重慶樞紐東環線特殊區域調度通信設計方案研究

趙 晟

（中鐵二院工程集團有限責任公司，成都 610031）

1 概述

調度通信是保證鐵路運輸安全的重要技術手段，主要由有線調度通信系統和無線列調系統構成。隨著國內鐵路事業的飛速發展，新建/改建鐵路大量采用鐵路數字移動通信系統（Global System for Mobile Communications-Railway，GSM-R）和新型調度交換機，以替代傳統無線列調系統和數字調度設備。截至2020年末，國內鐵路運營里程已達14.63萬km，現網中仍有大量無線列調和傳統數字調度設備，升級改造需要大量的時間和資金，多種技術制式將長期并存，給調度通信設計帶來新的挑戰。同時，西南山區獨特的地形地貌導致鐵路選線困難，樞紐特殊區域內新建線與既有線交叉并行，GSM-R網絡、無線列調系統、傳統數字調度設備和新型調度交換機等多種技術制式并存，調度通信需求非常復雜，常規設計方案已不能滿足鐵路運輸調度指揮的需要，必須根據現場的實際情況進行特殊設計。

2 工程概況

2.1 東環線線路概況

重慶樞紐東環線為國鐵Ⅰ級雙線普速鐵路，由東環線正線、機場支線和黃茅坪支線3部分組成，全線均位于重慶市主城區，其線路走向如圖1所示。

圖1 東環線線路平面圖Fig.1 Track plan of East ring line

2.2 調度通信系統概況

1）東環線

新設有線調度通信系統，采用CTT4000調度交換機，納入成都調度所管轄；新設GSM-R移動通信系統，在重慶東通信站新設基站控制器（Base Station Controller，BSC），沿線設置基站，弱場區設置射頻拉遠單元（Radio Remote Unit，RRU）、光纖直放站和漏泄電纜。

2）渝懷線

有線調度通信系統采用CTT2000數字調度設備，納入成都調度所管轄；無線通信設置450 MHz無線列調系統，各車站設置車站電臺，弱場區設置區間中繼臺。

2.3 調度區劃分

東環線為樞紐環線，調度區劃分非常復雜，具體劃分如下。

1）東環正線、黃茅坪支線、魚嘴（不含）至廟壩（含）納入新設重慶樞紐列調四臺管轄；

2）機場支線郭家（含）至重慶北線路所（含）納入既有重慶樞紐列調一臺管轄；

3）渝懷線重慶北（含）至魚嘴（含）納入既有重慶樞紐列調三臺管轄；

4）渝懷線廟壩（不含）至秀山（含）納入既有渝懷列調臺管轄。

3 重慶東站區域調度通信設計方案

3.1 需求分析

東環線在重慶東站區域采用客貨分線設計方案，客車線引入重慶東站，貨車線外繞通過重慶東站，并在重慶東站兩端客貨分線處設置瓦房子線路所和打鐵埡線路所。為降低工程造價，打鐵埡線路所所在位置不設房屋，其信號設備設置在重慶東站信號樓，采用遠程控制方式。同時，為便于維護管理，瓦房子線路所和打鐵埡線路所車站值班員在重慶東站信號樓集中辦公。重慶東站區域線路平面如圖2所示。

圖2 重慶東站區域線路平面圖Fig.2 Regional track plan of Chongqing East Railway Station

東環線在重慶東站區域客貨分線后，該區域內車站（線路所）與常規鐵路的車站（線路所）只有2個相鄰站不同，其站間關系變得更加復雜，如圖3所示。

圖3 重慶東站區域站間關系示意圖Fig.3 Schematic diagram of the relationship between regional stations of Chongqing East Railway Station

綜合上述情況分析，該區域的特殊調度通信需求如下：

1）瓦房子線路所車站值班員正常情況下可遠程指揮，故障情況下可現場指揮；

2）打鐵埡線路所車站值班員可遠程指揮；

3）瓦房子線路所和打鐵埡線路所3個方向的站間行車電話可正常使用；

4）列車司機可通過13X0短號碼呼叫與之對應的車站值班員。

3.2 設計方案

1）在瓦房子線路所通信機械室設置調度交換機1套，在其控制臺室設置備用車站值班臺，滿足故障情況下現場指揮的作業需求；在重慶東站控制臺室設置主用車站值班臺，通過2 Mbit/s通道遠程接入瓦房子線路所調度交換機，滿足正常情況下遠程指揮的作業需求。

2）打鐵埡線路所為遠程控制線路所，在其邏輯位置無法設置調度交換機。為節省工程投資，將打鐵埡線路所車站值班臺設置于重慶東站控制臺室，就近接入重慶東站調度交換機，滿足其車站值班員遠程指揮的作業需求。

3）重慶東站區域均屬于重慶樞紐列調四臺管轄，該區段所有調度交換機可組成1個數字調度環，以滿足瓦房子線路所和打鐵埡線路所3個方向的站間行車電話正常使用。該區段有線調度通信系統組網如圖4所示。

4）根據短號碼呼叫技術原理，GSM-R網絡根據被叫用戶短號碼和主叫用戶所處位置的全球小區識別碼（Cell Global Identification，CGI）確定與之對應的固定臺綜合業務數字網（Integrated Services Digital Network，ISDN）號碼，并對該ISDN號碼發起呼叫。為確保正確呼叫車站值班員，必須保證主叫用戶所處位置的CGI對應唯一的車站值班臺ISDN號碼。東環線重慶東站與打鐵埡線路所的站間距約為2 km，且線路所上下行方向都有短隧道，做異小區設計非常困難。經過反復分析和計算，將打鐵埡線路所基站移至朱家灣隧道入口，使切換區長度增加約200 m，基本滿足切換距離要求；同時調整基站天線掛高和俯仰角，實現重慶東站與打鐵埡線路所的異小區覆蓋，從而滿足列車司機在重慶東站區域通過13X0短號碼呼叫相應車站值班員的作業需求。重慶東站區域GSM-R網絡小區分布如圖5所示。

圖4 重慶東站區域有線調度通信系統組網示意圖Fig.4 Schematic diagram of the networking of the regional wired dispatching communication system of Chongqing East Railway Station

圖5 重慶東站區域GSM-R網絡小區分布示意圖Fig.5 Schematic diagram of regional GSM-R network cell distribution of Chongqing East Railway Station

4 廟壩站區域調度通信設計方案

4.1 需求分析

東環線正線與既有渝懷線在魚嘴-洛磧區間相交，在兩線交匯處新設廟壩線路所。同時，從東環線正線新建聯絡線與渝懷線互聯，并新設皂角樹線路所和果園港線路所。皂角樹線路所為東環線線路所，果園港線路所和廟壩線路所為渝懷線和東環線共用線路所。為降低工程造價，便于維護管理，3個線路所合設于廟壩線路所所在位置，命名為廟壩站。皂角樹線路所和果園港線路所所在位置均不設房屋，其信號設備集中設置在廟壩站信號樓，采用遠程控制方式。同時，為便于維護管理，皂角樹線路所和果園港線路所車站值班員在廟壩站信號樓集中辦公。廟壩站區域線路平面如圖6所示。

由于廟壩站區域涉及既有渝懷線正線、東環線正線和新建聯絡線，新設廟壩線路所、皂角樹線路所和果園港線路所，故該區域內每個車站（線路所）均有多個相鄰車站（線路所），其站間關系異常復雜，如圖7所示。

綜合上述情況分析，該區域的特殊調度通信需求如下。

1）皂角樹線路所和果園港線路所車站值班員可遠程指揮；

2）廟壩線路所為重慶樞紐列調四臺和渝懷列調臺的調度分界站，果園港線路所為重慶樞紐列調四臺和重慶樞紐列調三臺的調度分界站，調度分界站可由兩個列車調度員指揮；

圖6 廟壩站區域線路平面圖Fig.6 Regional track plan of Miaoba Railway Station

圖7 廟壩站區域站間關系示意圖Fig.7 Schematic diagram of the relationship between regional stations of Miaoba Railway Station

3）果園港線路所和皂角樹線路所3個方向的站間行車電話以及廟壩線路所4個方向的站間行車電話可正常使用；

4）渝懷線魚嘴-洛磧段區間電話可正常使用；

5）在廟壩站區域內無線列調功能可正常使用；

6）列車司機在東環正線和聯絡線區段可通過13X0短號碼呼叫與之對應的車站值班員。

4.2 設計方案

1）皂角樹線路所為東環線線路所，果園港線路所和廟壩線路所為渝懷線和東環線共用線路所，3個線路所合設為廟壩站后，廟壩線路所為本地控制線路所，皂角樹線路所和果園港線路所均變為遠程控制線路所。東環線在廟壩站新設CTT4000調度交換機1套，渝懷線在廟壩新設CTT2000數字調度設備1套，分別納入東環線和渝懷線數字調度環。為節省工程投資，將東環線皂角樹線路所、果園港線路所和廟壩線路所車站值班臺接入廟壩站CTT4000調度交換機；將渝懷線果園港線路所和廟壩線路所車站值班臺接入廟壩站CTT2000數字調度設備，滿足各遠程控制線路所車站值班員遠程指揮的作業需求。同時，本方案也可滿足列車調度員對調度分界站的指揮需求。

2）果園港線路所與魚嘴、廟壩線路所的站間行車電話通過渝懷線有線調度通信系統實現，與皂角樹線路所的站間行車電話通過東環線有線調度通信系統實現；皂角樹線路所與東港、果園港線路所、廟壩線路所的站間行車電話均通過東環線有線調度通信系統實現；廟壩線路所與果園港線路所、洛磧的站間行車電話通過渝懷線有線調度通信系統實現，與皂角樹線路所、龍盛的站間行車電話通過東環線有線調度通信系統實現。

3）在既有渝懷線魚嘴-洛磧區間新設果園港線路所和廟壩線路所后，將原來的一個區間在邏輯上劃分為3個區間，即魚嘴-果園港線路所、果園港線路所-廟壩線路所、廟壩線路所-洛磧。根據區間電話的通信原理，使用區間電話呼叫下行車站值班員時，是由上行車站的調度交換機通過2 M時隙傳至下行車站的調度交換機，然后傳至下行車站的車站值班臺。魚嘴是果園港線路所的上行車站，使用區間電話可正常呼叫魚嘴和果園港線路所，但需要在果園港線路所邏輯位置處將區間電話的電纜芯線斷開，以確保區間電話的正確呼叫；同時，將廟壩線路所由果園港線路所的下行車站改為上行車站，以確保果園港線路所-廟壩線路所區間電話的正常使用。

4）東環線正線和聯絡線均新設GSM-R網絡，在果園港線路所邏輯位置和廟壩站設置分布式基站，在皂角樹線路所和其他弱場區設置RRU。該區域可通過GSM-R網絡實現無線列調功能的正常使用。

渝懷線設置450 MHz無線列調系統，各車站設置車站電臺，弱場區設置區間中繼臺。在既有渝懷線魚嘴-洛磧區間新設果園港線路所和廟壩線路所后，將原來的一個區間在邏輯上劃分為3個區間。為確保渝懷線無線列調系統的正常使用，需對既有組網方案進行調整，在果園港線路所和廟壩線路所新設車站電臺，并調整區間中繼臺的歸屬關系。由于果園港線路所為遠程控制線路所，只能將車站電臺設置在其邏輯位置處的分布式基站機房內；同時將其控制盒設置在廟壩站控制臺室，通過2 Mbit/s通道遠程接入車站電臺。該區域可通過450 MHz無線列調系統實現無線列調功能的正常使用。

5）由于廟壩線路所、皂角樹線路所和果園港線路所三角區域線路和地形情況非常復雜，為確保GSM-R網絡覆蓋質量，皂角樹線路所和果園港線路所需按共小區方案設計。廟壩站區域GSM-R網絡小區分布如圖8所示。

從前述可知，在東港站、廟壩線路所和龍盛站對應的小區1、3、4范圍內，列車司機可通過13X0短號碼呼叫與之對應的車站值班員；在果園港線路所和皂角樹線路所對應的小區2范圍內，列車司機不能通過13X0短號碼呼叫相應車站值班員，可通過ISDN號碼呼叫相應車站值班員。

5 結語

圖8 廟壩站區域GSM-R網絡小區分布示意圖Fig.8 Schematic diagram of regional GSM-R network cell distribution of Miaoba Railway Station

重慶樞紐東環線特殊區域調度通信需求主要包括車站值班員遠程指揮/現場指揮、多方向站間行車電話、13X0短號碼呼叫、調度分界站的多人調度指揮、遠程控制線路所區間電話和無線列調實現等方面。在設計時根據現場實際情況，通過調度交換機分設/合設、車站值班臺遠程/本地接入、GSM-R小區統籌規劃、調整區間電話上下行車站和無線列調系統組網等技術方案，較好的滿足各種需求，對后續項目的建設具有重要的參考意義。