鐵路GSM-R網絡編號方案關鍵問題研究

龔驍猷

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司,北京 100055)

1 概述

GSM-R系統現已成為高速鐵路、客運專線移動通信的基礎通信系統，它承載著列車調度通信、列車控制、調度命令、進路預告信息傳送等重要業務[1-5]。GSM-R系統具有功能多樣、傳輸可靠、交換靈活等特點，同時提供了安全可靠的業務支撐，是列車穩定、安全運行的重要保證。

鐵路GSM-R編號方案設計是GSM-R網絡工程建設的重要組成部分。在GSM-R網絡的工程建設階段與后期維護過程中，GSM-R編號方案設計的準確性、完整性、合理性，均是非常重要的。GSM-R編號方案[6]的設計在整個GSM-R網絡建設過程中，是承上啟下的重要一環，GSM-R編號方案的編制質量的高低，直接決定了GSM-R網絡工程能否按期完工并為鐵路運輸提供準確及時的服務。

以鄭機城際鐵路工程為實例，結合已建成開通或正在建設的鐵路GSM-R網絡的建設運營情況，重點分析討論在鄭機城際鐵路中GSM-R數據編制[7-9]的難點以及解決方案。

2 鄭機城際鐵路

2.1 工程概況

鄭州至新鄭機場城際鐵路正線全長43.017 km，其中利用既有線14.155 km，改建隴海上行線0.8 km，新建線路28.062 km；并且為方便鄭州東部及開封方向旅客前往新鄭機場，修建南曹站至鄭州東站的客車聯絡線，線路長5.590 km。

鄭機城際共分布車站6個，線路所2個，其中新建南曹站、機場北站、新鄭機場(地下站)站，利用既有鄭州站、圃田西站、鄭州東站和既有二郎廟、鄭州東疏解線路所。

2.2 發車線路及設計方案

(1)從鄭州站發車，沿既有隴海線經過圃田西站(原為鄭州東站)、鄭州東疏解線路所后，利用既有西南聯絡線引入京廣高鐵正線上的二郎廟線路所，從二郎廟線路所新鋪設軌道引入鄭機城際正線，沿途行經南曹站、機場北站，最終下行入地抵達新鄭機場。

(2)從鄭州東站發車，沿新建鄭州東客車聯絡線直達南曹站(原為經開站)，沿途行經機場北站，后下行入地抵達新鄭機場。具體線路如圖1所示。

圖1 鄭州客運樞紐平面及鄭機城際鐵路線路示意

由于本工程為200 km/h的城際鐵路，因此采用普通單網覆蓋方式，共新設基站4處，車站設置3載頻基站，區間設置2載頻基站，其中2載頻基站與3載頻基站各2處。

本工程從鄭州站出發，利用既有線路段使用既有基站進行場強覆蓋；鄭州東站引出的線路，沿線與京廣高鐵并線，利用京廣高鐵既有基站對本線進行場強覆蓋，并將京廣高鐵ELMXLS-XCD01處基站作為本工程車站基站使用(南曹站)，對其擴容1載頻，ELMXLS-XCD02處基站(京廣高鐵與鄭機城際鐵路分岔處)增加1副天線對鄭機城際鐵路進行覆蓋。具體設計方案如圖2所示。

2.3 線路分析

鄭州鐵路樞紐位處中原腹地，是一個線路縱橫交錯、客貨運大小車站相連、龐大而又復雜的鐵路樞紐。它是京廣鐵路、隴海鐵路、徐蘭高鐵等干線鐵路的交匯點。鄭州樞紐地區的線路較為密集，線路平行間距遠近不一，線路等級也各不相同，有高速客運專線、城際鐵路、客貨運混跑鐵路，各線路GSM-R無線覆蓋和性能指標要求也不盡相同。鄭州樞紐平面示意見圖3。

圖2 設計方案

如果各線的GSM-R數據獨立編制，容易造成資源的浪費，甚至會出現相鄰線路使用了相同數據的情況，導致網絡鏈路無法接通。要避免這種狀況的發生，必須對樞紐內已建成的GSM-R網絡數據進行梳理，然后分析和解決既有線路對本線造成的影響，最終達到提高資源利用率、優化網絡性能的目的[10-15]。

圖3 鄭州樞紐平面示意

3 工程難點以及解決方案

3.1 關于復雜樞紐區段CIR設備運用方式以及相應編號方案處理方式的研究

由鄭州站發車的線路，從鄭州站到二郎廟線路所均屬于既有線路。按照傳統的CIR設備運用方式進行使用，則需在行經路線上多次選線，CIR的使用方式較為復雜，也給相關工作帶來了許多不便。

經過對隴海線(鄭州站至莆田西站)現有GSM-R數據進行分析得知，隴海線內有2套短號碼1200/1300、1210/1310分別通過不同的路由呼至相應車站值班臺和樞紐列車調度臺，由此可以看出列車在線內需要進行1次選線；而列車離開圃田西站以后，經過鄭州東疏解線路所，進入西南聯絡線之前也會選線1次(西南聯絡線歸京廣高鐵調度臺負責調度指揮)；進入二郎廟線路所以后，進入鄭機城際鐵路正線以前，還需進行一次選線。從操作角度來講非常繁瑣，機車司機需要在CIR上進行多次選線，增加工作量的同時，也給機車司機的工作帶來了不便。

然而，若將鄭州站至新鄭機場站作為一條虛擬的新建線路考慮，按照全新短號碼的形式編制(1270/1370)，機車司機只需在鄭州站進行1次選線，列車從鄭州站駛出后，一直行駛至新鄭機場都無需再進行選線，從而簡化了操作，也使得線路走向清晰明了。

3.2 關于利用高等級線路基站組呼處理方法的研究

由鄭州東站發車的線路，從鄭州東站至南曹站屬于新建聯絡線，并行于既有京廣高鐵，在GSM-R前期網絡覆蓋設計中，利用京廣高鐵既有基站對其進行場強覆蓋。由于京廣高鐵采用交織單網覆蓋方式，其緊急組呼是5小區組呼，而本工程是列控等級為CTCS-2的城際鐵路，設計速度為200 km/h，應為3小區組呼。

由于既有京廣高鐵線路等級較高，而鄭機城際鐵路線路等級較低，其并線段利用京廣高鐵基站進行覆蓋，因此本著低速服從高速的原則，利用既有小區覆蓋的區段應該維持原有5小區299組呼，而新建基站之間應為3小區299組呼。

3.3 關于多并線區段299組呼處理的方案研究

經過前期對調度管界的分析后，形成了最終的調度管轄區域：鄭州站至二郎廟線路所維持既有調度方式，即鄭州站(含)至圃田西站(含)由鄭州樞紐列調臺負責調度指揮、圃田西站(不含)至二郎廟線路所(含)由京廣高鐵列調臺負責調度指揮；二郎廟線路所(不含)至南曹站(不含)、鄭州東站(不含)至南曹站(不含)和南曹站(含)至新鄭機場站(含)由京廣高鐵列調臺負責調度指揮、鄭州東站城際場由城際列調臺負責調度指揮。GSM-R組呼成員包括組呼發起小區對應的車站值班臺和調度臺，如果小區本身處于調度的分界處，其組呼成員中的調度臺應至少包含2個(京廣列調臺和城際列調臺)。由于京廣高鐵是交織單網覆蓋，對于鄭機城際鐵路而言，究竟是5小區包含2個調度臺，還是3小區包含2個調度臺還需進行分析。

從覆蓋角度分析，由于利用既有基站進行覆蓋，本著低速服從高速的原則，接收小區為5小區是不可以更改的；從功能角度分析，組呼成員列表里的數據，對京廣高鐵而言是與接收小區一一對應的；而對鄭機城際鐵路而言，并不需要進行5小區組呼，所以在不更改京廣高鐵數據的前提下，將ZhengZhouDong(鄭州東)和它的相鄰2個小區的組呼成員列表中加入城際列調臺即可。

3.4 關于基站小區命名規則的靈活處理問題

南曹站是本線的新建車站，坐落于京廣高鐵2個既有基站ELMXLS-XCD01、ELMXLS-XCD02之間，在前期GSM-R網絡覆蓋設計中，利用ELMXLS-XCD01基站對其進行覆蓋。由于ELMXLS-XCD01在京廣高鐵正線上是區間基站，因此本次設計中將其擴容為3載頻，并作為新增車站基站。

根據編號計劃中的規定，既有區間基站變為車站基站時，要相應地改變基站名字和相應的數據。但是，這樣會導致既有基站所在線路的數據需要進行大量修改。不僅如此，由于MSC、BSC和網管中存有相應基站的數據，如果經常增減車站或者改變站名，會導致設備中的臺賬被頻繁地修改，容易產生錯漏。經過仔細分析以后，南曹車站的基站命名仍然維持既有ELMXLS-XCD01，只是將其作為新增數據加入到車站基站區組呼數據報表中，分配一個全新的組呼業務區編號(SA)，這樣既能維持既有數據，也不影響新增車站基站組呼數據。

3.5 關于線路基站的基站屬性變化問題分析

由鄭州站發車的線路，經過二郎廟線路所后進入鄭機城際鐵路正線。而由鄭州東站發車的線路，雖然可直接到達南曹站，卻利用了二郎廟線路所的基站進行了場強覆蓋。因此對于這2條線路而言，二郎廟線路所這個小區的作用是不相同的。對于鄭州站發車的線路，二郎廟小區應作為車站基站；而對于鄭州東發車的線路，二郎廟應作為區間基站。

在二郎廟小區范圍內對應著不同的路由，從鄭州站過來的列車在小區范圍內應呼到二郎廟線路所值班臺，而從鄭州東站過來的列車應當呼叫到南曹車站值班臺。由于同一個小區可以做多套短號碼數據，因此將鄭州站發車的線路短號碼定為1270/1370，從鄭州東站發車的線路短號碼定義為1280/1380。

4 編號方案

在研究和分析了本工程的難點以后，經過多次修改，最終形成GSM-R數據編制報表。

由上文分析可得：從鄭州站發車的線路短號碼為1270/1370，鄭州東發車的線路短號碼為1280/1380，如表1、表2所示。

車站基站區新增組呼業務區編號從32060開始依次往后順排，如表3所示。

表1 鄭機城際鐵路正線短號碼呼叫路由數據

表2 鄭州東客車聯絡線短號碼呼叫路由數據

表3 車站基站區組呼數據

緊急組呼數據新增組呼業務區編號從52360開始依次往后順排，如表4所示。

表4 緊急組呼數據

5 結語

以鄭機城際鐵路為例，對GSM-R編號方案的關鍵問題進行了分析和總結，最終得出了相應的解決方案。通過上述報表可以看出，結合樞紐地區無線覆蓋現狀以及相鄰既有線的編號方案基礎上進行數據編制，不但可以節約GSM-R系統資源，而且讓系統設置變得更加合理，也使得終端的操作人員更加方便，充分發揮了GSM-R系統的優勢，為鐵路運輸提供更好、更準確的服務。

但由于GSM-R技術的局限性，在特殊區段，例如樞紐地區，還需進行人為的邏輯判斷，而人為處理需要工作人員熟悉業務流程，并且結合鐵路的實際情況做出判斷。因此，如何因地制宜解決GSM-R技術的局限性，是設計人員今后需要面對的問題和挑戰。

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