共线与并线区段GSM-R系统相关问题研究

■ 师煜

随着我国铁路建设发展，既有线电气化铁路的建设过程中，出现两类建设同期进行的情况：一是新建铁路与既有电气化铁路改造同期进行，如柳南城际铁路和柳州—南宁电气化改造工程；二是部分新建铁路同期进行，如京沪高速铁路和沪宁城际铁路的部分区段。这两类同期进行的线路在地理位置上间距较近，走向相同，线路并线或相互交越、交叉，共用GSM-R系统。

1 共用GSM-R系统的优点

在前期铁路规划建设中，高速铁路除对部分受曲线及山脉等环境因素制约较大的地方进行修正外，基本与既有线路相互平行。若高速铁路建设的同时，对既有线进行电气化改造，则二者存在共用GSM-R系统的条件。

将既有铁路无线列调系统升级到GSM-R系统，为列车调度、列车控制、行车管理系统中的移动用户提供数据、语音等传输通道，提高了无线通话质量，系统可靠性得到了保证；共享通信、配套设备及基础设施，节约工程投资，节省运维成本，提高投资效益。

由于我国铁路GSM-R无线列调系统中，频率资源只有4 MHz带宽，可用频点非常有限，因此对共线共用车站以及并线铁路可考虑共用无线资源，减少工程投资。

2 共用GSM-R系统的缺点

共用GSM-R网络资源可能影响GSM-R系统部分业务的实现和使用，因此需对设备功能的实现、设备接口、互联互通条件进行分析。

在一般建设中，为节约建设成本，在GSM-R基站子系统中，共线部分区域要求既有线路和高速铁路共用基站接入高速铁路基站控制器（BSC）、既有线剩余基站接入既有线的BSC，此时既有线上列车运行中会存在跨BSC间的越区切换现象，可能对系统性能指标产生影响。

在高速铁路与既有线共线建设中考虑到CTCS列车控制系统的相关业务，为满足信号列控业务在车-地间传递的高可靠性要求，在同期建设的GSM-R网络中必须考虑冗余网络覆盖及频率规划问题，也要考虑高速铁路采用CTCS列车控制系统、既有线电气化改造采用微机联锁TDCS系统接入GSM-R网络产生的相关问题。

3 共线与并线区段的无线覆盖方案

3.1 共线区段完全平行及并线间隔较近（≤1 km）区域

（1）该线路条件下，无线系统需根据现场环境合理选取线路间距。基站设置位置优先选用共用基站采用线状/链状单网交织冗余覆盖方案。该方案与普通单条线路的设计方案类似，但需对基站设备的容量选取、中继设备的上下行链路平衡、重叠区域频率资源统筹规划等问题引起注意。针对完全平行的区段，可采用单网交织冗余覆盖方案；在平跨立交、三叉线、十字交叉线等特殊区域，采用同站址双网覆盖方案，但该方案投资较高，在改造项目中较少使用。

（2）该线路条件下，既有线需要GSM-R系统承载CTCS列控业务时，GSM-R网络的覆盖质量应满足CTCS列控系统的业务要求，无线网络覆盖可采用共站址双网覆盖或单网交织冗余覆盖方案。若既有线信号专业仅改造微机联锁TDCS系统时，需保留车次号无线通道。

3.2 共线区段完全平行及并线区段间隔较近（1～3 km）区域

该线路条件下，GSM-R系统需计算基站重叠范围是否满足呼损标准。根据现场环境合理选取线路间距，基站设置位置优先选择同站址双网覆盖方案。

4 共线与并线区段采用GSM-R系统的注意事项

（1）由于共线与并线区段采用不同方案，在方案建设之初应充分考虑基站设备容量及BSC容量，特别是高速铁路，应在基站子系统及移动交换子系统中预留既有线GSM-R系统的接入条件。

（2）为尽可能减少对无线子系统相关业务功能的影响，保证系统的完整性，对共线与并线区段较少的线路，原则上高速铁路与既有线改造工程应分别建设各自的无线系统，从而满足自身的业务需求。

（3）由于频率资源的限制，对于共线、并线车站，枢纽地区原则上应采用共用GSM-R系统。对于平跨立交、三叉线、十字交叉线等特殊区域，应分别建设各自的无线系统避免干扰。

（4）既有线与高速铁路在规划中至少一半区段存在共线与并线，建设中均应按照高速铁路GSM-R无线覆盖标准的要求进行设计。

（5）由于高速铁路与既有线改造工程的进度不同，共线与并线区段设备安装有先后顺序。原则上应该由高速铁路建设单位充分考虑预留并线区段的供电及接地需求，以满足后期工程改造的使用要求。

（6）为保证系统的稳定性及设备的兼容性，建议既有线改造工程与高速铁路选用同一个GSM-R设备。

5 进一步研究的问题

（1）设备接口。由于共线与并线区段采用的方案不同、建设工期及设备选型不同，既有线路无线设备与高速铁路设备的接入存在问题，特别是中心设备的接入及如何将既有线GSM-R网络设备纳入客专网管监测系统，需要进一步的研究。

（2）系统接口。高速铁路与既有线改造工程中信号专业对微机联络和CTCS列控系统的选择不同，应充分考虑如何在GSM-R无线子系统中更好地承载信号业务及满足信号系统的接入条件。

（3）互联互通。在共线与并线区段，如果铁路线路相距较近（1~3 km），但不满足共用基站的条件（≤1 km），存在如何选择高速铁路和既有线改造工程的无线网络结构组网、实现网络的互联互通问题。

（4）频率规划。对相邻枢纽及沿线基站频率配置、规划、点频配合等相关问题的处理。

（5）频率干扰。共线与并线区段无法共用1套GSM-R系统时，系统之间可能产生频率干扰，对于多场多线的枢纽地区，要研究克服无线覆盖与频率干扰带来的矛盾。

（6）共线与并线区段既有线无线列调与GSM-R系统的过渡。

6 结束语

目前我国近四分之一的铁路正在进行大规模的电气化改造，同时现阶段是高速铁路建设高峰期，在实际工程建设中越来越多地出现高速铁路与既有铁路电气化改造工程同期建设的现象，因此，选择更加成熟、可靠性高的方案是铁路无线通信系统设计的关键。

[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] TB/T 3052—2002 列车无线调度通信系统制式及主要技术条件[S]

[3] 胡昌贵. GSM-R移动通信系统设计指南[M]. 北京：中国铁道出版社，2008

[4] 钟章队，李旭，蒋文怡，等．铁路GSM-R数字移动通信系统[M]．北京：中国铁道出版社，2007

[5] 运基通信［2005］130号 铁路GSM-R数字移动通信系统最小可用接收电平测量方法V1.0 [S]