合蚌客专接入合肥枢纽GSM-R系统优化及运营安全方案

刘 玺

（中铁上海设计院集团有限公司，上海 200070）

1 概述

合蚌客专沿蚌淮高速公路跨合徐高速公路、水蚌铁路、窑河，经淮南市，沿淮南铁路并行，经长丰县，至合肥市，线路大致呈南北走向，全长130.589 km。北连京沪高速铁路，南接合肥枢纽与合宁、合武铁路相衔接，是京沪高速铁路与沪汉蓉快速客运通道间快速连通线，也是京福高速铁路的重要组成部分。本线铁路等级为客运专线，正线为双线，旅客列车速度目标值：300 km/h，GSM-R系统作为铁路综合数字移动通信平台，不仅提供话音业务，而且提供数据业务，并要求满足最高运营速度为300 km/h条件下移动通信业务的需求，以及满足列车控制系统对传输通道的需求。

2 枢纽区段GSM-R优化方案分析

合肥枢纽是合蚌客专的重要组成部分，是本次合蚌客专工程设计的重点，合肥枢纽设计及优化的成功与否将直接影响合蚌客专及合宁、合武铁路的运营质量。根据已运营线路基站站址的设置情况，为保证20 s传输无差错时间并考虑频率资源的限制，再加上合宁、合武铁路基站配置较高，频率复用度较高，在此类枢纽区域的频率分配、小区规划、基站切换设置成为难题，很容易造成严重的相互干扰、切换混乱。这给合蚌客专的接入造成极大的困难。单独靠调整合蚌客专基站已不能完全解决枢纽引入问题，经与相关单位共同研究确定，对合肥枢纽的合宁、合武铁路相关基站和直放站的参数及天线进行统筹优化调整。

2.1 合肥枢纽区段GSM-R系统优化方案

合蚌客专与合宁、合武铁路并行区段，线路既有平行又有交叉，线路间距也不尽相同，线路等级也各不相同， GSM-R无线覆盖和性能指标及承载业务也各有不同，合蚌客专GSM-R无线覆盖需传输CTCS-3级列控数据，采用交织单网冗余覆盖方案。合宁、合武铁路GSM-R无线组网为普通单网非冗余覆盖方案，合蚌客专接入必须对并线段进行统一调整，优化方案，并且尽量利用合宁、合武已建成完成的GSM-R基站站点。合肥枢纽区段示意如图1所示，具体无线覆盖优化过程如下。

1）合宁线在既有合肥站通信机械室已设置1套C3基站，本工程对其扩容，增加1个载频，配置为C3+1站型；同时在合肥站新通信机械室设置1套C2+1基站，天馈利用既有基站铁塔平台安装。

2）蚌福联络线从DK124+800岔出，去往合肥南站。合蚌客专在DK125+350处与合武线交叉，合武线在DK125+350附近设有1处C2基站，为HFD-THD02基站。考虑该站位于十字交叉口，位置比较重要，本工程对其扩容，增加1个载频，配置为C2+1站型；再增加1套C1+1基站，利用既有基站机房进行设备安装。既有C2基站往合肥方向已有天线覆盖，往合蚌客专DK123+400方向增加1副天馈，安装在既有基站铁塔上层平台，C1+1基站设置4副天馈覆盖合蚌客专、蚌福联络线、合武线，安装在下层平台。

3）合蚌客专、合宁、合武共用合肥通信站既有BSC，因此本工程不改变既有相关基站成环情况，新增基站纳入合蚌客专基站环。故此区段无跨BSC切换问题，不影响GSM-R网络性能。同时根据避免同频道干扰、邻频道干扰和互调干扰的原则，利用频繁复用的方式，调整了合蚌客专接入合肥枢纽后的频点及基站参数设置，网络优化人员需对调整的基站分别选取测试点，并记录基站的场强值，调整基站的天线俯仰角，现场测试场强值变化，并拨打验证，确保基站运行正常。调整结束后需采用路测设备通过轨检车对合肥枢纽调整区间的场强覆盖、切换成功率等指标进行测试，检测调整优化是否对合宁、合武线产生影响。图2为合蚌客专接入合肥枢纽后频点调整示意图。

4）本工程在HFD-THD02基站设置622 Mbit/s传输设备1套（内置32系统DDF，48芯ODF），同时将合蚌客专光缆引入该机房。在该机房设置的基站设备、传输设备均利用既有高频开关电源（既有高频开关电源为180 A，蓄电池为2组300 AH。目前高频开关电源实耗15 A。空余100 A熔丝4路，63 A空开2路）。在合肥站新设的基站、传输均安装在合肥新通信机房，新设250 A高频开关电源1套。

5）本工程基站加入合肥通信站既有BSC，对其进行软、硬件扩容，并做软件升级，BR8.0升级到BR10.0，以实现合蚌客专载频备份功能；利用上海核心网沪宁TRAU机柜进行TRAU软、硬件扩容，增加Ater接口及A接口；对上海MSC扩容，增加到合蚌客专新设RBC的PRI接口。对上海无线网管OMC-R进行软件扩容；在合肥西新设合蚌客专OMC-R复式终端及直放站网管OMC-T，OMC-T包括服务器机柜及操作终端。合蚌客专、合肥枢纽GSM-R系统组成如图3所示。

2.2 枢纽区段GSM-R系统优化方案探讨

在进行枢纽区段方案设计及优化过程中，可以根据不同的优化方法，对GSM-R网络进行各种优化。

无线覆盖优化：可通过改变接收机的灵敏度、天线方向角、天线增益及设置相邻小区的切换门限电平等参数来进行覆盖优化。

干扰分析和优化：根据路测数据，分析干扰源位置、确定路外运营商是否清频完毕，检查频率配置是否合理、邻区关系、观察切换/掉话事件等。可以通过调整基站发射功率、不连续发射(DTX)、跳频、天线高度、天线下倾、方位角、分集接收等来进行干扰分析和优化，降低同频干扰和邻频干扰。

切换性能优化：路测时可进行持续通话测试以检查切换和邻区关系，在规划软件中可通过检查覆盖设计上的盲点、相邻小区关系、通过基站参数及天线等方式来进行切换性能优化。

3 合肥枢纽GSM-R系统运营安全分析

3.1 合肥通信站BSC设备现状概述

本线新设基站除其中合蚌客专与京沪高铁并线区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沪高铁南京南BSC，其余均接合宁、合武BSC，目前该BSC设备设置在合肥通信楼三楼通信机械室内。

合肥通信站BSC设备负责合宁、合武铁路及合蚌客专各接口的管理，承担无线资源和无线参数的管理，负责呼叫建立和信令处理以及小区中信道的分配。

根据合肥通信站最新房屋安全鉴定结果，合肥通信楼机房存在安全隐患，原设计方案利用合肥通信站既有合宁、合武BSC设备，根据合蚌客专及合肥枢纽工程接入需求，对既有设备进行扩容。在合肥既有通信站设置Abis接口采集设备，对BSC与BTS之间Abis接口进行实时监测，为网络故障分析提供依据。原方案已不能满足客运专线安全需求。

基于上述情况，建设单位组织召开了合肥通信站既有合宁、合武BSC及相关设备搬迁研讨会，与会各单位达成会议共识，明确将合肥通信站既有合宁、合武BSC搬迁至合肥通信及RBC楼。

由于合肥通信站BSC是已经投入运行的设备，已承载了合宁、合武线GSM-R移动通信网络相关业务。搬迁此设备存在相当程度的运营安全压力，合肥通信站BSC设备搬迁过程中可能存在的安全运营压力如下。

1）合肥通信站BSC割接的周期需要几个天窗点完成，影响已开通运营的合宁、合武铁路业务。

2）编号方案需要更新，MSC/GPRS/BSC/基站/网管的数据需要重新制作。

3）合肥通信站BSC搬迁传输电路割接工作的调整相当复杂。

3.2 合肥通信站BSC搬迁技术方案

基于上述情况，搬迁方案需要遵循对该BSC所承载业务影响最小化的原则搬迁，并制定相关应急预案，确保既有铁路运营安全。经调查，目前合肥通信站既有BSC设备合宁、合武线的基站数量为67套，承载合宁、合武线GSM-R业务及合肥、徐州、淮南线桥头集库检业务。本线新设基站数量为49套，除其中合蚌客专与京沪高铁并线区段的基站接入京沪高铁南京南BSC，其余均接入合肥通信站合宁、合武BSC。合肥通信站合宁、合武BSC具体配置如表1所示。

表1 合宁、合武BSC配置表

具体合肥通信站合宁、合武BSC搬迁过程如下。

1）根据合蚌客专及合肥枢纽工程联调联试时间节点，先将合肥通信站既有合宁、合武BSC扩容。需对合肥通信楼BSC进行扩容，增加4块中继板（STLP），割接入网，并对增加的4块STLP进行自环验证测试，连接BSC至DDF架间的2 M同轴电缆。

2）在合肥通信及RBC楼新设与合蚌客专接入后合宁、合武BSC相同配置BSC设备，安装并调试好A接口、Asub接口及Abis部分接口的链路，确保所有链路完好；将合肥通信站既有合宁、合武BSC业务割接至新BSC中。

3）因Abis接口采集设备对BSC与BTS之间Abis接口进行实时监测，本工程需要监测的2 M口数量24个。故本次将GSM-R系统Abis接口监测设备一并搬迁。

4）通过扩容合宁2.5 G（中兴S385）以及合武2.5 G （中兴S385）传输设备的622 M光口板与合肥RBC及通信机房的2.5 G(华为OSN3500)传输设备组成1+1 622 M复用段保护环，满足上述搬迁导致的2 M通道安全、稳定的需求。

新入网的BSC数据、基站状态等，均与原有配置一致，各项业务功能也均验证满足要求。合肥通信站既有合宁、合武BSC搬迁至合肥通信及RBC楼，保障了合蚌客专和合宁、合武铁路运营及通信设备的安全，避免了可能存在的安全隐患。

4 结论和建议

总而言之，列车在复杂、特殊区段的高速运动对作为列控信息承载平台的GSM-R无线通信系统提出了严峻挑战。需要对GSM-R系统进行合理的无线规划，以保证通信的持续性和可靠性。

GSM-R系统的场强覆盖预测、频点和容量配置设计方案的考虑是本系统应用效果优劣的关键，而新建高铁引入既有枢纽的覆盖优化、干扰分析优化、切换性能优化则应在建设初期统一考虑，在工程实施的初步设计和施工设计各个阶段都应予以足够的重视,这样才有利于复杂、特殊区段后期工程的顺利实施,避免冲突或影响系统的指标。

同时保证设备质量可靠，运输安全稳定一直是铁路系统首位工作。为确保高铁通信设备的安全，保障已运营线路稳定、可靠的安全行车，新建线路接入时需考虑既有线路核心设备安全运营方面，如有必要，须采取保障运营安全措施。

[1]中华人民共和国铁道部．铁路GSM-R系统工程设计暂行规定[S]．北京：中国铁道出版社，2007.

[2]中华人民共和国铁道部．高速铁路设计规范[S]．北京：中国铁道出版社，2009.

[3]中华人民共和国铁道部．列车无线电通信天线类型、基本参数及测量方法[S]．北京：中国铁道出版社，1987.

[4]吴克非．中国铁路GSM-R移动通信系统设计指南[M]．北京：中国铁道出版社，2008.