重慶樞紐東環(huán)線特殊區(qū)域調(diào)度通信設(shè)計(jì)方案研究

趙 晟

（中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，成都 610031）

1 概述

調(diào)度通信是保證鐵路運(yùn)輸安全的重要技術(shù)手段，主要由有線調(diào)度通信系統(tǒng)和無線列調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成。隨著國(guó)內(nèi)鐵路事業(yè)的飛速發(fā)展，新建/改建鐵路大量采用鐵路數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（Global System for Mobile Communications-Railway，GSM-R）和新型調(diào)度交換機(jī)，以替代傳統(tǒng)無線列調(diào)系統(tǒng)和數(shù)字調(diào)度設(shè)備。截至2020年末，國(guó)內(nèi)鐵路運(yùn)營(yíng)里程已達(dá)14.63萬km，現(xiàn)網(wǎng)中仍有大量無線列調(diào)和傳統(tǒng)數(shù)字調(diào)度設(shè)備，升級(jí)改造需要大量的時(shí)間和資金，多種技術(shù)制式將長(zhǎng)期并存，給調(diào)度通信設(shè)計(jì)帶來新的挑戰(zhàn)。同時(shí)，西南山區(qū)獨(dú)特的地形地貌導(dǎo)致鐵路選線困難，樞紐特殊區(qū)域內(nèi)新建線與既有線交叉并行，GSM-R網(wǎng)絡(luò)、無線列調(diào)系統(tǒng)、傳統(tǒng)數(shù)字調(diào)度設(shè)備和新型調(diào)度交換機(jī)等多種技術(shù)制式并存，調(diào)度通信需求非常復(fù)雜，常規(guī)設(shè)計(jì)方案已不能滿足鐵路運(yùn)輸調(diào)度指揮的需要，必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。

2 工程概況

2.1 東環(huán)線線路概況

重慶樞紐東環(huán)線為國(guó)鐵Ⅰ級(jí)雙線普速鐵路，由東環(huán)線正線、機(jī)場(chǎng)支線和黃茅坪支線3部分組成，全線均位于重慶市主城區(qū)，其線路走向如圖1所示。

圖1 東環(huán)線線路平面圖Fig.1 Track plan of East ring line

2.2 調(diào)度通信系統(tǒng)概況

1）東環(huán)線

新設(shè)有線調(diào)度通信系統(tǒng)，采用CTT4000調(diào)度交換機(jī)，納入成都調(diào)度所管轄；新設(shè)GSM-R移動(dòng)通信系統(tǒng)，在重慶東通信站新設(shè)基站控制器（Base Station Controller，BSC），沿線設(shè)置基站，弱場(chǎng)區(qū)設(shè)置射頻拉遠(yuǎn)單元（Radio Remote Unit，RRU）、光纖直放站和漏泄電纜。

2）渝懷線

有線調(diào)度通信系統(tǒng)采用CTT2000數(shù)字調(diào)度設(shè)備，納入成都調(diào)度所管轄；無線通信設(shè)置450 MHz無線列調(diào)系統(tǒng)，各車站設(shè)置車站電臺(tái)，弱場(chǎng)區(qū)設(shè)置區(qū)間中繼臺(tái)。

2.3 調(diào)度區(qū)劃分

東環(huán)線為樞紐環(huán)線，調(diào)度區(qū)劃分非常復(fù)雜，具體劃分如下。

1）東環(huán)正線、黃茅坪支線、魚嘴（不含）至廟壩（含）納入新設(shè)重慶樞紐列調(diào)四臺(tái)管轄；

2）機(jī)場(chǎng)支線郭家（含）至重慶北線路所（含）納入既有重慶樞紐列調(diào)一臺(tái)管轄；

3）渝懷線重慶北（含）至魚嘴（含）納入既有重慶樞紐列調(diào)三臺(tái)管轄；

4）渝懷線廟壩（不含）至秀山（含）納入既有渝懷列調(diào)臺(tái)管轄。

3 重慶東站區(qū)域調(diào)度通信設(shè)計(jì)方案

3.1 需求分析

東環(huán)線在重慶東站區(qū)域采用客貨分線設(shè)計(jì)方案，客車線引入重慶東站，貨車線外繞通過重慶東站，并在重慶東站兩端客貨分線處設(shè)置瓦房子線路所和打鐵埡線路所。為降低工程造價(jià)，打鐵埡線路所所在位置不設(shè)房屋，其信號(hào)設(shè)備設(shè)置在重慶東站信號(hào)樓，采用遠(yuǎn)程控制方式。同時(shí)，為便于維護(hù)管理，瓦房子線路所和打鐵埡線路所車站值班員在重慶東站信號(hào)樓集中辦公。重慶東站區(qū)域線路平面如圖2所示。

圖2 重慶東站區(qū)域線路平面圖Fig.2 Regional track plan of Chongqing East Railway Station

東環(huán)線在重慶東站區(qū)域客貨分線后，該區(qū)域內(nèi)車站（線路所）與常規(guī)鐵路的車站（線路所）只有2個(gè)相鄰站不同，其站間關(guān)系變得更加復(fù)雜，如圖3所示。

圖3 重慶東站區(qū)域站間關(guān)系示意圖Fig.3 Schematic diagram of the relationship between regional stations of Chongqing East Railway Station

綜合上述情況分析，該區(qū)域的特殊調(diào)度通信需求如下：

1）瓦房子線路所車站值班員正常情況下可遠(yuǎn)程指揮，故障情況下可現(xiàn)場(chǎng)指揮；

2）打鐵埡線路所車站值班員可遠(yuǎn)程指揮；

3）瓦房子線路所和打鐵埡線路所3個(gè)方向的站間行車電話可正常使用；

4）列車司機(jī)可通過13X0短號(hào)碼呼叫與之對(duì)應(yīng)的車站值班員。

3.2 設(shè)計(jì)方案

1）在瓦房子線路所通信機(jī)械室設(shè)置調(diào)度交換機(jī)1套，在其控制臺(tái)室設(shè)置備用車站值班臺(tái)，滿足故障情況下現(xiàn)場(chǎng)指揮的作業(yè)需求；在重慶東站控制臺(tái)室設(shè)置主用車站值班臺(tái)，通過2 Mbit/s通道遠(yuǎn)程接入瓦房子線路所調(diào)度交換機(jī)，滿足正常情況下遠(yuǎn)程指揮的作業(yè)需求。

2）打鐵埡線路所為遠(yuǎn)程控制線路所，在其邏輯位置無法設(shè)置調(diào)度交換機(jī)。為節(jié)省工程投資，將打鐵埡線路所車站值班臺(tái)設(shè)置于重慶東站控制臺(tái)室，就近接入重慶東站調(diào)度交換機(jī)，滿足其車站值班員遠(yuǎn)程指揮的作業(yè)需求。

3）重慶東站區(qū)域均屬于重慶樞紐列調(diào)四臺(tái)管轄，該區(qū)段所有調(diào)度交換機(jī)可組成1個(gè)數(shù)字調(diào)度環(huán)，以滿足瓦房子線路所和打鐵埡線路所3個(gè)方向的站間行車電話正常使用。該區(qū)段有線調(diào)度通信系統(tǒng)組網(wǎng)如圖4所示。

4）根據(jù)短號(hào)碼呼叫技術(shù)原理，GSM-R網(wǎng)絡(luò)根據(jù)被叫用戶短號(hào)碼和主叫用戶所處位置的全球小區(qū)識(shí)別碼（Cell Global Identification，CGI）確定與之對(duì)應(yīng)的固定臺(tái)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（Integrated Services Digital Network，ISDN）號(hào)碼，并對(duì)該ISDN號(hào)碼發(fā)起呼叫。為確保正確呼叫車站值班員，必須保證主叫用戶所處位置的CGI對(duì)應(yīng)唯一的車站值班臺(tái)ISDN號(hào)碼。東環(huán)線重慶東站與打鐵埡線路所的站間距約為2 km，且線路所上下行方向都有短隧道，做異小區(qū)設(shè)計(jì)非常困難。經(jīng)過反復(fù)分析和計(jì)算，將打鐵埡線路所基站移至朱家灣隧道入口，使切換區(qū)長(zhǎng)度增加約200 m，基本滿足切換距離要求；同時(shí)調(diào)整基站天線掛高和俯仰角，實(shí)現(xiàn)重慶東站與打鐵埡線路所的異小區(qū)覆蓋，從而滿足列車司機(jī)在重慶東站區(qū)域通過13X0短號(hào)碼呼叫相應(yīng)車站值班員的作業(yè)需求。重慶東站區(qū)域GSM-R網(wǎng)絡(luò)小區(qū)分布如圖5所示。

圖4 重慶東站區(qū)域有線調(diào)度通信系統(tǒng)組網(wǎng)示意圖Fig.4 Schematic diagram of the networking of the regional wired dispatching communication system of Chongqing East Railway Station

圖5 重慶東站區(qū)域GSM-R網(wǎng)絡(luò)小區(qū)分布示意圖Fig.5 Schematic diagram of regional GSM-R network cell distribution of Chongqing East Railway Station

4 廟壩站區(qū)域調(diào)度通信設(shè)計(jì)方案

4.1 需求分析

東環(huán)線正線與既有渝懷線在魚嘴-洛磧區(qū)間相交，在兩線交匯處新設(shè)廟壩線路所。同時(shí)，從東環(huán)線正線新建聯(lián)絡(luò)線與渝懷線互聯(lián)，并新設(shè)皂角樹線路所和果園港線路所。皂角樹線路所為東環(huán)線線路所，果園港線路所和廟壩線路所為渝懷線和東環(huán)線共用線路所。為降低工程造價(jià)，便于維護(hù)管理，3個(gè)線路所合設(shè)于廟壩線路所所在位置，命名為廟壩站。皂角樹線路所和果園港線路所所在位置均不設(shè)房屋，其信號(hào)設(shè)備集中設(shè)置在廟壩站信號(hào)樓，采用遠(yuǎn)程控制方式。同時(shí)，為便于維護(hù)管理，皂角樹線路所和果園港線路所車站值班員在廟壩站信號(hào)樓集中辦公。廟壩站區(qū)域線路平面如圖6所示。

由于廟壩站區(qū)域涉及既有渝懷線正線、東環(huán)線正線和新建聯(lián)絡(luò)線，新設(shè)廟壩線路所、皂角樹線路所和果園港線路所，故該區(qū)域內(nèi)每個(gè)車站（線路所）均有多個(gè)相鄰車站（線路所），其站間關(guān)系異常復(fù)雜，如圖7所示。

綜合上述情況分析，該區(qū)域的特殊調(diào)度通信需求如下。

1）皂角樹線路所和果園港線路所車站值班員可遠(yuǎn)程指揮；

2）廟壩線路所為重慶樞紐列調(diào)四臺(tái)和渝懷列調(diào)臺(tái)的調(diào)度分界站，果園港線路所為重慶樞紐列調(diào)四臺(tái)和重慶樞紐列調(diào)三臺(tái)的調(diào)度分界站，調(diào)度分界站可由兩個(gè)列車調(diào)度員指揮；

圖6 廟壩站區(qū)域線路平面圖Fig.6 Regional track plan of Miaoba Railway Station

圖7 廟壩站區(qū)域站間關(guān)系示意圖Fig.7 Schematic diagram of the relationship between regional stations of Miaoba Railway Station

3）果園港線路所和皂角樹線路所3個(gè)方向的站間行車電話以及廟壩線路所4個(gè)方向的站間行車電話可正常使用；

4）渝懷線魚嘴-洛磧段區(qū)間電話可正常使用；

5）在廟壩站區(qū)域內(nèi)無線列調(diào)功能可正常使用；

6）列車司機(jī)在東環(huán)正線和聯(lián)絡(luò)線區(qū)段可通過13X0短號(hào)碼呼叫與之對(duì)應(yīng)的車站值班員。

4.2 設(shè)計(jì)方案

1）皂角樹線路所為東環(huán)線線路所，果園港線路所和廟壩線路所為渝懷線和東環(huán)線共用線路所，3個(gè)線路所合設(shè)為廟壩站后，廟壩線路所為本地控制線路所，皂角樹線路所和果園港線路所均變?yōu)檫h(yuǎn)程控制線路所。東環(huán)線在廟壩站新設(shè)CTT4000調(diào)度交換機(jī)1套，渝懷線在廟壩新設(shè)CTT2000數(shù)字調(diào)度設(shè)備1套，分別納入東環(huán)線和渝懷線數(shù)字調(diào)度環(huán)。為節(jié)省工程投資，將東環(huán)線皂角樹線路所、果園港線路所和廟壩線路所車站值班臺(tái)接入廟壩站CTT4000調(diào)度交換機(jī)；將渝懷線果園港線路所和廟壩線路所車站值班臺(tái)接入廟壩站CTT2000數(shù)字調(diào)度設(shè)備，滿足各遠(yuǎn)程控制線路所車站值班員遠(yuǎn)程指揮的作業(yè)需求。同時(shí)，本方案也可滿足列車調(diào)度員對(duì)調(diào)度分界站的指揮需求。

2）果園港線路所與魚嘴、廟壩線路所的站間行車電話通過渝懷線有線調(diào)度通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，與皂角樹線路所的站間行車電話通過東環(huán)線有線調(diào)度通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；皂角樹線路所與東港、果園港線路所、廟壩線路所的站間行車電話均通過東環(huán)線有線調(diào)度通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；廟壩線路所與果園港線路所、洛磧的站間行車電話通過渝懷線有線調(diào)度通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，與皂角樹線路所、龍盛的站間行車電話通過東環(huán)線有線調(diào)度通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

3）在既有渝懷線魚嘴-洛磧區(qū)間新設(shè)果園港線路所和廟壩線路所后，將原來的一個(gè)區(qū)間在邏輯上劃分為3個(gè)區(qū)間，即魚嘴-果園港線路所、果園港線路所-廟壩線路所、廟壩線路所-洛磧。根據(jù)區(qū)間電話的通信原理，使用區(qū)間電話呼叫下行車站值班員時(shí)，是由上行車站的調(diào)度交換機(jī)通過2 M時(shí)隙傳至下行車站的調(diào)度交換機(jī)，然后傳至下行車站的車站值班臺(tái)。魚嘴是果園港線路所的上行車站，使用區(qū)間電話可正常呼叫魚嘴和果園港線路所，但需要在果園港線路所邏輯位置處將區(qū)間電話的電纜芯線斷開，以確保區(qū)間電話的正確呼叫；同時(shí)，將廟壩線路所由果園港線路所的下行車站改為上行車站，以確保果園港線路所-廟壩線路所區(qū)間電話的正常使用。

4）東環(huán)線正線和聯(lián)絡(luò)線均新設(shè)GSM-R網(wǎng)絡(luò)，在果園港線路所邏輯位置和廟壩站設(shè)置分布式基站，在皂角樹線路所和其他弱場(chǎng)區(qū)設(shè)置RRU。該區(qū)域可通過GSM-R網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無線列調(diào)功能的正常使用。

渝懷線設(shè)置450 MHz無線列調(diào)系統(tǒng)，各車站設(shè)置車站電臺(tái)，弱場(chǎng)區(qū)設(shè)置區(qū)間中繼臺(tái)。在既有渝懷線魚嘴-洛磧區(qū)間新設(shè)果園港線路所和廟壩線路所后，將原來的一個(gè)區(qū)間在邏輯上劃分為3個(gè)區(qū)間。為確保渝懷線無線列調(diào)系統(tǒng)的正常使用，需對(duì)既有組網(wǎng)方案進(jìn)行調(diào)整，在果園港線路所和廟壩線路所新設(shè)車站電臺(tái)，并調(diào)整區(qū)間中繼臺(tái)的歸屬關(guān)系。由于果園港線路所為遠(yuǎn)程控制線路所，只能將車站電臺(tái)設(shè)置在其邏輯位置處的分布式基站機(jī)房?jī)?nèi)；同時(shí)將其控制盒設(shè)置在廟壩站控制臺(tái)室，通過2 Mbit/s通道遠(yuǎn)程接入車站電臺(tái)。該區(qū)域可通過450 MHz無線列調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無線列調(diào)功能的正常使用。

5）由于廟壩線路所、皂角樹線路所和果園港線路所三角區(qū)域線路和地形情況非常復(fù)雜，為確保GSM-R網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量，皂角樹線路所和果園港線路所需按共小區(qū)方案設(shè)計(jì)。廟壩站區(qū)域GSM-R網(wǎng)絡(luò)小區(qū)分布如圖8所示。

從前述可知，在東港站、廟壩線路所和龍盛站對(duì)應(yīng)的小區(qū)1、3、4范圍內(nèi)，列車司機(jī)可通過13X0短號(hào)碼呼叫與之對(duì)應(yīng)的車站值班員；在果園港線路所和皂角樹線路所對(duì)應(yīng)的小區(qū)2范圍內(nèi)，列車司機(jī)不能通過13X0短號(hào)碼呼叫相應(yīng)車站值班員，可通過ISDN號(hào)碼呼叫相應(yīng)車站值班員。

5 結(jié)語(yǔ)

圖8 廟壩站區(qū)域GSM-R網(wǎng)絡(luò)小區(qū)分布示意圖Fig.8 Schematic diagram of regional GSM-R network cell distribution of Miaoba Railway Station

重慶樞紐東環(huán)線特殊區(qū)域調(diào)度通信需求主要包括車站值班員遠(yuǎn)程指揮/現(xiàn)場(chǎng)指揮、多方向站間行車電話、13X0短號(hào)碼呼叫、調(diào)度分界站的多人調(diào)度指揮、遠(yuǎn)程控制線路所區(qū)間電話和無線列調(diào)實(shí)現(xiàn)等方面。在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，通過調(diào)度交換機(jī)分設(shè)/合設(shè)、車站值班臺(tái)遠(yuǎn)程/本地接入、GSM-R小區(qū)統(tǒng)籌規(guī)劃、調(diào)整區(qū)間電話上下行車站和無線列調(diào)系統(tǒng)組網(wǎng)等技術(shù)方案，較好的滿足各種需求，對(duì)后續(xù)項(xiàng)目的建設(shè)具有重要的參考意義。