共線與并線區(qū)段GSM-R系統(tǒng)相關(guān)問(wèn)題研究

■ 師煜

隨著我國(guó)鐵路建設(shè)發(fā)展，既有線電氣化鐵路的建設(shè)過(guò)程中，出現(xiàn)兩類建設(shè)同期進(jìn)行的情況：一是新建鐵路與既有電氣化鐵路改造同期進(jìn)行，如柳南城際鐵路和柳州—南寧電氣化改造工程；二是部分新建鐵路同期進(jìn)行，如京滬高速鐵路和滬寧城際鐵路的部分區(qū)段。這兩類同期進(jìn)行的線路在地理位置上間距較近，走向相同，線路并線或相互交越、交叉，共用GSM-R系統(tǒng)。

1 共用GSM-R系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

在前期鐵路規(guī)劃建設(shè)中，高速鐵路除對(duì)部分受曲線及山脈等環(huán)境因素制約較大的地方進(jìn)行修正外，基本與既有線路相互平行。若高速鐵路建設(shè)的同時(shí)，對(duì)既有線進(jìn)行電氣化改造，則二者存在共用GSM-R系統(tǒng)的條件。

將既有鐵路無(wú)線列調(diào)系統(tǒng)升級(jí)到GSM-R系統(tǒng)，為列車調(diào)度、列車控制、行車管理系統(tǒng)中的移動(dòng)用戶提供數(shù)據(jù)、語(yǔ)音等傳輸通道，提高了無(wú)線通話質(zhì)量，系統(tǒng)可靠性得到了保證；共享通信、配套設(shè)備及基礎(chǔ)設(shè)施，節(jié)約工程投資，節(jié)省運(yùn)維成本，提高投資效益。

由于我國(guó)鐵路GSM-R無(wú)線列調(diào)系統(tǒng)中，頻率資源只有4 MHz帶寬，可用頻點(diǎn)非常有限，因此對(duì)共線共用車站以及并線鐵路可考慮共用無(wú)線資源，減少工程投資。

2 共用GSM-R系統(tǒng)的缺點(diǎn)

共用GSM-R網(wǎng)絡(luò)資源可能影響GSM-R系統(tǒng)部分業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)和使用，因此需對(duì)設(shè)備功能的實(shí)現(xiàn)、設(shè)備接口、互聯(lián)互通條件進(jìn)行分析。

在一般建設(shè)中，為節(jié)約建設(shè)成本，在GSM-R基站子系統(tǒng)中，共線部分區(qū)域要求既有線路和高速鐵路共用基站接入高速鐵路基站控制器（BSC）、既有線剩余基站接入既有線的BSC，此時(shí)既有線上列車運(yùn)行中會(huì)存在跨BSC間的越區(qū)切換現(xiàn)象，可能對(duì)系統(tǒng)性能指標(biāo)產(chǎn)生影響。

在高速鐵路與既有線共線建設(shè)中考慮到CTCS列車控制系統(tǒng)的相關(guān)業(yè)務(wù)，為滿足信號(hào)列控業(yè)務(wù)在車-地間傳遞的高可靠性要求，在同期建設(shè)的GSM-R網(wǎng)絡(luò)中必須考慮冗余網(wǎng)絡(luò)覆蓋及頻率規(guī)劃問(wèn)題，也要考慮高速鐵路采用CTCS列車控制系統(tǒng)、既有線電氣化改造采用微機(jī)聯(lián)鎖TDCS系統(tǒng)接入GSM-R網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的相關(guān)問(wèn)題。

3 共線與并線區(qū)段的無(wú)線覆蓋方案

3.1 共線區(qū)段完全平行及并線間隔較近（≤1 km）區(qū)域

（1）該線路條件下，無(wú)線系統(tǒng)需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境合理選取線路間距?；驹O(shè)置位置優(yōu)先選用共用基站采用線狀/鏈狀單網(wǎng)交織冗余覆蓋方案。該方案與普通單條線路的設(shè)計(jì)方案類似，但需對(duì)基站設(shè)備的容量選取、中繼設(shè)備的上下行鏈路平衡、重疊區(qū)域頻率資源統(tǒng)籌規(guī)劃等問(wèn)題引起注意。針對(duì)完全平行的區(qū)段，可采用單網(wǎng)交織冗余覆蓋方案；在平跨立交、三叉線、十字交叉線等特殊區(qū)域，采用同站址雙網(wǎng)覆蓋方案，但該方案投資較高，在改造項(xiàng)目中較少使用。

（2）該線路條件下，既有線需要GSM-R系統(tǒng)承載CTCS列控業(yè)務(wù)時(shí)，GSM-R網(wǎng)絡(luò)的覆蓋質(zhì)量應(yīng)滿足CTCS列控系統(tǒng)的業(yè)務(wù)要求，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋可采用共站址雙網(wǎng)覆蓋或單網(wǎng)交織冗余覆蓋方案。若既有線信號(hào)專業(yè)僅改造微機(jī)聯(lián)鎖TDCS系統(tǒng)時(shí)，需保留車次號(hào)無(wú)線通道。

3.2 共線區(qū)段完全平行及并線區(qū)段間隔較近（1～3 km）區(qū)域

該線路條件下，GSM-R系統(tǒng)需計(jì)算基站重疊范圍是否滿足呼損標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境合理選取線路間距，基站設(shè)置位置優(yōu)先選擇同站址雙網(wǎng)覆蓋方案。

4 共線與并線區(qū)段采用GSM-R系統(tǒng)的注意事項(xiàng)

（1）由于共線與并線區(qū)段采用不同方案，在方案建設(shè)之初應(yīng)充分考慮基站設(shè)備容量及BSC容量，特別是高速鐵路，應(yīng)在基站子系統(tǒng)及移動(dòng)交換子系統(tǒng)中預(yù)留既有線GSM-R系統(tǒng)的接入條件。

（2）為盡可能減少對(duì)無(wú)線子系統(tǒng)相關(guān)業(yè)務(wù)功能的影響，保證系統(tǒng)的完整性，對(duì)共線與并線區(qū)段較少的線路，原則上高速鐵路與既有線改造工程應(yīng)分別建設(shè)各自的無(wú)線系統(tǒng)，從而滿足自身的業(yè)務(wù)需求。

（3）由于頻率資源的限制，對(duì)于共線、并線車站，樞紐地區(qū)原則上應(yīng)采用共用GSM-R系統(tǒng)。對(duì)于平跨立交、三叉線、十字交叉線等特殊區(qū)域，應(yīng)分別建設(shè)各自的無(wú)線系統(tǒng)避免干擾。

（4）既有線與高速鐵路在規(guī)劃中至少一半?yún)^(qū)段存在共線與并線，建設(shè)中均應(yīng)按照高速鐵路GSM-R無(wú)線覆蓋標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（5）由于高速鐵路與既有線改造工程的進(jìn)度不同，共線與并線區(qū)段設(shè)備安裝有先后順序。原則上應(yīng)該由高速鐵路建設(shè)單位充分考慮預(yù)留并線區(qū)段的供電及接地需求，以滿足后期工程改造的使用要求。

（6）為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性及設(shè)備的兼容性，建議既有線改造工程與高速鐵路選用同一個(gè)GSM-R設(shè)備。

5 進(jìn)一步研究的問(wèn)題

（1）設(shè)備接口。由于共線與并線區(qū)段采用的方案不同、建設(shè)工期及設(shè)備選型不同，既有線路無(wú)線設(shè)備與高速鐵路設(shè)備的接入存在問(wèn)題，特別是中心設(shè)備的接入及如何將既有線GSM-R網(wǎng)絡(luò)設(shè)備納入客專網(wǎng)管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，需要進(jìn)一步的研究。

（2）系統(tǒng)接口。高速鐵路與既有線改造工程中信號(hào)專業(yè)對(duì)微機(jī)聯(lián)絡(luò)和CTCS列控系統(tǒng)的選擇不同，應(yīng)充分考慮如何在GSM-R無(wú)線子系統(tǒng)中更好地承載信號(hào)業(yè)務(wù)及滿足信號(hào)系統(tǒng)的接入條件。

（3）互聯(lián)互通。在共線與并線區(qū)段，如果鐵路線路相距較近（1~3 km），但不滿足共用基站的條件（≤1 km），存在如何選擇高速鐵路和既有線改造工程的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組網(wǎng)、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通問(wèn)題。

（4）頻率規(guī)劃。對(duì)相鄰樞紐及沿線基站頻率配置、規(guī)劃、點(diǎn)頻配合等相關(guān)問(wèn)題的處理。

（5）頻率干擾。共線與并線區(qū)段無(wú)法共用1套GSM-R系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)之間可能產(chǎn)生頻率干擾，對(duì)于多場(chǎng)多線的樞紐地區(qū)，要研究克服無(wú)線覆蓋與頻率干擾帶來(lái)的矛盾。

（6）共線與并線區(qū)段既有線無(wú)線列調(diào)與GSM-R系統(tǒng)的過(guò)渡。

6 結(jié)束語(yǔ)

目前我國(guó)近四分之一的鐵路正在進(jìn)行大規(guī)模的電氣化改造，同時(shí)現(xiàn)階段是高速鐵路建設(shè)高峰期，在實(shí)際工程建設(shè)中越來(lái)越多地出現(xiàn)高速鐵路與既有鐵路電氣化改造工程同期建設(shè)的現(xiàn)象，因此，選擇更加成熟、可靠性高的方案是鐵路無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

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