劉 璽
(中鐵上海設(shè)計院集團有限公司,上海 200070)
合蚌客專沿蚌淮高速公路跨合徐高速公路、水蚌鐵路、窯河,經(jīng)淮南市,沿淮南鐵路并行,經(jīng)長豐縣,至合肥市,線路大致呈南北走向,全長130.589 km。北連京滬高速鐵路,南接合肥樞紐與合寧、合武鐵路相銜接,是京滬高速鐵路與滬漢蓉快速客運通道間快速連通線,也是京福高速鐵路的重要組成部分。本線鐵路等級為客運專線,正線為雙線,旅客列車速度目標(biāo)值:300 km/h,GSM-R系統(tǒng)作為鐵路綜合數(shù)字移動通信平臺,不僅提供話音業(yè)務(wù),而且提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),并要求滿足最高運營速度為300 km/h條件下移動通信業(yè)務(wù)的需求,以及滿足列車控制系統(tǒng)對傳輸通道的需求。
合肥樞紐是合蚌客專的重要組成部分,是本次合蚌客專工程設(shè)計的重點,合肥樞紐設(shè)計及優(yōu)化的成功與否將直接影響合蚌客專及合寧、合武鐵路的運營質(zhì)量。根據(jù)已運營線路基站站址的設(shè)置情況,為保證20 s傳輸無差錯時間并考慮頻率資源的限制,再加上合寧、合武鐵路基站配置較高,頻率復(fù)用度較高,在此類樞紐區(qū)域的頻率分配、小區(qū)規(guī)劃、基站切換設(shè)置成為難題,很容易造成嚴(yán)重的相互干擾、切換混亂。這給合蚌客專的接入造成極大的困難。單獨靠調(diào)整合蚌客專基站已不能完全解決樞紐引入問題,經(jīng)與相關(guān)單位共同研究確定,對合肥樞紐的合寧、合武鐵路相關(guān)基站和直放站的參數(shù)及天線進行統(tǒng)籌優(yōu)化調(diào)整。
合蚌客專與合寧、合武鐵路并行區(qū)段,線路既有平行又有交叉,線路間距也不盡相同,線路等級也各不相同, GSM-R無線覆蓋和性能指標(biāo)及承載業(yè)務(wù)也各有不同,合蚌客專GSM-R無線覆蓋需傳輸CTCS-3級列控數(shù)據(jù),采用交織單網(wǎng)冗余覆蓋方案。合寧、合武鐵路GSM-R無線組網(wǎng)為普通單網(wǎng)非冗余覆蓋方案,合蚌客專接入必須對并線段進行統(tǒng)一調(diào)整,優(yōu)化方案,并且盡量利用合寧、合武已建成完成的GSM-R基站站點。合肥樞紐區(qū)段示意如圖1所示,具體無線覆蓋優(yōu)化過程如下。
1)合寧線在既有合肥站通信機械室已設(shè)置1套C3基站,本工程對其擴容,增加1個載頻,配置為C3+1站型;同時在合肥站新通信機械室設(shè)置1套C2+1基站,天饋利用既有基站鐵塔平臺安裝。
2)蚌福聯(lián)絡(luò)線從DK124+800岔出,去往合肥南站。合蚌客專在DK125+350處與合武線交叉,合武線在DK125+350附近設(shè)有1處C2基站,為HFD-THD02基站??紤]該站位于十字交叉口,位置比較重要,本工程對其擴容,增加1個載頻,配置為C2+1站型;再增加1套C1+1基站,利用既有基站機房進行設(shè)備安裝。既有C2基站往合肥方向已有天線覆蓋,往合蚌客專DK123+400方向增加1副天饋,安裝在既有基站鐵塔上層平臺,C1+1基站設(shè)置4副天饋覆蓋合蚌客專、蚌福聯(lián)絡(luò)線、合武線,安裝在下層平臺。
3)合蚌客專、合寧、合武共用合肥通信站既有BSC,因此本工程不改變既有相關(guān)基站成環(huán)情況,新增基站納入合蚌客?;经h(huán)。故此區(qū)段無跨BSC切換問題,不影響GSM-R網(wǎng)絡(luò)性能。同時根據(jù)避免同頻道干擾、鄰頻道干擾和互調(diào)干擾的原則,利用頻繁復(fù)用的方式,調(diào)整了合蚌客專接入合肥樞紐后的頻點及基站參數(shù)設(shè)置,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化人員需對調(diào)整的基站分別選取測試點,并記錄基站的場強值,調(diào)整基站的天線俯仰角,現(xiàn)場測試場強值變化,并撥打驗證,確?;具\行正常。調(diào)整結(jié)束后需采用路測設(shè)備通過軌檢車對合肥樞紐調(diào)整區(qū)間的場強覆蓋、切換成功率等指標(biāo)進行測試,檢測調(diào)整優(yōu)化是否對合寧、合武線產(chǎn)生影響。圖2為合蚌客專接入合肥樞紐后頻點調(diào)整示意圖。
4)本工程在HFD-THD02基站設(shè)置622 Mbit/s傳輸設(shè)備1套(內(nèi)置32系統(tǒng)DDF,48芯ODF),同時將合蚌客專光纜引入該機房。在該機房設(shè)置的基站設(shè)備、傳輸設(shè)備均利用既有高頻開關(guān)電源(既有高頻開關(guān)電源為180 A,蓄電池為2組300 AH。目前高頻開關(guān)電源實耗15 A??沼?00 A熔絲4路,63 A空開2路)。在合肥站新設(shè)的基站、傳輸均安裝在合肥新通信機房,新設(shè)250 A高頻開關(guān)電源1套。
5)本工程基站加入合肥通信站既有BSC,對其進行軟、硬件擴容,并做軟件升級,BR8.0升級到BR10.0,以實現(xiàn)合蚌客專載頻備份功能;利用上海核心網(wǎng)滬寧TRAU機柜進行TRAU軟、硬件擴容,增加Ater接口及A接口;對上海MSC擴容,增加到合蚌客專新設(shè)RBC的PRI接口。對上海無線網(wǎng)管OMC-R進行軟件擴容;在合肥西新設(shè)合蚌客專OMC-R復(fù)式終端及直放站網(wǎng)管OMC-T,OMC-T包括服務(wù)器機柜及操作終端。合蚌客專、合肥樞紐GSM-R系統(tǒng)組成如圖3所示。
在進行樞紐區(qū)段方案設(shè)計及優(yōu)化過程中,可以根據(jù)不同的優(yōu)化方法,對GSM-R網(wǎng)絡(luò)進行各種優(yōu)化。
無線覆蓋優(yōu)化:可通過改變接收機的靈敏度、天線方向角、天線增益及設(shè)置相鄰小區(qū)的切換門限電平等參數(shù)來進行覆蓋優(yōu)化。
干擾分析和優(yōu)化:根據(jù)路測數(shù)據(jù),分析干擾源位置、確定路外運營商是否清頻完畢,檢查頻率配置是否合理、鄰區(qū)關(guān)系、觀察切換/掉話事件等。可以通過調(diào)整基站發(fā)射功率、不連續(xù)發(fā)射(DTX)、跳頻、天線高度、天線下傾、方位角、分集接收等來進行干擾分析和優(yōu)化,降低同頻干擾和鄰頻干擾。
切換性能優(yōu)化:路測時可進行持續(xù)通話測試以檢查切換和鄰區(qū)關(guān)系,在規(guī)劃軟件中可通過檢查覆蓋設(shè)計上的盲點、相鄰小區(qū)關(guān)系、通過基站參數(shù)及天線等方式來進行切換性能優(yōu)化。
本線新設(shè)基站除其中合蚌客專與京滬高鐵并線區(qū)段的蚌埠站二套基站、SZD-BBN26新增的第二套基站、BBN-DY01新增的第二套基站皆接入京滬高鐵南京南BSC,其余均接合寧、合武BSC,目前該BSC設(shè)備設(shè)置在合肥通信樓三樓通信機械室內(nèi)。
合肥通信站BSC設(shè)備負(fù)責(zé)合寧、合武鐵路及合蚌客專各接口的管理,承擔(dān)無線資源和無線參數(shù)的管理,負(fù)責(zé)呼叫建立和信令處理以及小區(qū)中信道的分配。
根據(jù)合肥通信站最新房屋安全鑒定結(jié)果,合肥通信樓機房存在安全隱患,原設(shè)計方案利用合肥通信站既有合寧、合武BSC設(shè)備,根據(jù)合蚌客專及合肥樞紐工程接入需求,對既有設(shè)備進行擴容。在合肥既有通信站設(shè)置Abis接口采集設(shè)備,對BSC與BTS之間Abis接口進行實時監(jiān)測,為網(wǎng)絡(luò)故障分析提供依據(jù)。原方案已不能滿足客運專線安全需求。
基于上述情況,建設(shè)單位組織召開了合肥通信站既有合寧、合武BSC及相關(guān)設(shè)備搬遷研討會,與會各單位達成會議共識,明確將合肥通信站既有合寧、合武BSC搬遷至合肥通信及RBC樓。
由于合肥通信站BSC是已經(jīng)投入運行的設(shè)備,已承載了合寧、合武線GSM-R移動通信網(wǎng)絡(luò)相關(guān)業(yè)務(wù)。搬遷此設(shè)備存在相當(dāng)程度的運營安全壓力,合肥通信站BSC設(shè)備搬遷過程中可能存在的安全運營壓力如下。
1)合肥通信站BSC割接的周期需要幾個天窗點完成,影響已開通運營的合寧、合武鐵路業(yè)務(wù)。
2)編號方案需要更新,MSC/GPRS/BSC/基站/網(wǎng)管的數(shù)據(jù)需要重新制作。
3)合肥通信站BSC搬遷傳輸電路割接工作的調(diào)整相當(dāng)復(fù)雜。
基于上述情況,搬遷方案需要遵循對該BSC所承載業(yè)務(wù)影響最小化的原則搬遷,并制定相關(guān)應(yīng)急預(yù)案,確保既有鐵路運營安全。經(jīng)調(diào)查,目前合肥通信站既有BSC設(shè)備合寧、合武線的基站數(shù)量為67套,承載合寧、合武線GSM-R業(yè)務(wù)及合肥、徐州、淮南線橋頭集庫檢業(yè)務(wù)。本線新設(shè)基站數(shù)量為49套,除其中合蚌客專與京滬高鐵并線區(qū)段的基站接入京滬高鐵南京南BSC,其余均接入合肥通信站合寧、合武BSC。合肥通信站合寧、合武BSC具體配置如表1所示。
表1 合寧、合武BSC配置表
具體合肥通信站合寧、合武BSC搬遷過程如下。
1)根據(jù)合蚌客專及合肥樞紐工程聯(lián)調(diào)聯(lián)試時間節(jié)點,先將合肥通信站既有合寧、合武BSC擴容。需對合肥通信樓BSC進行擴容,增加4塊中繼板(STLP),割接入網(wǎng),并對增加的4塊STLP進行自環(huán)驗證測試,連接BSC至DDF架間的2 M同軸電纜。
2)在合肥通信及RBC樓新設(shè)與合蚌客專接入后合寧、合武BSC相同配置BSC設(shè)備,安裝并調(diào)試好A接口、Asub接口及Abis部分接口的鏈路,確保所有鏈路完好;將合肥通信站既有合寧、合武BSC業(yè)務(wù)割接至新BSC中。
3)因Abis接口采集設(shè)備對BSC與BTS之間Abis接口進行實時監(jiān)測,本工程需要監(jiān)測的2 M口數(shù)量24個。故本次將GSM-R系統(tǒng)Abis接口監(jiān)測設(shè)備一并搬遷。
4)通過擴容合寧2.5 G(中興S385)以及合武2.5 G (中興S385)傳輸設(shè)備的622 M光口板與合肥RBC及通信機房的2.5 G(華為OSN3500)傳輸設(shè)備組成1+1 622 M復(fù)用段保護環(huán),滿足上述搬遷導(dǎo)致的2 M通道安全、穩(wěn)定的需求。
新入網(wǎng)的BSC數(shù)據(jù)、基站狀態(tài)等,均與原有配置一致,各項業(yè)務(wù)功能也均驗證滿足要求。合肥通信站既有合寧、合武BSC搬遷至合肥通信及RBC樓,保障了合蚌客專和合寧、合武鐵路運營及通信設(shè)備的安全,避免了可能存在的安全隱患。
總而言之,列車在復(fù)雜、特殊區(qū)段的高速運動對作為列控信息承載平臺的GSM-R無線通信系統(tǒng)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。需要對GSM-R系統(tǒng)進行合理的無線規(guī)劃,以保證通信的持續(xù)性和可靠性。
GSM-R系統(tǒng)的場強覆蓋預(yù)測、頻點和容量配置設(shè)計方案的考慮是本系統(tǒng)應(yīng)用效果優(yōu)劣的關(guān)鍵,而新建高鐵引入既有樞紐的覆蓋優(yōu)化、干擾分析優(yōu)化、切換性能優(yōu)化則應(yīng)在建設(shè)初期統(tǒng)一考慮,在工程實施的初步設(shè)計和施工設(shè)計各個階段都應(yīng)予以足夠的重視,這樣才有利于復(fù)雜、特殊區(qū)段后期工程的順利實施,避免沖突或影響系統(tǒng)的指標(biāo)。
同時保證設(shè)備質(zhì)量可靠,運輸安全穩(wěn)定一直是鐵路系統(tǒng)首位工作。為確保高鐵通信設(shè)備的安全,保障已運營線路穩(wěn)定、可靠的安全行車,新建線路接入時需考慮既有線路核心設(shè)備安全運營方面,如有必要,須采取保障運營安全措施。
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[2]中華人民共和國鐵道部.高速鐵路設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國鐵道出版社,2009.
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