CTCS-3線路GSM-R網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量評價(jià)體系研究

蔣笑冰，薛 強(qiáng)，薛晚亭

（1.中國鐵路北京局集團(tuán)公司北京鐵路通信技術(shù)中心，北京 100038；2.中興通訊股份有限公司，廣東深圳 518057；3.北京林業(yè)大學(xué)，北京 100091）

高速鐵路CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)承載列車控制、調(diào)度通信、調(diào)度命令等行車通信業(yè)務(wù)。CTCS-3線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量直接關(guān)系到其所承載行車通信業(yè)務(wù)的使用。保障CTCS-3 線路GSM-R 運(yùn)維質(zhì)量成為當(dāng)前急需攻克的難題。

前期GSM-R 網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量評價(jià)方面的研究，主要是研究檢測車定期對GSM-R 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行檢測，分析GSM-R 網(wǎng)絡(luò)場強(qiáng)檢測數(shù)據(jù)和GSM-R 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)，對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行評價(jià)。本文結(jié)合CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)特點(diǎn)，分析CTCS-3線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量評價(jià)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，明確CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量評價(jià)項(xiàng)點(diǎn)，構(gòu)建CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量評價(jià)體系。根據(jù)鐵路通信維護(hù)規(guī)程中質(zhì)量評價(jià)的要求，積極探索GSM-R 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量評價(jià)體系，將GSM-R 網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維質(zhì)量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化的呈現(xiàn)。

1 評價(jià)思路

CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量評價(jià)以鐵路運(yùn)輸安全管控為目標(biāo)，通過突出保障GSM-R 網(wǎng)絡(luò)的CTCS-3 無線超時(shí)、無線降級、調(diào)度命令和進(jìn)路預(yù)告等業(yè)務(wù)，形成“質(zhì)量評價(jià)體系設(shè)計(jì)、質(zhì)量評價(jià)對象管理、質(zhì)量評價(jià)數(shù)據(jù)管理、質(zhì)量評價(jià)結(jié)果分析”的閉環(huán)、循環(huán)迭代模型。可隨著時(shí)間周期、鐵路運(yùn)輸安全管控需求而變化，CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量評價(jià)進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)整，如圖1 所示。

圖1 CTCS-3線路GSM-R網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量評價(jià)思路Fig.1 Quality assessment ideas for GSM-R network operation and maintenance of CTCS-3 line

2 評價(jià)體系

CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量評價(jià)體系包括評價(jià)對象、評價(jià)數(shù)據(jù)、評價(jià)維度、評價(jià)算法和評價(jià)公式，如圖2 所示。

圖2 CTCS-3線路GSM-R網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量評價(jià)體系Fig.2 Quality assessment system for GSM-R network operation and maintenance of CTCS-3 line

2.1 評價(jià)對象

結(jié)合GSM-R 網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)維特點(diǎn)，CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量評價(jià)以CTCS-3線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)為評價(jià)對象，科學(xué)全面地評價(jià)CTCS-3 線路GSM-R 無線網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)安全隱患，積極開展CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和克缺整改，提高CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

2.2 評價(jià)數(shù)據(jù)

CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量評價(jià)數(shù)據(jù)來源于GSM-R 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維工具，例如：GSM-R 網(wǎng)絡(luò)基站控制設(shè)備（BSC）專業(yè)網(wǎng)管、CTCS-3 線路無線鏈接超時(shí)統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)（DMS）、GSM-R 接口監(jiān)測系統(tǒng)等。經(jīng)過對比分析，CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量數(shù)據(jù)，主要選取GSM-R 網(wǎng)絡(luò)BSC 專業(yè)網(wǎng)管性能質(zhì)量數(shù)據(jù)，CTCS-3 線路DMS CTCS-3 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，GSM-R 接口監(jiān)測系統(tǒng)列控業(yè)務(wù)連接建立數(shù)據(jù)，電務(wù)檢測系統(tǒng)GSM-R 檢測車檢測數(shù)據(jù)等。

2.3 評價(jià)維度

CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量評價(jià)主要衡量GSM-R 網(wǎng)絡(luò)承載CTCS-3 列控系統(tǒng)業(yè)務(wù)、調(diào)度命令、進(jìn)路預(yù)告等行車通信業(yè)務(wù)的運(yùn)維工作優(yōu)劣程度。CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量評價(jià)包含GSM-R無線網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量、工作質(zhì)量和運(yùn)用質(zhì)量3 個(gè)評價(jià)維度，如圖3 所示。

圖3 CTCS-3線路GSM-R網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量評價(jià)維度Fig.3 Quality assessment dimensions for GSM-R network operation and maintenance of CTCS-3 line

1）設(shè)備質(zhì)量評價(jià)主要評價(jià)的是CTCS-3 線路GSM-R 無線網(wǎng)設(shè)備的性能狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)的性能質(zhì)量。設(shè)備質(zhì)量評價(jià)項(xiàng)點(diǎn)由GSM-R 網(wǎng)絡(luò)無線網(wǎng)設(shè)備的性能質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得出。

2）工作質(zhì)量評價(jià)主要評價(jià)的是設(shè)備的維護(hù)質(zhì)量。工作質(zhì)量評價(jià)項(xiàng)點(diǎn)由GSM-R 網(wǎng)絡(luò)發(fā)生的故障和一類障礙數(shù)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得出。GSM-R 網(wǎng)絡(luò)原因造成列車運(yùn)行控制系統(tǒng)降級運(yùn)行屬于一類障礙。

3）運(yùn)用質(zhì)量評價(jià)主要評價(jià)的是GSM-R 網(wǎng)絡(luò)承載行車通信業(yè)務(wù)的運(yùn)用情況。運(yùn)用質(zhì)量評價(jià)項(xiàng)點(diǎn)包括基礎(chǔ)運(yùn)用質(zhì)量和檢測運(yùn)用質(zhì)量，其中基礎(chǔ)運(yùn)用質(zhì)量評價(jià)項(xiàng)點(diǎn)為CTCS-3 列車控制行車通信業(yè)務(wù)運(yùn)用情況，檢測運(yùn)用質(zhì)量評價(jià)項(xiàng)點(diǎn)為綜合檢測車場強(qiáng)測試及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量（QoS）測試等檢測情況。

2.4 評價(jià)算法

CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量評價(jià)算法分為分段線性轉(zhuǎn)換法、異常事件扣分法和Logsig 函數(shù)法。

分段線性轉(zhuǎn)換法適用于指標(biāo)數(shù)據(jù)為連續(xù)的數(shù)值型數(shù)據(jù)，通過將數(shù)值進(jìn)行線性轉(zhuǎn)換的方式計(jì)算對應(yīng)項(xiàng)點(diǎn)的評價(jià)分?jǐn)?shù)，例如，基于信令信道分配成功率對BSC 的性能質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)。

異常事件扣分法是針對通過發(fā)生異常事件的次數(shù)來評價(jià)的項(xiàng)點(diǎn)，原理是將每類異常事件發(fā)生一次轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的扣除分?jǐn)?shù)，從總分中扣除異常事件發(fā)生次數(shù)應(yīng)扣分?jǐn)?shù)得到評價(jià)結(jié)果。例如，用評價(jià)周期內(nèi)的CTCS-3 線路GSM-R 故障的發(fā)生次數(shù)來評價(jià)CTCS-3 線路的工作質(zhì)量。

Logsig 函數(shù)構(gòu)建評價(jià)函數(shù)主要用于評價(jià)GSM-R網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，以評價(jià)結(jié)果為0 表示參評指標(biāo)達(dá)到理想狀態(tài)，且評價(jià)結(jié)果越靠近10，表示評價(jià)指標(biāo)的測量值偏離理想狀態(tài)的程度越大。

2.5 評價(jià)公式

2.5.1 設(shè)備質(zhì)量（主要評價(jià)項(xiàng)點(diǎn)）統(tǒng)計(jì)公式說明

評價(jià)對象為CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)無線網(wǎng)設(shè)備性能質(zhì)量。

信令信道分配成功率：項(xiàng)點(diǎn)考察小區(qū)信令信道分配情況，由GSM-R 無線網(wǎng)BSC 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；信令信道分配成功率=（SDCCH 信道分配成功總次數(shù)/ SDCCH 信道分配請求總次數(shù)）×100%；指標(biāo)要求≥99%。該項(xiàng)點(diǎn)采取分段線性轉(zhuǎn)換法進(jìn)行評價(jià)。

業(yè)務(wù)信道分配成功率：項(xiàng)點(diǎn)考察小區(qū)信令信道分配情況，由GSM-R 無線網(wǎng)BSC 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；業(yè)務(wù)信道分配成功率=（TCH 信道分配成功總次數(shù) / TCH 信道分配請求總次數(shù)）×100% ；指標(biāo)要求≥99%。該項(xiàng)點(diǎn)采取分段線性轉(zhuǎn)換法進(jìn)行評價(jià)。

信令信道掉話率（8 W）：項(xiàng)點(diǎn)考察小區(qū)業(yè)務(wù)信道掉話事件，由GSM-R 無線網(wǎng)BSC 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；信令信道掉話率=（SDCCH 信道掉話總次數(shù)/SDCCH信道分配成功總次數(shù)）×100%；指標(biāo)要求：列控線路≤0.3%。該項(xiàng)點(diǎn)采取分段線性轉(zhuǎn)換法進(jìn)行評價(jià)。

業(yè)務(wù)信道掉話率（8 W）：項(xiàng)點(diǎn)考察小區(qū)業(yè)務(wù)信道掉話事件，由GSM-R 無線網(wǎng)BSC 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；業(yè)務(wù)信道掉話率=（TCH 信道掉話總次數(shù)/TCH 信道分配成功總次數(shù)）×100%；指標(biāo)要求：列控線路≤0.6%。該項(xiàng)點(diǎn)采取分段線性轉(zhuǎn)換法進(jìn)行評價(jià)。

壞小區(qū)比例（8 W）：項(xiàng)點(diǎn)考察業(yè)務(wù)信道掉話率（含切換）≥3%的小區(qū)占比，由GSM-R 無線網(wǎng)BSC 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；壞小區(qū)比例=（壞小區(qū)數(shù)/小區(qū)總數(shù)）×100%；指標(biāo)要求≤1%。該項(xiàng)點(diǎn)采取分段線性轉(zhuǎn)換法進(jìn)行評價(jià)。

越區(qū)切換成功率：項(xiàng)點(diǎn)考察小區(qū)切換事件，由GSM-R 無線網(wǎng)BSC 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；越區(qū)切換成功率=（原小區(qū)切出成功總次數(shù) /原小區(qū)切出請求總次數(shù)）×100%；指標(biāo)要求≥99.5%。該項(xiàng)點(diǎn)采取分段線性轉(zhuǎn)換法進(jìn)行評價(jià)。

2.5.2 工作質(zhì)量（GSM-R通信故障和一類障礙）統(tǒng)計(jì)公式說明

評價(jià)對象為CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)工作質(zhì)量。

以GSM-R 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通信故障和一類障礙的事件作為評價(jià)依據(jù)，采取GSM-R 通信故障異常事件每件1 分、GSM-R 網(wǎng)絡(luò)一類障礙異常事件每件0.2 分的扣分方式進(jìn)行評價(jià)。

2.5.3 基礎(chǔ)運(yùn)用質(zhì)量統(tǒng)計(jì)公式說明

評價(jià)對象為CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)運(yùn)用質(zhì)量。

CTCS-3 列控業(yè)務(wù)百萬公里超時(shí)率：以CTCS-3列控業(yè)務(wù)百萬公里超時(shí)的事件作為評價(jià)依據(jù)。該項(xiàng)點(diǎn)采取分段線性轉(zhuǎn)換法進(jìn)行評價(jià)。

CTCS-3 列控業(yè)務(wù)通信原因無線超時(shí)率：以通信原因CTCS-3 列控業(yè)務(wù)無線超時(shí)的事件作為評價(jià)依據(jù)。該項(xiàng)點(diǎn)采取分段線性轉(zhuǎn)換法進(jìn)行評價(jià)。

CTCS-3 列控業(yè)務(wù)本局線路本局車擔(dān)當(dāng)動(dòng)車組百萬公里異常降級率：以CTCS-3 列控業(yè)務(wù)本局線路本局車擔(dān)當(dāng)動(dòng)車組百萬公里異常降級的事件作為評價(jià)依據(jù)。該項(xiàng)點(diǎn)采取分段線性轉(zhuǎn)換法進(jìn)行評價(jià)。

列控業(yè)務(wù)連接建立成功率：項(xiàng)點(diǎn)考察GSM-R 網(wǎng)絡(luò)承載列控業(yè)務(wù)的運(yùn)用質(zhì)量，由GSM-R 接口監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；列控業(yè)務(wù)連接建立成功率=連接建立成功次數(shù)/連接建立請求總次數(shù)；指標(biāo)要求≥99%。該項(xiàng)點(diǎn)采取分段線性轉(zhuǎn)換法進(jìn)行評價(jià)。

2.5.4 檢測運(yùn)用質(zhì)量統(tǒng)計(jì)公式說明

評價(jià)對象為CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)檢測運(yùn)用質(zhì)量。

GSM-R 網(wǎng)絡(luò)QoS 評價(jià)體系采用Logsig 函數(shù)構(gòu)建評價(jià)函數(shù)，均以評價(jià)結(jié)果為0 表示參評指標(biāo)達(dá)到理想狀態(tài)，且評價(jià)結(jié)果越靠近10，表示評價(jià)指標(biāo)的測量值偏離理想狀態(tài)的程度越大。因檢測數(shù)據(jù)中選取的指標(biāo)無法表征場強(qiáng)覆蓋不合格、場強(qiáng)覆蓋異常和掉話等3 類通信服務(wù)質(zhì)量問題，因此對這3 類問題進(jìn)行異常扣分，如表1 所示。

表1 CTCS-3線路GSM-R網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量評價(jià)項(xiàng)點(diǎn)情況Tab.1 Quality assessment items for GSM-R network operation and maintenance of CTCS-3 line

3 評價(jià)結(jié)果

CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量評價(jià)結(jié)果如下：

CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量評價(jià)=（CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備質(zhì)量 + CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)工作質(zhì)量+CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用質(zhì)量）×33.33%；

CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備質(zhì)量 =∑項(xiàng)點(diǎn)分值×項(xiàng)點(diǎn)權(quán)重；

CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)工作質(zhì)量 =∑項(xiàng)點(diǎn)分值×項(xiàng)點(diǎn)權(quán)重；

CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用質(zhì)量= CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)運(yùn)用質(zhì)量×75% + CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)檢測運(yùn)用質(zhì)量×25%；

CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)運(yùn)用質(zhì)量=∑項(xiàng)點(diǎn)分值×項(xiàng)點(diǎn)權(quán)重。

以某鐵路局集團(tuán)公司2023 年某月GSM-R 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量數(shù)據(jù)為例，計(jì)算得出某鐵路局CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量評價(jià)結(jié)果，如表2 所示。評價(jià)結(jié)果能夠通過設(shè)備質(zhì)量、工作質(zhì)量、運(yùn)用質(zhì)量3個(gè)維度，綜合地反映出某鐵路局管內(nèi)7 條CTCS-3線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量狀況。

表2 某鐵路局CTCS-3線路GSM-R網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量評價(jià)結(jié)果Tab.2 Quality assessment results for GSM-R network operation and maintenance of CTCS-3 line in a railway bureau

4 結(jié)束語

本文針對CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)承載列車控制、調(diào)度通信、調(diào)度命令、進(jìn)路預(yù)告等業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，分析GSM-R 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量評價(jià)思路，提出CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量評價(jià)體系。通過現(xiàn)網(wǎng)GSM-R 運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得出評價(jià)結(jié)果，能夠綜合地反映出CTCS-3 線路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維質(zhì)量狀況，為GSM-R 網(wǎng)絡(luò)智能運(yùn)行維護(hù)工作提供參考。