淺談武廣高鐵GSM-R無(wú)線覆蓋及案例分析

劉 亮

淺談武廣高鐵GSM-R無(wú)線覆蓋及案例分析

劉 亮

摘 要：武廣高鐵的GSM-R系統(tǒng)對(duì)高鐵的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，簡(jiǎn)要介紹武廣高鐵GSM-R系統(tǒng)運(yùn)用情況，對(duì)運(yùn)用中出現(xiàn)的典型案例進(jìn)行分析、處理。

關(guān)鍵詞：鐵路數(shù)字移動(dòng)綜合系統(tǒng);無(wú)線覆蓋;案例

武廣高鐵全長(zhǎng)1069 km，2009年12月26日正式運(yùn)營(yíng)，武漢到廣州最短運(yùn)行時(shí)間只需3.5 h，方便了百姓出行，促進(jìn)了沿線經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。武廣高鐵的GSM-R對(duì)高鐵的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，為此總結(jié)GSM-R運(yùn)用情況，對(duì)運(yùn)用中出現(xiàn)的典型案例進(jìn)行分析。

1 武廣高鐵GSM-R系統(tǒng)概述

武廣高鐵的GSM-R網(wǎng)絡(luò)采用交織站址冗余覆蓋方式，全線共334個(gè)基站，每隔2～3 km交錯(cuò)建一個(gè)基站。這樣的覆蓋方式最大限度地保障了無(wú)線通信的安全性，如果某地小范圍內(nèi)發(fā)生災(zāi)害，只有其中一個(gè)基站遭到破壞，另一個(gè)基站服務(wù)并不受影響。但是每個(gè)基站都需有獨(dú)立的設(shè)備間、鐵塔及天線系統(tǒng)，增加了設(shè)備的安裝成本，也給小區(qū)規(guī)劃、頻率規(guī)劃和站址選擇等增加了難度。

GSM-R系統(tǒng)核心設(shè)備均采用諾西產(chǎn)品，移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心 (MSC)分別在廣州、武漢各1套?；究刂破?(BSC)在廣州、長(zhǎng)沙、武漢各1套，基站 (BTS)安裝在鐵路沿線的機(jī)房中。

GSM-R采用900 MHz工作頻段，885～889MHz(移動(dòng)臺(tái)發(fā)、基站收)，930～934 MHz(移動(dòng)臺(tái)收、基站發(fā))，共4MHz頻率帶寬，雙工收發(fā)頻率間隔45 MHz，相鄰頻道間隔為200 kHz。按等間隔頻道配置的方法，共有21個(gè)載頻，頻道序號(hào)從999～1019，扣除低端999和高端1019做為隔離保護(hù)，實(shí)際可用頻道19個(gè)。因鐵路頻率帶寬很窄，所以控制頻點(diǎn)干擾問(wèn)題是頻率規(guī)劃中的關(guān)鍵，同基站內(nèi)不允許存在同頻頻點(diǎn)，在同等區(qū)域內(nèi)，頻率復(fù)用距離越寬松，同鄰頻干擾越小，但容量也小;頻率復(fù)用越緊密，雖然容量得到一定的提升，但隨之帶來(lái)了同鄰頻干擾的上升。實(shí)際應(yīng)用中不僅要避免鐵路內(nèi)部自身的干擾，還要避免外界頻率的干擾。

直放站在無(wú)線覆蓋系統(tǒng)中起到弱場(chǎng)補(bǔ)強(qiáng)的作用，武廣線直放站使用Comlab公司設(shè)備，直放站有近端機(jī) (MU)和遠(yuǎn)端機(jī) (RU)二部分組成，MU有2根饋線通過(guò)定向耦合器連接到基站上，與RU星型連接。RU同時(shí)對(duì)外發(fā)射2路信號(hào) (來(lái)自主、備用MU)。平時(shí)RU的信號(hào)來(lái)自主用MU，當(dāng)主MU中斷時(shí)RU信號(hào)則由另一個(gè)MU提供。主用MU信號(hào)比備用的高6 dBm，RU之間通過(guò)漏纜連接。直放站有效地解決了不便建基站的地段信號(hào)覆蓋問(wèn)題。

武廣GSM-R系統(tǒng)中某一BTS或直放站發(fā)生故障，在不掉站的情況下，冗余信號(hào)的保護(hù)不會(huì)造成業(yè)務(wù)的中斷。

2 武廣高鐵典型案例分析

2.1 BTS網(wǎng)管顯示基站BTS1駐波比0告警

容易出現(xiàn)此類故障的地方：合路器、天饋線、天饋線與天線間的接頭。如果只有一側(cè)告警，若沒(méi)有測(cè)試儀表，可以通過(guò)替換法判斷故障，比如是合路器0側(cè)告警，可以把0側(cè)與1側(cè)的饋線更換，以判斷是饋線還是合路器硬件問(wèn)題。如果是合路器硬件故障，最好的方法是更換同一型號(hào)的合路器。如果是饋線部分故障，可以用駐波比測(cè)試儀準(zhǔn)確的定位到故障點(diǎn)。為此，在“天窗”時(shí)間用駐波比測(cè)試儀測(cè)試，結(jié)果顯示天線處駐波比值偏高，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)在連接天線的饋線頭，原因是饋線接頭接觸不良，重新擰緊接頭后告警消除。

駐波比測(cè)試儀可以測(cè)試合路器至鐵塔天線間饋線的線路質(zhì)量，當(dāng)測(cè)試的駐波比值＞1.5時(shí)則告警，由此可判斷故障點(diǎn)所在位置。單邊的合路器駐波比告警發(fā)生率比較高，0側(cè)和1側(cè)同時(shí)發(fā)生故障的幾率很小，出現(xiàn)這種情況后無(wú)線基站則不發(fā)送接收信號(hào)，基站癱瘓，需同時(shí)更換兩邊合路器。

這類故障多數(shù)是因?yàn)檫B接的饋線損傷，其次合路器的損壞也是造成故障的主要原因，平時(shí)在“天窗”時(shí)間常對(duì)設(shè)備進(jìn)行計(jì)表檢查，提高設(shè)備及板件使用壽命，檢查連接線是否松動(dòng)進(jìn)行緊固可有效防止類似故障的發(fā)生。

2.2 BTS1基站Bport-1與BTS2基站Bport-0告警

武廣線五六個(gè)無(wú)線基站組成一個(gè)保護(hù)環(huán)，前一基站BTS無(wú)線下行方向與后一個(gè)基站的上行方向相連，環(huán)尾的下行與環(huán)頭的上行相連，如圖1所示。Bport-1指基站無(wú)線下行方向，Bport-0指基站無(wú)線上行方向，分別與基站傳輸OSN2000設(shè)備的2 Mb/s接口板的4-PL1-1端口、5-PL1-1端口通過(guò)2 Mb/s線相連，查詢傳輸網(wǎng)管，相對(duì)的傳輸端口均無(wú)告警，初步判斷故障點(diǎn)發(fā)生在BTS側(cè)。

在“天窗”點(diǎn)先到BTS1基站，檢查2 Mb/s線均無(wú)松動(dòng)，在DDF架對(duì)傳輸和BTS兩端分別做硬環(huán)，傳輸網(wǎng)管顯示環(huán)回測(cè)試正常，BTS網(wǎng)管BTS1側(cè)Bport-1告警消除，判斷故障點(diǎn)不在該基站。再來(lái)到BTS2基站，同樣在DDF架上分別對(duì)傳輸和BTS側(cè)做硬環(huán)，傳輸網(wǎng)管顯示環(huán)回測(cè)試正常，BTS網(wǎng)管BTS2側(cè)Bport-0告警未消除，判斷故障出現(xiàn)在DDF架到BTS之間;先檢查2 Mb/s線，用萬(wàn)用表測(cè)試正常，故障可能出現(xiàn)在BTS的2 Mb/s接口板上，經(jīng)檢查為2 Mb/s接口板接口指針?biāo)蓜?dòng)接觸不好，將其更換后告警消除。

圖1 基站環(huán)示意圖

此故障是因2 Mb/s傳輸通道引起的，應(yīng)注意2 Mb/s頭的焊接避免虛焊，接頭連接時(shí)要緊固，平時(shí)檢查線路時(shí)要注意連接處是否有松動(dòng)。傳輸通道是承載通信業(yè)務(wù)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，重要的2Mb/s電路要常做誤碼測(cè)試，確保傳輸通道正常，保障業(yè)務(wù)的正常應(yīng)用。

2.3 基站BTS1與BTS2區(qū)間內(nèi)列車通過(guò)時(shí)頻繁出現(xiàn)C3轉(zhuǎn)C2

列控終端只有在基站BTS1至BTS2之間出現(xiàn)C3轉(zhuǎn)C2，信道質(zhì)量差，掉話現(xiàn)象頻發(fā)，其他地段無(wú)此現(xiàn)象，結(jié)合接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)故障的相關(guān)數(shù)據(jù)，基本可以判斷為干擾引起。

在“天窗”點(diǎn)鎖閉基站BTS1與BTS2及相鄰基站進(jìn)行頻率干擾測(cè)試，還能測(cè)試到與基站BTS1和BTS2相同的頻點(diǎn)信號(hào)，可以排除GSM-R本網(wǎng)產(chǎn)生的干擾，確定為外部干擾。周邊巡查時(shí)發(fā)現(xiàn)距鐵路線2.5 km處有一移動(dòng)基站，將此情況反映給移動(dòng)公司關(guān)閉該基站后，問(wèn)題得到解決。

外界的頻率如與基站頻率相近或相同時(shí)，會(huì)發(fā)生同頻干擾，信號(hào)不穩(wěn)定造成列車降速，定期對(duì)鐵路沿線頻率測(cè)試并進(jìn)行清頻，使外界干擾降到最低。列車無(wú)線車載設(shè)備質(zhì)量差也會(huì)造成C3轉(zhuǎn)C2，列車出庫(kù)前應(yīng)仔細(xì)檢查車載設(shè)備，確保列車的高速運(yùn)行。

2.4 直放站網(wǎng)管顯示某遠(yuǎn)端機(jī)主鏈路網(wǎng)絡(luò)故障告警

遠(yuǎn)端機(jī) (RU)有主、備、從3個(gè)光模塊，分別連接3根光纖 (主、備、從)，其中主、備光纖連到一個(gè)MU的主備模塊，而從光纖連接到另一個(gè)MU的從模塊上，這樣進(jìn)行冗余保護(hù)。主鏈路網(wǎng)絡(luò)故障表示主用光纖故障，可能原因：光纖斷或尾纖斷、光功率異常、光模塊損壞。

首先觀察MU主光模塊指示燈，TX亮綠燈、RX亮紅燈，表示MU主光模塊收不到RU主光模塊的光，檢查MU這端的尾纖無(wú)問(wèn)題;用OTDR測(cè)試MU與RU之間光纜正常，判斷故障點(diǎn)在對(duì)端RU處;到達(dá)RU處發(fā)現(xiàn)尾纖彎曲度過(guò)大，造成尾纖折斷，更換尾纖后告警消除。

光纖的彎曲半徑應(yīng)為纜徑的20倍，彎曲角度應(yīng)大于30°小于90°。直放站遠(yuǎn)端機(jī)多安裝在隧道或野外地形復(fù)雜的地方，尾纖不能裸露在外，要套用波紋管，注意防鼠咬。這樣可減少此類故障發(fā)生率，節(jié)省維護(hù)費(fèi)用。

2.5 直放站網(wǎng)管顯示一遠(yuǎn)端機(jī)反復(fù)脫管

遠(yuǎn)端機(jī)一般安置在野外，設(shè)備正常運(yùn)行會(huì)散發(fā)熱量，特別是在夏天氣溫高，如不及時(shí)降溫散熱，就會(huì)造成設(shè)備頻繁死機(jī)?，F(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)遠(yuǎn)端機(jī)內(nèi)部設(shè)備正常工作，但機(jī)柜里溫度很高，用手觸摸設(shè)備感覺(jué)燙手，判斷為溫度過(guò)高引起。聯(lián)系廠家在所有的直放站機(jī)房?jī)?nèi)加風(fēng)扇降溫散熱后，故障率大大降低。而安裝在河流隧道里的直放站，常年潮濕，為延長(zhǎng)直放站使用壽命要做好通風(fēng)和除濕。

直放站安裝的位置特殊，日常的維護(hù)處理不很方便，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)直放站網(wǎng)管及動(dòng)環(huán)數(shù)據(jù)的采集，了解設(shè)備工作情況，維護(hù)人員要嚴(yán)格按照計(jì)表要求，做好通風(fēng)、除塵的日常維護(hù)工作。

3 總結(jié)

武廣高鐵通信設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中故障類型多，以上故障是在GSM-R系統(tǒng)運(yùn)用中比較典型的幾個(gè)案例。GSM-R作為我國(guó)鐵路數(shù)字無(wú)線通信系統(tǒng)，在鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。只有及時(shí)總結(jié)積累GSM-R系統(tǒng)故障處理方法、經(jīng)驗(yàn)，完善故障處理流程，不斷提高故障處理業(yè)務(wù)水平，壓縮故障處理時(shí)間，才能確保鐵路GSM-R通信暢通和列車運(yùn)行安全。

［1］劉立海，胡曉紅．鐵路樞紐GSM-R無(wú)線覆蓋方案設(shè)計(jì)研究［J］．中國(guó)鐵路.

［2］朱慧忠，張亞平，蔣笑冰．GSM-R通信技術(shù)與應(yīng)用［M］．北京：中國(guó)鐵道出版社.

Abstract:The GSM-R system of the Wuhan—Guangzhou high-speed railway is vital to the safe operation of railway．This paper gives a brief introduction to the application of GSM-R system in Wuhan—Guangzhou high-speed railway and analyzes some typical cases in practical application．

Key words:GSM-R;Wireless coverage;Case

劉 亮：廣州通信段長(zhǎng)沙南高鐵車間 助理工程師 410001長(zhǎng)沙

2012-11-05

(責(zé)任編輯：諸 紅)