新設與合蚌客專接入后合寧、合武BSC相同配置BSC設備，安裝并調試好A接口、Asub接口及Abis部分接口的鏈路，確保所有鏈路完好；將合肥通信站既有合寧、合武BSC業務割接至新BSC中。

3）因Abis接口采集設備對BSC與BTS之間Abis接口進行實時監測，本工程需要監測的2 M口數量24個。故本次將GSM-R系統Abis接口監測設備一并搬遷。

4）通過擴容合寧2.5 G（中興S385）以及合武2.5 G （中興S385）傳輸設備的622 M光口板與合肥RBC及通信機房的2.5 G(華為OSN3500)傳輸設備組成1+1 622 M復用段保護環，滿足上述搬遷導致的2 M通道安全、穩定的需求。

新入網的BSC數據、基站狀態等，均與原有配置一致，各項業務功能也均驗證滿足要求。合肥通信站既有合寧、合武BSC搬遷至合肥通信及RBC樓，保障了合蚌客專和合寧、合武鐵路運營及通信設備的安全，避免了可能存在的安全隱患。

4 結論和建議

總而言之，列車在復雜、特殊區段的高速運動對作為列控信息承載平臺的GSM-R無線通信系統提出了嚴峻挑戰。需要對GSM-R系統進行合理的無線規劃，以保證通信的持續性和可靠性。

GSM-R系統的場強覆蓋預測、頻點和容量配置設計方案的考慮是本系統應用效果優劣的關鍵，而新建高鐵引入既有樞紐的覆蓋優化、干擾分析優化、切換性能優化則應在建設初期統一考慮，在工程實施的初步設計和施工設計各個階段都應予以足夠的重視,這樣才有利于復雜、特殊區段后期工程的順利實施,避免沖突或影響系統的指標。

同時保證設備質量可靠，運輸安全穩定一直是鐵路系統首位工作。為確保高鐵通信設備的安全，保障已運營線路穩定、可靠的安全行車，新建線路接入時需考慮既有線路核心設備安全運營方面，如有必要，須采取保障運營安全措施。

[1]中華人民共和國鐵道部．鐵路GSM-R系統工程設計暫行規定[S]．北京：中國鐵道出版社，2007.

[2]中華人民共和國鐵道部．高速鐵路設計規范[S]．北京：中國鐵道出版社，2009.

[3]中華人民共和國鐵道部．列車無線電通信天線類型、基本參數及測量方法[S]．北京：中國鐵道出版社，1987.

[4]吳克非．中國鐵路GSM-R移動通信系統設計指南[M]．北京：中國鐵道出版社，2008.