長昆客?？缥鋸V客專GSM-R改造方案分析

趙 旭 景 巖 馮敬然

（鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300251）

1 概述

長昆客專為在建鐵路，是我國四縱四橫滬昆客專的重要組成部分，其東起湖南省長沙市，西至云南省昆明市，全長近1 100 km。長昆客專自長沙南站與武廣客專線間距小于500 m并線，至武廣客專沙子嶺隧道小里程口處上跨武廣客專后分線，并線區段線路長約4.9 km，地形為丘陵，線路最小垂直間距20 m，最大340 m，線路走向如圖1所示。圖2為通過鐵道第三勘察設計院集團有限公司開發的鐵路3D模擬仿真平臺，仿真得到的長昆客專上跨武廣客專模擬圖。

2 客專并線段既有無線情況

武廣客專在與長昆并線段有3座隧道：王公祠隧道、包家塘隧道、沙子嶺隧道，采用GSM-R交織冗余網絡覆蓋方式。沙子嶺隧道小里程口外設置武廣1604號基站。站內含2載頻基站，光纖直放站近端機，光纖直放站遠端機等設備。沙子嶺隧道兩端光纖直放站主用信號源為1604號基站，備用信號源為相鄰1605號基站。

1604號基站鐵塔為2層平臺30 m鐵塔，第一層平臺掛設1604號基站天線，主要覆蓋1603號基站及其小里程方向；第二層平臺掛設基站同址遠端機天線。在1604號基站故障情況下， 1605號基站信號利用該處遠端機天線與1603號基站形成交疊區，作為故障后切換區。并線區段設備連接關系如圖3所示，圖中實線表示主用連接，虛線表示備用連接。

3 客專并線段GSM-R改造方案

長昆客專與武廣客專并線4.9 km，最大垂直線間距340 m，經過實地勘察，在并線段長昆客專新設基站覆蓋，易導致武廣客專移動臺接入長昆客?；拘盘枺苿优_誤切換及掉話，并線段使用武廣客專既有基站信號覆蓋為最佳方案。由此進行如下無線系統改造。

1）設備改造部分

長昆袁家沖隧道與武廣王公祠隧道位置平行，在袁家沖隧道大小里程口放置光纖直放站遠端機，遠端機采用與武廣客專同型設備，具有主從2路信號輸入，主用信號為武廣1603號基站，從用信號為武廣1602號基站。這與袁家沖隧道平行的武廣王公祠隧道邏輯關系一致，并接入武廣光纖直放站系統。袁家沖隧道與王公祠隧道垂直間距為15 m，隧道小里程口利用王公祠隧道口鐵塔、天線覆蓋。長昆客專在出袁家沖隧道大里程口后，有約4 000 m半徑的線路曲線，故在袁家沖隧道大里程口設置15 m鐵塔，補強覆蓋長昆客專出袁家沖隧道大里程口后的弧度曲線部分。

武廣客專為GSM-R交織覆蓋線路。當武廣1604號基站故障，其覆蓋區域會被1603、1605號基站信號覆蓋。而長昆上跨武廣客專后，長昆線與武廣線位分向，若武廣1604號基站故障，則長昆客專上跨點至相鄰長昆基站間無有效覆蓋。故在武廣1604號基站同址新設長昆1載頻基站，并新設50 m鐵塔（三層平臺）代替既有30 m鐵塔。新設長昆1載頻基站接入武廣客專長沙南站既有基站控制器（BSC）。通信物理連接上，為避免由于光纜中斷導致的基站故障，設置長昆1載頻基站光纜與武廣1604號基站光纜不同徑路；通信邏輯連接上，為避免傳輸系統故障導致基站失效，利用長昆客專新設傳輸系統，在長沙南站與武廣既有傳輸設備連通，接入與武廣1604號基站不同奇偶性的基站環中。

新設長昆1載頻基站后，上跨點處覆蓋模式由單網交織改為同站址雙網覆蓋。若隧道內直放站主備用信號仍然是1604、1605號基站，則1604號基站故障后，長昆1載頻基站在隧道內無信號，即1載頻基站與1605號基站無切換區，接入1604信號的列車進入隧道后會掉話，故需將沙子嶺隧道內光纖直放站遠端機改為同站址雙網連接模式。結合圖3武廣既有GSM-R連接關系，沙子嶺隧道光纖直放站遠端機主用信號保持不變（為武廣1604號基站信號），備用信號改為長昆新設1載頻基站，同時，在武廣長沙南BSC中添加長昆1載頻基站與武廣1605號基站的切換關系；沙子嶺隧道大里程口直放站遠端機設備、連線及鐵塔等既有情況不做更改。改造后，沙子嶺隧道大里程口為武廣1604號基站、長昆1載頻基站與1605號基站切換區。

2）鐵塔改造部分

長昆、武廣客專上跨點基站為同站址雙網模式，負責上述2條客專的覆蓋，主用基站為武廣1604號基站，從用為長昆1載頻基站。為保證主用信號覆蓋效果，在新設50 m鐵塔第1層平臺放置武廣1604號基站3副天線，分別指向武廣客專小里程方向，長昆客專大、小里程方向；第2層平臺設置長昆1載頻基站3副天線，與主用1604號基站天線同指向；同站址覆蓋模式下，光纖直放站遠端機主備與基站主備信號相同，直放站天線與基站天線信號相同，故取消該處直放站天線。

3）網絡優化部分

武廣1604號基站與長昆1載頻基站覆蓋范圍相同，移動臺優先接入信號強度高的基站。為優先使用1604號基站信號，調低長昆基站的輸出功率為1604號基站輸出功率-6 dBm；在長沙南武廣既有BSC處，調高長昆基站“切換門限”參數“HandOver_Margin”為1604號基站+6 dBm。上述參數保證移動臺優先使用1604號基站信號。改造后長昆跨武廣無線通信系統如圖4所示。

4 改造方案適應性分析

4.1 場強覆蓋部分

根據改造方案，由Aircom軟件仿真分析場強覆蓋，如圖5所示，可以得出并線區段利用武廣客專基站滿足兩客專覆蓋場強要求。

圖5中場強仿真，沿線路方向中心區域第一層，場強值≥-70 dBm；線路外區域第二層，場強值≥-80 dBm；線路外區域第三層，場強值為-90 dBm。圖中wuguang為武廣客專1603號基站，wuguang_fork為長昆客專上跨武廣客專位置的武廣1604號基站，SITE1為武廣1604號基站相鄰的長昆基站。由圖5可以看出，用武廣基站覆蓋長昆客專并線區段滿足250 km/h客專無線通信場強要求（95%時間地點概率下，-95 dBm）。

4.2 切換邏輯部分

圖6表示了移動臺走行與基站設備關系，細黑線表示長昆客專示意線位，粗黑線表示武廣客專示意線位，黑色三角代表武廣基站，斜線圓形填充表示長昆基站，黑色箭頭表示天線覆蓋方向。

1）武廣1604號基站正常

上跨點主用基站信號為武廣1604號基站，同址長昆1載頻基站信號比1604號基站低6 dBm，移動臺優先接入1604號基站。切換情況如下。

a．武廣客專移動臺A→B→C走行，移動臺由1602號基站在王公祠隧道與包家塘隧道間切換為1603號基站信號，繼續切換至1604號基站；沙子嶺隧道內為1604號基站主用信號，故沙子嶺隧道內移動臺仍在使用1604號基站信號；移動臺駛出沙子嶺隧道，在大里程口遠端機天線與1605號基站天線構成切換區，切換至1605號基站信號內。

b．長昆客專移動臺A→B→D走行，移動臺由1602號基站在袁家沖隧道與包家塘隧道間切換為1603號基站信號，繼續切換至1604號基站。因長昆SITE1基站與武廣1605號基站間相隔較遠，彼此信號無交越，故經過上跨點后移動臺可唯一切換至長昆SITE1基站。

c．反之，武廣移動臺C→B→A走行，長昆客專移動臺D→B→A走行，順序為a．b．反向唯一切換。

2）武廣1604號基站故障

上跨點處使用長昆1載頻基站信號，BSC中已經設置1603、1605號基站與長昆1載頻的切換關系，故移動臺切換情況如下。

a．武廣客專移動臺A→B→C走行，移動臺正常切換到1603基站，繼續切換到長昆1載頻基站；1604號基站故障，沙子嶺隧道內為長昆1載頻基站信號，移動臺隧道內仍連接長昆1載頻基站；移動臺駛出隧道，在大里程口切換到1605號基站。

b．長昆客專移動臺A→B→D走行，移動臺同上情況切換至長昆1載頻基站。長昆1載頻基站與長昆SITE1站存在切換區及切換關系，且SITE1與1605號基站信號無交越，移動臺可唯一切換到長昆SITE1。

c．移動臺反向走行，則切換關系相反且唯一。

5 結束語

綜上所述，250 km/h客運專線上跨350 km/h高速鐵路GSM-R方案，主要目的是防止移動臺接入錯誤的基站信號導致既有線路掉話，可將高速鐵路在線路交叉點處基站由單網交織改為同站址雙網覆蓋模式，并相應更改相關隧道補強設備連接關系及優化網絡參數。

[1] 鐵道部工程設計鑒定中心．北京全路通信信號研究設計院．中國鐵路GSM-R移動通信系統設計指南[S]．北京：中國鐵道出版社，2008．

[2] 鐘章隊，李旭，蔣文怡，等．鐵路GSM-R數字移動通信系統[M]．北京：中國鐵道出版社，2007．

[3] 北京全路通信信號研究設計院．鐵建設【2007】92號 鐵路GSM-R數字移動通信系統工程設計暫行規定[S]．北京：中國鐵道出版社，2007．