鄭徐客專、京九鐵路共享基站優化與實施方案

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，信號系統采用CTCS-0級列控系統。京九鐵路GSM-R網絡[2]按普通單網設計，主要承載調度通信等移動語音呼叫業務、調度命令和無線車次號傳送等GPRS業務。

鄭徐客專[3]設計最高速度350 km/h，信號系統采用CTCS-3級列控系統，除了提供移動語音通信及GPRS數據傳送業務外，還需提供列車運行控制、調度指揮、列車運行安全監控等數據通信業務。考慮列車控制信息傳送對系統可靠性的高要求，正線CTCS-3級區段采用高重疊的交織單層網絡覆蓋的建設方案，當非連續基站或直放站出現故障時，系統仍然能正常工作。

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系統頻率資源緊張，使得鄭徐客專的頻率規劃工作十分困難。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，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，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，引接鄭徐客專基站61（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間出現較強干擾及弱覆蓋現象，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信號時出現信號異常突降現象，導致在此處出現一次異常切換到DSN-SQ18的情況，隨后列車繼續向商丘北方向行駛，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范圍內出現高質差現象。

3 優化調整

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 異常切換及高質差現象Fig.3 Phenomenon of abnormal switch and poor quality

原南疏解DSNSQ19/R1直放站現場如圖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）

根據以上內容分析：

1）京九線K678附近占用DSN-SQ19信號時出現信號異常突降現象，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°調整到155°，下傾角從6～8°調整到3°；

2）從圖3可以看出DSN-SQ19/R1（原南疏解站）在800 m范圍外出現快衰落現象，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整為335°，下傾角最終調整為2°。

3.2 調整方案

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

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

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

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

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]

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

圖5 DK671.5現場CQT語音測試圖Fig.5 On-site CQT voice testing at DK671.5 kilometer post

圖6 DK671.5現場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，質量為0級，最強鄰區列表DSN-SQ19基站接收電平為-84 dBm，因此推斷調整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區間為切換區域，從而避免過早占用ShangQiuBei基站信號，出現質差現象。

另外，將DSN-SQ19南邊天線方位角從196°調整到155°，下傾角由6°調整到3°后，在京九線K677-K678區間內進行測試，語音和掃頻測試結果分別如圖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，質量為0級，最強鄰區列表DSN-SQ19基站接收電平為-75 dBm，因此在調整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信號弱覆蓋現象消失，并且沒有發生任何異常切換。

圖7 DK678現場CQT語音測試圖Fig.7 On-site CQT voice testing at DK678 kilometer post

圖8 DK678現場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區間進行往返測試驗證，語音測試結果如圖9所示。

圖9 京九線調整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，切換區間已經變成DK672，與之前推測的切換區域基本一致，并且切換前后電平、質量良好。

隨后列車繼續向南行駛至DK678區間，語音測試結果如圖10所示。

圖10 京九線調整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，并且沒有出現之前的弱覆蓋區域，并且沒有之前在京九線DK678附近占用DSN-SQ19基站信號時出現電平異常突降后切向鄭徐客專DSN-SQ18基站，切換區間已經變成DK678，與之前推測的切換區域基本一致，并且切換前后電平、質量良好。

由于通勤車在開往商丘南車站方向在DK678區間時車速僅為45 km/h，需要進站通車，并且車速持續下降，由于本次測試采用手機在車內進行測試，電平波動較大，因此正好在切換區域DK678區間出現一次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，預計車速超過60 km/h通過DK678區間不會出現任何異常切換現象。

隨后返程測試時，列車上行方向行駛至DK678區間，沒有出現任何異常現象，語音測試結果如圖11所示。

從圖11可以看出，列車抵達DK678區間時，當前列車時速為65 km/h，并且在持續上升，在切換區域DK678區間正常切換，沒有出現任何異常現象，并且電平、質量良好。

圖11 京九線調整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

隨后列車繼續向北行駛至DK672區間，語音測試結果如圖12所示。

圖12 京九線調整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、質量良好，由于本次測試采用手機在車內進行測試，電平波動較大，因此造成出現一次乒乓切換現象，如若動車組在該區間行車采用車載天線，接收電平較為穩定，推測在該區間不會出現異常現象。

5 總結

調整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信號時出現信號異常突降現象，導致在此處出現一次異常切換到DSN-SQ18的情況已經完全消除；2）在京九線K673附近，MS信號從DSN-SQ19切換到京九線ShangQiuBei01基站后出現高質差現象已經完全消除。