安三力 丁 珣

（中铁建电气化局集团有限公司，北京 100176）

1 概述

随着我国高速铁路和客运专线的快速建设以及既有线和编组站的电气化改造的快速进行，应用GSM-R网络的铁路线路和编组站越来越多。在GSM-R网络的建设过程中，存在着不同铁路线路在地理位置上相隔很近、完全并行或相互跨越的情况。由于中国铁路GSM-R只有4 MH z频率资源，因此，如何在保证并线区段无线覆盖的前提下有效地运用有限的频率资源并避免网内干扰是GSM-R网络规划的重点；另外，由于各线路的建设工期和模式不同，后规划线路的覆盖方案要兼顾考虑到既有线路的规划情况，因而难度加大。

2 铁路并线

铁路并线主要分为并行、多条铁路线交汇两种情况。

并行区段指在某个区域至少有两条铁路线路相距很近，近乎平行。对于这种情况，从节省频率以及降低工程建设投资的角度出发，在具备共线覆盖条件的并线区段优先考虑采用共基站的覆盖方式，并根据各条线路业务需求对基站容量进行统一规划。

多条铁路线路交汇区域的典型结构可以分为交汇点、交汇点无联络线、交叉点带联络线等结构形式，在交汇点和交叉带联络线结构形式下，宜采用共基站覆盖模式，交叉无联络线结构可根据频率资源情况，确定采用共基站或分设基站覆盖方式，也可采用数字光纤射频拉远单元RRU来作为基站的延伸系统扩大单小区的覆盖范围。下面分别讨论这两种方案的典型案例。

3 郑武客运专线与合武铁路并线区段GSM-R覆盖方案

图1为武汉北周边区域线路示意图。此区域聚集了京广客线、京广货线、合武铁路、郑武客运专线等多条铁路以及武汉北编组站，其中武汉北编组站为组网性编组站，规模为双向三级七场。京石武客运专线在横店东站附近与合武铁路并行17 km后在滠口站区域分叉后经天兴洲大桥进入武汉站，合武铁路高架引入汉口站。

3.1 基站布设方案

在完全并线区段采用共用基站的覆盖模式，合武铁路为先期规划铁路，为单网覆盖，基站间距4.8 km左右，为满足京石武列控线路的无线冗余覆盖的要求，此区段在利用既有合武基站的情况下增设基站满足单网交织覆盖，在线路交汇点，采用同站址冗余覆盖方案。

3.2 基站容量的确定

在铁路并线区域，GSM-R系统为列车运行提供以下业务。

1）语音业务：语音组呼、语音广播、点对点呼叫、铁路紧急呼叫等方式。

2）电路方式数据传输：为CTCS-3级列控车载子系统与列车控制中心进行双向数据传输提供通道。

3）GPRS方式数据传输：传输列车车次号及列车调度命令等数据。

该并线区段聚集了合武铁路、京广铁路，为列控与非列控线路并行区段，基站间距按照单点故障状态为5 km左右，并线区段按最小发车间隔时间、车速等来计算一个小区内语音、数据等话务量。

首先计算每个基站覆盖区域内的列车数，采用如下公式。

Train_track=(n×L_track)/(Speed_track×T_train )

其中：

n：并行路轨数量；

L_track：覆盖轨道长度；

Speed_track：该段路轨列车速度范围，由于该段为城区且快进入车站，因此取值为100 km/h；

T_train：相邻两辆列车时间间隔，取列车追踪间隔为3 m in；

Train_track=(4×5 km)/(100 km/h×3 m in)

根据公式计算出并线区段每基站的列车数约为4列列车。假设每列车上3个用户，地面用户每小区8个用户。其话务量计算如下。

语音组呼话务量：0.05 Erl/用户×3用户/列车×4列车=0.6 Erl

语音广播话务量：0.017 Erl/用户×3用户/列车×4列车=0.204 Erl

列车用户点对点呼叫话务量：0.015 Er l/列车×4列车=0.06 Erl

地面用户点对点呼叫话务量：0.02 Er l/用户×8用户/小区=0.16 Erl

总语音业务话务量为1.024 E r l, 根据爱尔兰B表，在呼损率为0.5%的情况下需要5个信道。

CTCS-3业务：4×1TCH=4TCH

信道总需求为：

5TCH+4TCH+2TCH(GPRS)+1(BCCH)+1(SDCCH)=13TCH

因此，可以得出该并线区段两线共用基站的容量为2TRX，在上述基础上另外考虑1个载频单元的备份，并线区段在载频资源充足时可配备3载频基站；在频率资源有限的情况下，基站载频配置可以采用O（2+1）的方式，既2载频工作，另1载频备用，在工作载频故障的情况下，再启用备用载频。

3.3 基站频率规划

在并线区段频率规划，有如下原则。

1）非列控区段同频干扰C/Ic≥12 d B；列控区段C/Ic≥25 d B（正常模式，经验值）C/Ic≥15 d B（故障模式）；邻频干扰间隔200 k H z：C/Ia≥-6 dB 间隔400 kHz：C/Ia≥-38 dB。

2）优先满足列控区段频率使用要求。

3）对既有网络影响最小。

4）并线区段采用O（2+1）的配置。

郑武客专采用6频组的复用方案，根据以上原则进行该规划，并线区段需要对相关既有合武基站覆盖频点进行修改以实现统一规划。

3.4 基站相邻关系

由于该并线区段交汇线路多，各线路规划和建设时间不同，各线路基站所属BSC也不尽相同，再加上GSM-R可使用频率资源稀缺，因此，为了防止出现移动台在交叉口各线路之间发生乒乓切换和跨BSC切换，需要该区域基站的切换关系进行统一规划，为后续网络优化以及GSM-R电路域服务质量指标达标减少阻碍。

图2给出了规划之后的基站布设以及切换关系。该方案在滠口分岔口附近的郑武线基站Zheng-W u DK 1174+600设置双基站，保证此处不会宕站，并增加两面天线覆盖西北及西南方向，周围的基站都与此基站做相邻小区，所有线路都要切换到此基站进行过渡，并且不同线路之间基站除了此处的双基站外没有相邻关系。同时，由于在该区域规划基站较多，为避免相互之间的过覆盖及干扰，建议降低该区域基站的天线挂高，并在网络优化期间根据实际测试情况，对天线的方向角以及俯仰角进行相应调整。

4 盘营客运专线与哈大客运专线联络区段GSM-R覆盖方案

盘营客运专线位于辽宁省中南部，沿途经过辽宁省的锦州、盘锦和鞍山市。本线是哈大客运专线与秦沈线的联络线，起于秦沈线上的盘锦北车站，终于哈大客运专线上的下夹河线路所，线路全长89.422 km。其中盘营客运专线与哈大客运专线联络区段为典型的交叉带联络线结构，且哈大客运专线为先期规划线路，下面对这种并线情形的GSM-R覆盖方案进行研究。

哈大客专采用单网交织覆盖方案，盘营客运专线中小线路所与哈大客运专线DK 249+500、DK 246+163这三个基站位置为盘营线与哈大线联络线，如图3所示，哈大客运专线工程中DK 249+500、DK 246+163已采用BBU+RRU形成共小区，并且已经预留了为盘营客专中小线路所基站接入条件，即中小线路所采用RRU，分别与DK 249+500、DK 246+163的BBU通过短段光缆相连形成共小区，避免频繁切换。

使用该方法可以实现交叉口由同一小区信号覆盖，没有小区切换发生，容易避免交叉口不同线路车载台的误切换。但工程实施过程中需要调整哈大客运专线BBU的物理连接以及相关参数，一个小区覆盖的距离达3*3+2*3=15 km， 单个小区故障影响较大，且在交叉区域的车载设备将收到来自于三个发射源的同频信号，系统内部干扰需要慎重对待，在后续网络优化过程中应作为重点区段。

5 结束语

铁路并线区段往往地形相对复杂，线路平行间距或近或远，可能有山或楼体阻挡，造成GSM-R无线覆盖困难；另外线路等级也各不相同，各线路GSM-R无线覆盖和性能指标要求各有不同，再加上中国铁路GSM-R系统有限的频率资源，使得在此类区域的无线小区规划、频率分配、切换设置成为难题。因此需要对这些区域进行统一的GSM-R网络规划，实现资源共享、提高通信网络的质量及其安全可靠性。本文以实际工程为背景，分析了铁路并线的类型，并对郑武客运专线与合武铁路并线区段、盘营客专与哈大客运专线联络区段两个典型铁路并线区段的GSM-R覆盖方案进行了研究，在这两个地段分别采用了双基站和分布式基站覆盖三岔口地段，其中双基站的覆盖方式可靠性高，但切换关系较为复杂，后续网络优化要根据实际情况进行进一步的天馈和参数调整，分布式基站的覆盖方式可以满足在整个三岔口地段为同一小区覆盖，同时在节省频率资源方面起到很关键的作用，但要尽量避免网内干扰的产生。

[1]铁建设[2007]92号 铁路GSM-R数字移动通信系统工程设计暂行规定[S]．

[2]赵留俊．铁路并线区域GSM-R网络规划与关键问题分析[D]．北京：北京交通大学，2011．

[3]钟章队，李旭，蒋文怡．铁路综合数字移动通信系统(GSM-R)[M]．北京：中国铁道出版社，2003．

[4]胡昌桂．铁路并线区段GSM-R系统无线覆盖方案探讨[J]．铁路通信信号工程技术，2011，8（3）：4-7.