青榮城際鐵路隧道公網覆蓋工程方案

肖興業(yè)

通常乘坐高速鐵路客運專線的旅客其話務量及數據通信量均比一般用戶大，且對移動通信網絡的質量要求較高。若不對高速鐵路隧道內進行公網覆蓋，將導致旅客大部分時間無法上網和通話，影響旅客正常通信。青榮城際鐵路隧道公網覆蓋工程，分別由山東移動、山東聯(lián)通和山東電信投資建設，解決了旅客在乘坐高鐵的旅途中手機信號不穩(wěn)定、打電話掉話、話音不清晰、上網掉線等一系列問題，消除了隧道內的覆蓋盲區(qū)，提高了運營商網絡服務質量和旅客對高速鐵路的滿意度。為此對青榮城際鐵路隧道公網覆蓋工程進行總結，以對其他鐵路公網建設起借鑒作用。

1 總體建設思路

青榮城際鐵路起自青島北站，終至威海市榮成站，線路全長約300km，途經15個車站及線路所，設計時速250km／h。青榮城際鐵路隧道30座，長度約31km，占線路總長約10%，分布在煙臺和威海市境內。根據隧道內覆蓋系統(tǒng)數量，山東移動投資建設13條隧道，共11．18km；山東聯(lián)通投資建設10條隧道，共10．94km；山東電信投資建設7條隧道，共8．77km。總體建設思路如下。

1．根據各運營商需求，隧道接入移動GSM（900MHz ）、 移 動 TD－LTE（1800MHz＆2600MHz）、聯(lián)通 GSM （1800MHz）、聯(lián) 通 WCDMA （2100MHz）、 電 信 CDMA2000（800MHz），預留聯(lián)通FDD－LTE （1800MHz）和電信FDD－LTE（1800MHz）系統(tǒng)的接入條件。

2．隧道內新設2條 （上、下行）1－5／8英寸漏纜，掛設在距軌面2．0m和2．5m的位置，在隧道口用定向天線延伸隧道內信號至隧道外，保證切換順利進行。定向天線掛設在隧道口新設的桿上，不使用鐵路既有桿塔及隧道壁。

3．利用鐵路沿線既有BBU （基帶處理單元），在隧道口及隧道內綜合洞室、通信洞室或電力洞室內新設RRU（射頻拉遠單元）和POI（多系統(tǒng)合路單元），結合漏泄同軸電纜方式對隧道內進行覆蓋。

4．根據各系統(tǒng)RRU設備間距的要求，充分利用隧道口場地和隧道內洞室資源，最大限度滿足各系統(tǒng)覆蓋指標要求。

5．所有新設的公網設備由鐵路電力系統(tǒng)提供電源，新設電纜需采用低煙、無鹵、阻燃的電力電纜，敷設在電力槽道內，與既有電力高、低壓電纜采取隔離措施。

6．根據紅線外BBU帶RRU的數量，短隧道敷設48芯光纜，長隧道及隧道群敷設144芯光纜，均使用低煙無鹵、阻燃、防鼠光纜。

7．根據鏈路預算結果，GSM和CDMA系統(tǒng)RRU間距按照1km左右設計，TD－LTE、WCDMA和FDD－LTE系統(tǒng)RRU間距按照0．5km左右設計。

8．公網各系統(tǒng)開通前應進行電磁環(huán)境測試，不能對GSM－R系統(tǒng)形成干擾，測試結果應滿足GSM－R系統(tǒng)服務質量指標要求。

2 分工界面

2．1 設計分工

鐵路設計院根據運營商提供的組網設計方案，負責鐵路紅線內系統(tǒng)鏈路預算、設備安裝、光纜敷設及引出、纖芯分配、漏纜掛設和電力配套等工程的設計，包括紅線內光纜引出點光交箱位置的設計。

各運營商及其設計院負責相應系統(tǒng)RRU的組網設計，各系統(tǒng)切換、容量包括紅線內外RRU共小區(qū)、設備級聯(lián)、紅線內RRU與紅線外BBU的連接關系等。

2．2 施工分工

根據 《關于印發(fā)＜鐵道部與中國移動通信集團公司戰(zhàn)略合作框架協(xié)議＞的通知》（辦運發(fā) ［2008］184號）的要求，鐵路紅線內的施工均由具備鐵路施工資質的鐵路施工單位負責，包括紅線內光纜甩出至紅線外光交箱附近。紅線外施工單位負責在隧道口紅線外設立光交箱，將紅線內甩出的光纜和BBU至紅線內RRU的光纜接至紅線外鐵路柵欄旁的光交箱上。

2．3 系統(tǒng)需求指標

根據各運營商要求，青榮城際鐵路公網覆蓋工程各系統(tǒng)頻段及指標如表1所示。

3 鐵路資源現狀

青榮城際鐵路隧道公網覆蓋工程可利用的鐵路資源主要有槽道、桿塔、隧道外場地、隧道內洞室、過軌和隧道壁等。

3．1 槽道

在鐵路兩側分別有通信槽道和電力槽道，在隧道口及區(qū)間鐵路GSM－R基站、直放站處，有從路基或路塹邊坡引出至通信院落的通信和電力槽道（部分為鋼管）。通信槽道內已有1條鐵路貫通光纜，隧道區(qū)域有短段光纜，電力槽道內已有10kV貫通電纜。

本工程光纜應敷設在通信槽道內，公網電纜應敷設在電力槽道內。根據 《鐵路電力設計規(guī)范》，10kV高壓電纜應與380V低壓電纜隔離。

表1 青榮城際鐵路公網覆蓋工程各系統(tǒng)頻段及指標

鐵路開通前，為避免高速列車經過時引起蓋板晃動，槽道蓋板均已用水泥封死。

3．2 桿塔

部分隧道口設有GSM－R通信鐵塔或12m桿。鐵塔一般具有二層平臺，鐵路使用最上層平臺；12m桿只有1副天線抱桿，已掛設鐵路GSM－R天線。本工程未利用鐵路桿塔資源。

3．3 隧道外場地

部分隧道口設有鐵路GSM－R基站或直放站院落，院內有設備房屋 （磚房）、箱式變壓器、天線桿塔和視頻桿等設施。

3．4 隧道內洞室

隧道內有綜合洞室、通信洞室和電力洞室。

綜合洞室是隧道內最多的洞室，一般雙側間隔250m，單側間隔500m，用于應急避車，無防護門，洞室內無設備，由工務段負責維護。

通信洞室一般間隔1．5km，洞室內設有GSM－R直放站遠端機、配電箱、光纜終端盒和電源環(huán)境監(jiān)控等壁掛設備，由通信段負責維護。

電力洞室一般間隔3km左右，洞室內設有箱式變壓器，由供電段負責維護。

根據相關工程經驗，以上洞室均有公網設備壁掛的空間，但鐵路聯(lián)調聯(lián)試及開通運營之后，在這些洞室內安裝公網設備需維護單位同意并派人配合才能施工。

3．5 過軌

各隧道口和隧道內通信洞室、信息防災洞室及電力洞室處均預留過軌鋼管，可以將線纜從線路一側引至另一側。綜合洞室處無過軌資源，因此一個隧道只能使用一側的綜合洞室。

3．6 隧道壁

一般情況下，高速鐵路隧道壁纜線掛設如圖1所示。

4 組網方案

本工程采用分布式基站＋漏泄電纜＋定向天線的方式進行覆蓋。使用鐵路紅線外的BBU信源。RRU和POI設置于隧道起點機房，終點機房及綜合洞室內。RRU向上下行2個POI分別饋入信號，POI對多制式信號合路后通過漏纜對隧道內進行覆蓋，通過定向天線對隧道外進行覆蓋。

本工程隧道主要分為短距離隧道、中距離隧道和長距離隧道?？紤]到隧道空間封閉，冗余信號較多，且參與合路的系統(tǒng)較多，各制式之間容易造成干擾，因此采用兩條漏泄電纜分為上下行的方式進行組網。

4．1 短距離 （小于0．5km）

圖1 高速鐵路隧道內纜線掛設示意圖 （單位：cm）

對于短距離隧道，隧道內無洞室，不能設置RRU設備，只有一端隧道口有機房。本工程在隧道口通信直放站院子內設置公網設備，通過在隧道內敷設漏纜，新設電桿掛設一副定向天線，實現對隧道及隧道外延伸區(qū)域的覆蓋。在隧道另一端通過漏纜接天線，延伸隧道內信號的覆蓋。短距離隧道覆蓋如圖2所示。

圖2 短距離隧道覆蓋示意圖

4．2 中距離 （0．5km～1km）

對于中距離隧道，若隧道二端有鐵路通信院落，在院落內設置公網設備，在隧道洞室內設置TD－LTE和 WCDMA設備；若隧道二端無鐵路通信院落，則在隧道內選擇2個洞室安裝公網設備。中距離隧道覆蓋如圖3和圖4所示。

4．3 長距離 （大于1km）

對于長距離隧道，一般隧道二端無鐵路通信院落，按照GSM和CDMA系統(tǒng)RRU間距1km左右，TD－LTE和 WCDMA系統(tǒng)RRU間距0．5km左右的原則，在隧道內選擇洞室安裝公網設備。長距離隧道覆蓋如圖5所示。

圖3 兩端有鐵路通信院落的中距離隧道覆蓋示意圖

圖4 兩端無鐵路通信院落的中距離隧道覆蓋示意圖

圖5 長距離隧道覆蓋示意圖

5 漏纜安裝要求

根據調查，高鐵列車車窗下沿距軌面高度為2m左右，車窗上沿距軌面約2．7m?？紤]到TDLTE系統(tǒng)及FDD－LTE系統(tǒng) MIMO技術需求，2條漏纜之間應至少間距0．5m。因此，結合動車組車窗高度和照明電纜高度，本工程2條漏纜分別掛設在距軌面2．0m和2．5m的高度，漏泄電纜孔指向車窗。公網漏纜與設備所在洞室在同一側。

鐵路短隧道，照明電纜掛高為3．2m；長度大于5km的長大隧道，照明電纜掛高為2．8m。經測算，公網漏纜距照明電纜0．2m對漏纜的感應電動勢累積影響很小，可不考慮，長大隧道公網漏纜掛高仍為2．0m和2．5m。

本工程漏泄電纜卡具的形式、安裝間距、防火防盜卡具的安裝應滿足鐵路施工的安裝要求。漏泄電纜安裝卡具間距為1m，防火防盜卡具的安裝間距為10m，每個隧道進出口應先安裝防火防盜卡具，特殊地段應加漏泄電纜固定卡具，卡具應安裝牢固。

為避免漏泄同軸電纜因電氣化鐵路電磁感應對設備及人身造成危險影響，在每盤漏纜連接設備前應安裝直流隔斷器。

6 總結

青榮城際鐵路隧道公網覆蓋工程竣工后，解決了旅客在乘坐高鐵的旅途中手機信號不穩(wěn)定、打電話掉話、話音不清晰、上網掉線等一系列問題，大大提高了旅客對運營商網絡的滿意度，在信息化的今天，這點尤為重要。對隧道進行公網覆蓋也滿足了鐵路維護人員在隧道內維護時的通信需求，提升了青榮城際鐵路的服務質量，提高了旅客對高速鐵路的滿意度，成為高速鐵路高質量服務的新名牌。

［1］ 劉建宇．高速鐵路公眾移動通信網絡覆蓋工程特點及實施建議［J］．移動通信，2010（22）：81－84

［2］ 李爭鵬．高速鐵路隧道公眾移動通信網絡覆蓋方案研究［J］．高速鐵路技術，2013（8）：57－61

［3］ 劉惠林．公眾移動通信網絡隧道覆蓋技術方案探析［J］．鐵道勘測與設計，2010（4）：102－104

［4］ 李建兵．客運專線公網無線覆蓋系統(tǒng)相關問題分析［J］．鐵道勘測與設計，2010（6）：51－53