郑州枢纽地区异常切换问题分析和优化

闵右鹏

郑州枢纽地区是京广高铁和郑西高铁汇聚处，通过联络线和郑西贯通线汇接郑州东京广场，而京广高铁二郎庙线路所附近是枢纽地区交汇点，网络环境复杂。自京广高铁全线开通以来，二郎庙线路所－许昌东01基站频繁发生异常，对其锁闭之后，发生异常切换并导致列车无线连接超时，严重影响高铁列车的正常运输。郑州枢纽地区铁路走向及基站分布情况如图1所示。

针对郑州枢纽地区异常切换情况进行数据分析、查找异常原因，提出网络优化方案，找到解决办法，并对日常故障判断和处理提出改进建议。

1 案例分析

案例1 所有基站工作正常部分列车异常切换

异常现象：以2014年2月11日G94次在二郎庙线路所A基站发生异常切换为例，G94次应由二郎庙线路所A基站切换至郑州东至二郎庙线路所A基站，再切换至二郎庙线路所—荥阳南01基站，但却切换至二郎庙线路所—荥阳南02基站，下行质量连续7级，导致掉话，无线连接超时。

图1 郑州枢纽地区铁路走向及基站分布情况

原因分析：查看切换点切换前后的测量报告，二郎庙线路所－荥阳南02基站 （频点1012）信号平均电平约－50dBm，而郑州东－二郎庙线路所A基站的信号平均电平在－54dBm左右，二郎庙线路所－荥阳南02基站的信号电平高于郑州东－二郎庙线路所A基站电平，当连续多个车辆报告出现该情况时，根据功率预算切换算法，由二郎庙线路所A基站直接切换至二郎庙线路所－荥阳南02基站，没有按照设计顺序切换至郑州东－二郎庙线路所A基站。

另外，由于郑州东—二郎庙线路所A基站的TCH频点1012和二郎庙线路所—荥阳南02基站BCCH （广播信道）频点1012信号同频，同频信号叠加导致1012频点电平被抬高，高于郑州东至二郎庙线路所A基站信号电平，列车经过此处时，根据功率预算切换算法，从二郎庙线路所A基站切换到二郎庙线路所—荥阳南02基站。

改进措施：将二郎庙线路所A基站至二郎庙线路所—荥阳南02基站的切换门限增大，由1调整为3，使上行车辆在二郎庙线路所A基站处切换至二郎庙线路所—荥阳南02基站的难度增大。同时下压二郎庙线路所－荥阳南02基站上行天线的俯仰角，由10°调整至8°，减小二郎庙线路所－荥阳南02基站对京广高铁上行方向覆盖范围，避免郑州东－二郎庙线路所A基站的TCH频点1012和二郎庙线路所－荥阳南02基站BCCH （广播信道）频点1012信号相叠加，减少对京广高铁的影响。

案例2 单个基站工作不正常列车异常切换

异常现象：以2014年3月6日G515次列车为例，二郎庙线路所—许昌东01基站工作异常，维护人员锁闭二郎庙线路所—许昌东01基站后，列车在二郎庙线路所A基站没有正常切换至二郎庙线路所—许昌东02基站，而是切换至二郎庙线路所—荥阳南01基站，发生异常切换，下行质量连续7级，导致无线连接超时。

原因分析：检查切换前后的测量报告，在切换点二郎庙线路所—荥阳南01基站 （频点1007）平均电平－63dBm左右，而二郎庙线路所－许昌东02基站 （频点1011）平均电平－65dBm左右，二郎庙线路所－荥阳南01基站 （频点1007）信号电平略高，切换优先选择二郎庙线路所－荥阳南01基站。

改进措施：将二郎庙线路所A基站至二郎庙线路所－荥阳南01基站的切换门限增大，由2调整为3，增加这个方向的切换难度；将二郎庙线路所A基站至二郎庙线路所－许昌东02基站的切换门限减小，由6调整为3，使下行方向车辆切换至二郎庙线路所—许昌东02基站更容易。同时，将二郎庙线路所—荥阳南01基站的上行天线的方位角由30°调至20°，偏离京广高铁正线方向；将上行天线俯仰角由8°调整至10°，调整对京广高铁的覆盖范围，缩小对京广高铁的影响。

通过合理设置切换参数及调整基站天线角度，改善了二郎庙线路所－荥阳南01基站、二郎庙线路所－荥阳南02基站覆盖情况，后续列车没有再发生类似的切换异常情况。

2 枢纽网络问题

随着铁路GSM－R的大面积应用，铁路枢纽规模的增大，给枢纽地区的无线网络建设、维护、优化带来以下难题。

1．有限的4MHz频率带宽与枢纽地区冗余覆盖及业务量需求之间的矛盾。4MHz即19个频点的频率资源十分有限，而枢纽地区用户数量往往较多，在基站设置上4载频、3载频基站的站型较为常见，这给频率资源的规划带来很大的难度。

2．同频复用距离与同频、邻频干扰之间的矛盾。枢纽地区各线基站数量较多，既要保证同频复用距离足够小，来弥补频率资源的不足，又要克服同频复用距离小带来的无线干扰。

3．复杂的小区设置，会带来切换次数的增加，异常切换如乒乓切换、切换点位置变化等问题，会导致通信质量的恶化甚至中断。

4．每条铁路线通信的设计、建设、优化都是单独进行，会带来与枢纽地区网络规划的整体性之间的矛盾。

5．枢纽地区铁路无线网络优化，牵涉铁路线路的数量多，也会有维修模式不一致的问题，例如无法寻找多条线路的公共 “天窗”点进行作业。

3 优化建议

针对这些矛盾和问题，应从以下几个方面进行改进。

1．争取更多的频率资源使用权限，获得更多的无线信道资源。

2．网优工作精细化，如精确控制基站覆盖范围、精确控制切换点位置、合理优化网络参数，使网络传输质量相对较优。上述案例就是通过调整天线角度，调整切换参数来控制覆盖范围及切换，来保证无线传输质量。

3．无线覆盖受到地貌变化如房屋、树木等的遮挡，受电磁环境变化的影响，因此无线网络优化工作要经常进行。为改善网络质量，应合理规划枢纽地区无线网络，使网络优化工作常态化。

4．要研究新技术，采用频率资源利用率更高的通信模式，改变枢纽地区传统的覆盖模式，解决枢纽地区优化难题。

总之，枢纽地区网络优化是一个艰巨的任务，关系到列车的安全运行，由于个人研究水平有限，对该问题的探索还较为肤浅，不妥之处还望专家、学者批评指正。

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

［2］ 韩斌杰．GSM原理及其网络优化［M］．北京：机械工业出版社，2004．