津秦客專與大秦線并線區段GSM-R無線覆蓋方案研究

劉 淼（北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073）

1 概述

津秦客運專線線路自天津站站外（DK 9+000）起，經濱海、濱海北、唐山、灤河、北戴河，引入秦皇島站。貫通方案正線長度為257.4 km。鐵路等級為客運專線，正線數目為雙線，牽引種類為電力，機車類型為動車組，列車運行方式為自動控制，行車指揮方式為綜合調度，旅客列車速度目標值：350 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,要求滿足最高運營速度350 km/h條件下的移動通信業務需求，以及滿足列車控制系統對傳輸通道的需求。

大秦線是我國第一條以開行重載單元式列車為主的雙線電氣化鐵路，是為西煤東運而修建的運煤專用干線鐵路。建國以來其運量逐年增長，2002年運量已達到設計能力，完成貨物輸送量10 340萬t，實際運量已經超過設計能力。黨的十六大確定了2020年國民經濟翻兩番的戰略目標，鐵路作為國民經濟的大動脈，發揮著不可替代的重要作用，而大秦線作為中國北方鐵路極其重要的貨運通道，意義更為重要。按照鐵道部高速發展的總體要求，2003年底大秦線開始兩億噸擴能項目通信系統改造，截至2005年全線建成GSM-R鐵路綜合數字移動通信系統。2006年大秦線年運量已達到兩億噸，為進一步提高年運量，提高單列載重量，實現兩萬噸重載組合列車。因此結合機車同步操控功能對GSM-R無線通信系統的要求，2007年進行了大秦線GSM-R基站同站址雙網冗余方案改造，進一步提高系統的可靠性。

2 并線范圍

津秦客運專線與既有大秦線在秦皇島樞紐并線（DK 261—DK 300）其中（改DK 263+801=改DK 293+300短鏈29.498 km），并線區段約10 km。該區段津秦客專開行速度為250 km/h，大秦線列車開行速度為80 km/h。津秦線的秦皇島車站（DK 298+900）及存車場、大秦線的秦東上聯線路所（大秦

劉淼，男，畢業于蘭州交通大學，工程師。主要研究方向包括鐵路無線通信及通信系統集成，曾參與鐵路GSM-R數字移動通信系統預可行性研究報告、鐵路GSM-R核心網工程中期評估報告、中國鐵通集群網絡規劃、鐵路GSM-R核心網工程北京/武漢節點初步設計、鐵路GSM-R網絡技術體制、溫福線GSM-R系統集成、向莆線GSM-R系統集成、津秦客專通信集成等項目。曾獲得鐵道部優秀質量管理小組、中國鐵道學會鐵道科技二等獎、中國鐵路通信信號股份有限公司工程設計二等獎等。K 631+948.3）位于該區段。

由于大秦線屬于運煤重載專線，津秦客專屬于客運專線，而且秦皇島樞紐地區環境比較復雜，給無線通信系統覆蓋本身就帶來了方案設計的困難，同時對于并線區段的維修體制尤其需要引起重視。

3 方案設計

3.1 原設計方案

大秦線在該并線區段共設置5處基站，分別為 ：K 627+174（O3+O3）、K 631+620（O2+O2）、K 635+925（O2+O2）、K 639+910（O2+O2）和秦東改 K 302+400（O2+O2），其中 K 631+620（O2+O2）、K 639+910（O2+O2）和秦東改K 302+400（O2+O2）三處基站為大秦四億噸項目新建基站。

津秦客專在DK 261+950、DK294+300、DK297+450處新設O2基站，在DK 299+600處新設O3基站。同時考慮秦皇島站無柱雨棚下無線覆蓋，在站房兩個端臺各設置一套直放站遠端機。基站設置位置如圖1所示。

津秦客專與大秦線并線區段原設計方案基站如表1所示。

表1 津秦客專與大秦線并線區段原設計方案基站

3.2 并線區段解決方案

并線區段GSM-R無線覆蓋方式可以采用以下4種方案：同站址雙網方案，利用大秦線基站，接入太原核心網交換機；單網交織布設基站，基站加密方案，利用津秦客專基站，接入北京交換機；單網交織布設基站，基站加密方案，使用大秦線基站，接入太原交換機；津秦客專、大秦線各自布設基站，單網交織，各自接入北京或太原交換機。

由于并線區段基站關系到北京局所轄津秦客專CTCS-3（簡稱C3）列控系統安全以及太原局所轄大秦線機車同步操控的信息安全，為兼顧津秦客專C3級列控系統穩定運用，同時減少大秦線機車同步操控系統的GSM-R無線數據通信業務跨GSM-R交換機切換，并且考慮維修體制、投資、可實施性等因素，因此并線區段GSM-R無線覆蓋方案采用大秦線基站設備，以交織并且同站址雙基站方式布點，接入太原核心網交換機。

津秦客專與大秦線并線區段統一規劃時，根據話務量計算，區間為2載頻基站，區間三叉口處為3載頻基站，秦皇島站應為4載頻基站。

根據上述設計原則，該并線區段方案作如下調整。

1）大秦線既有K 627+174基站下行方向的天線改為窄波瓣天線，以減小對津秦客專的頻率干擾；

2）取消原計劃大秦線K 631+620和津秦客專DK 294+300處新建基站，在津秦客專與大秦線交匯處（津秦客專DK 293+800）新設O2+O2站點，以同站址雙基站方式覆蓋三叉口；

3）在津秦客專DK 295+550處增設2載頻基站，原津秦客專DK 297+450方案不變；

4）取消原津秦客專DK 299+600處基站，既有大秦線K 635+925處基站可利舊，為保證兩線并行的話務量及大秦三叉口覆蓋，將其容量調整為O3+O3；

5）同時為保證基站維修時津秦客專及大秦線業務不受影響，在DK 295+550處及DK 297+450處增設備用基站。具體方案如圖2所示。

由于北京局及太原局需要共同對并線區段基站進行實時監控，需要在北京鐵路局新增并線區段GSM-R無線子系統遠程網管終端。

津秦客專與大秦線并線區段解決方案基站如表2所示。

表2 津秦客專與大秦線并線區段解決方案基站

3.3 傳輸系統設計

津 秦 DK 293+650、DK 295+550、DK 297+450等3處基站均變更為雙基站設備，同時各設置2套傳輸設備及1套電源設備。其中在津秦客專DK 293+650處分別新設津秦客專傳輸及大秦線傳輸設備各1套、津秦客專電源設備1套。其余兩處基站新設津秦客專傳輸設備1套、電源設備1套，同時將大秦線K 631+620處2套傳輸設備分別搬遷至津秦DK 295+550、DK 297+450處作為備用基站傳輸。

按照GSM-R組網需求，津秦DK 293+650、DK295+550、DK 297+450處基站的通道均接入太原局大秦BSC，其中津秦DK293+650、DK295+550、DK297+450處A網基站接入津秦客專傳輸經天津至北京后通過北京至太原既有長途傳輸通道接入大秦線A網BSC，三處基站B網備用基站在秦皇島站直接經秦皇島站北信號樓大秦通信機械室納入大秦線B網BSC。

4 并線區段GSM-R網絡實施建議

本次設計方案的調整源于目前GSM-R頻點數量無法滿足津秦、大秦兩線在并線區段單獨規劃要求。根據設計方案，大秦線K 631+620處基站需要取消，并把該處基站及傳輸設備搬遷至津秦客專DK 295+550、DK 297+450處。

根據上述設計方案及考慮到津秦客專聯調聯試時不能影響大秦線正常運行的要求，建議實施方案按照如下步驟進行。

1）完成DK 293+800主備基站、DK 295+550主用基站、DK 297+450主用基站硬件安裝。

2）完成大秦BSC license擴容，擴容K635+925為O3站點。

3）配置并調測DK293+800主備基站、DK295+550主用基站、DK 297+450主用基站。

4）更換K 627+174備用基站天線為窄波瓣天線。

5）閉塞K 631+620；切換K 627+174備用基站為主用，打開DK 293+800主備基站、DK 295+550主用基站、DK 297+450主用基站，修改鄰區關系及頻點，進行測試優化。

6）測試結果如果達到開通要求，實施完成。如果未達到則解閉塞K 631+620，K 627+174備用基站切換回備用，閉塞DK 293+800主備基站、DK 295+550主用基站、DK 297+450主用基站，恢復原有鄰區關系數據及頻點。待下一天窗點重復進行第五步，直至測試結果達標。

7）將K 631+620主備基站設備分別物理搬遷至DK 295+550、DK 297+450作為備用站點設備安裝調試；更換K 627+174主用基站天線為窄波瓣天線。

8）交替進行，交織測試，熱備份測試，冷備份測試。

5 其他問題的說明

5.1 QoS指標

由于并線區段津秦客專DK261+750與DK293+800基站需要進行跨MSC切換，且兩個MSC分別為華為及諾西產品，需要進一步驗證連接建立時延、連接建立失敗概率、傳輸無差錯時間等指標能否滿足設計要求。

5.2 編號方案

本方案并線區段新設基站設備均接入太原MSC，按太原局歸屬原則編號。

由于目前大秦列調組呼號已按編號計劃設置為1 200、1 300，為保證并線區段列調組呼互不干擾，津秦客專組呼號建議采用新的設置方式。

兩線緊急呼叫組呼號一致（299），故并線區段緊急呼叫發起時，可同時建立兩線緊急呼叫通話組。

5.3 維修體制

由于并線區段的基站、傳輸、電源及機房等設備及設施歸北京局和太原局管轄，因此需要北京局與太原局共同協商其維護模式。

6 結束語

津秦客專與大秦線并線區段C3列控系統及機車同步操控系統的信息安全對GSM-R無線通信系統提出了嚴峻挑戰，因此需要對GSM-R系統網絡進行合理的規劃，以保證通信的可靠性。

GSM-R無線通信系統的場強覆蓋預測、頻點分配和容量配置設計是本方案應用效果的關鍵。同時切換參數及鄰區關系等參數的設置在工程實施階段應給予高度重視，避免影響后期GSM-R系統的優化。

[1]鐵運函[2011]707號 關于津秦客專與大秦共線區段GSM-R無線覆蓋調整方案的批復[S].

[2] TB10621-2009 高速鐵路設計規范(試行)[S].