铁路GSM-R网络编号方案关键问题研究

龚骁猷

(中铁工程设计咨询集团有限公司,北京 100055)

1 概述

GSM-R系统现已成为高速铁路、客运专线移动通信的基础通信系统，它承载着列车调度通信、列车控制、调度命令、进路预告信息传送等重要业务[1-5]。GSM-R系统具有功能多样、传输可靠、交换灵活等特点，同时提供了安全可靠的业务支撑，是列车稳定、安全运行的重要保证。

铁路GSM-R编号方案设计是GSM-R网络工程建设的重要组成部分。在GSM-R网络的工程建设阶段与后期维护过程中，GSM-R编号方案设计的准确性、完整性、合理性，均是非常重要的。GSM-R编号方案[6]的设计在整个GSM-R网络建设过程中，是承上启下的重要一环，GSM-R编号方案的编制质量的高低，直接决定了GSM-R网络工程能否按期完工并为铁路运输提供准确及时的服务。

以郑机城际铁路工程为实例，结合已建成开通或正在建设的铁路GSM-R网络的建设运营情况，重点分析讨论在郑机城际铁路中GSM-R数据编制[7-9]的难点以及解决方案。

2 郑机城际铁路

2.1 工程概况

郑州至新郑机场城际铁路正线全长43.017 km，其中利用既有线14.155 km，改建陇海上行线0.8 km，新建线路28.062 km；并且为方便郑州东部及开封方向旅客前往新郑机场，修建南曹站至郑州东站的客车联络线，线路长5.590 km。

郑机城际共分布车站6个，线路所2个，其中新建南曹站、机场北站、新郑机场(地下站)站，利用既有郑州站、圃田西站、郑州东站和既有二郎庙、郑州东疏解线路所。

2.2 发车线路及设计方案

(1)从郑州站发车，沿既有陇海线经过圃田西站(原为郑州东站)、郑州东疏解线路所后，利用既有西南联络线引入京广高铁正线上的二郎庙线路所，从二郎庙线路所新铺设轨道引入郑机城际正线，沿途行经南曹站、机场北站，最终下行入地抵达新郑机场。

(2)从郑州东站发车，沿新建郑州东客车联络线直达南曹站(原为经开站)，沿途行经机场北站，后下行入地抵达新郑机场。具体线路如图1所示。

图1 郑州客运枢纽平面及郑机城际铁路线路示意

由于本工程为200 km/h的城际铁路，因此采用普通单网覆盖方式，共新设基站4处，车站设置3载频基站，区间设置2载频基站，其中2载频基站与3载频基站各2处。

本工程从郑州站出发，利用既有线路段使用既有基站进行场强覆盖；郑州东站引出的线路，沿线与京广高铁并线，利用京广高铁既有基站对本线进行场强覆盖，并将京广高铁ELMXLS-XCD01处基站作为本工程车站基站使用(南曹站)，对其扩容1载频，ELMXLS-XCD02处基站(京广高铁与郑机城际铁路分岔处)增加1副天线对郑机城际铁路进行覆盖。具体设计方案如图2所示。

2.3 线路分析

郑州铁路枢纽位处中原腹地，是一个线路纵横交错、客货运大小车站相连、庞大而又复杂的铁路枢纽。它是京广铁路、陇海铁路、徐兰高铁等干线铁路的交汇点。郑州枢纽地区的线路较为密集，线路平行间距远近不一，线路等级也各不相同，有高速客运专线、城际铁路、客货运混跑铁路，各线路GSM-R无线覆盖和性能指标要求也不尽相同。郑州枢纽平面示意见图3。

图2 设计方案

如果各线的GSM-R数据独立编制，容易造成资源的浪费，甚至会出现相邻线路使用了相同数据的情况，导致网络链路无法接通。要避免这种状况的发生，必须对枢纽内已建成的GSM-R网络数据进行梳理，然后分析和解决既有线路对本线造成的影响，最终达到提高资源利用率、优化网络性能的目的[10-15]。

图3 郑州枢纽平面示意

3 工程难点以及解决方案

3.1 关于复杂枢纽区段CIR设备运用方式以及相应编号方案处理方式的研究

由郑州站发车的线路，从郑州站到二郎庙线路所均属于既有线路。按照传统的CIR设备运用方式进行使用，则需在行经路线上多次选线，CIR的使用方式较为复杂，也给相关工作带来了许多不便。

经过对陇海线(郑州站至莆田西站)现有GSM-R数据进行分析得知，陇海线内有2套短号码1200/1300、1210/1310分别通过不同的路由呼至相应车站值班台和枢纽列车调度台，由此可以看出列车在线内需要进行1次选线；而列车离开圃田西站以后，经过郑州东疏解线路所，进入西南联络线之前也会选线1次(西南联络线归京广高铁调度台负责调度指挥)；进入二郎庙线路所以后，进入郑机城际铁路正线以前，还需进行一次选线。从操作角度来讲非常繁琐，机车司机需要在CIR上进行多次选线，增加工作量的同时，也给机车司机的工作带来了不便。

然而，若将郑州站至新郑机场站作为一条虚拟的新建线路考虑，按照全新短号码的形式编制(1270/1370)，机车司机只需在郑州站进行1次选线，列车从郑州站驶出后，一直行驶至新郑机场都无需再进行选线，从而简化了操作，也使得线路走向清晰明了。

3.2 关于利用高等级线路基站组呼处理方法的研究

由郑州东站发车的线路，从郑州东站至南曹站属于新建联络线，并行于既有京广高铁，在GSM-R前期网络覆盖设计中，利用京广高铁既有基站对其进行场强覆盖。由于京广高铁采用交织单网覆盖方式，其紧急组呼是5小区组呼，而本工程是列控等级为CTCS-2的城际铁路，设计速度为200 km/h，应为3小区组呼。

由于既有京广高铁线路等级较高，而郑机城际铁路线路等级较低，其并线段利用京广高铁基站进行覆盖，因此本着低速服从高速的原则，利用既有小区覆盖的区段应该维持原有5小区299组呼，而新建基站之间应为3小区299组呼。

3.3 关于多并线区段299组呼处理的方案研究

经过前期对调度管界的分析后，形成了最终的调度管辖区域：郑州站至二郎庙线路所维持既有调度方式，即郑州站(含)至圃田西站(含)由郑州枢纽列调台负责调度指挥、圃田西站(不含)至二郎庙线路所(含)由京广高铁列调台负责调度指挥；二郎庙线路所(不含)至南曹站(不含)、郑州东站(不含)至南曹站(不含)和南曹站(含)至新郑机场站(含)由京广高铁列调台负责调度指挥、郑州东站城际场由城际列调台负责调度指挥。GSM-R组呼成员包括组呼发起小区对应的车站值班台和调度台，如果小区本身处于调度的分界处，其组呼成员中的调度台应至少包含2个(京广列调台和城际列调台)。由于京广高铁是交织单网覆盖，对于郑机城际铁路而言，究竟是5小区包含2个调度台，还是3小区包含2个调度台还需进行分析。

从覆盖角度分析，由于利用既有基站进行覆盖，本着低速服从高速的原则，接收小区为5小区是不可以更改的；从功能角度分析，组呼成员列表里的数据，对京广高铁而言是与接收小区一一对应的；而对郑机城际铁路而言，并不需要进行5小区组呼，所以在不更改京广高铁数据的前提下，将ZhengZhouDong(郑州东)和它的相邻2个小区的组呼成员列表中加入城际列调台即可。

3.4 关于基站小区命名规则的灵活处理问题

南曹站是本线的新建车站，坐落于京广高铁2个既有基站ELMXLS-XCD01、ELMXLS-XCD02之间，在前期GSM-R网络覆盖设计中，利用ELMXLS-XCD01基站对其进行覆盖。由于ELMXLS-XCD01在京广高铁正线上是区间基站，因此本次设计中将其扩容为3载频，并作为新增车站基站。

根据编号计划中的规定，既有区间基站变为车站基站时，要相应地改变基站名字和相应的数据。但是，这样会导致既有基站所在线路的数据需要进行大量修改。不仅如此，由于MSC、BSC和网管中存有相应基站的数据，如果经常增减车站或者改变站名，会导致设备中的台账被频繁地修改，容易产生错漏。经过仔细分析以后，南曹车站的基站命名仍然维持既有ELMXLS-XCD01，只是将其作为新增数据加入到车站基站区组呼数据报表中，分配一个全新的组呼业务区编号(SA)，这样既能维持既有数据，也不影响新增车站基站组呼数据。

3.5 关于线路基站的基站属性变化问题分析

由郑州站发车的线路，经过二郎庙线路所后进入郑机城际铁路正线。而由郑州东站发车的线路，虽然可直接到达南曹站，却利用了二郎庙线路所的基站进行了场强覆盖。因此对于这2条线路而言，二郎庙线路所这个小区的作用是不相同的。对于郑州站发车的线路，二郎庙小区应作为车站基站；而对于郑州东发车的线路，二郎庙应作为区间基站。

在二郎庙小区范围内对应着不同的路由，从郑州站过来的列车在小区范围内应呼到二郎庙线路所值班台，而从郑州东站过来的列车应当呼叫到南曹车站值班台。由于同一个小区可以做多套短号码数据，因此将郑州站发车的线路短号码定为1270/1370，从郑州东站发车的线路短号码定义为1280/1380。

4 编号方案

在研究和分析了本工程的难点以后，经过多次修改，最终形成GSM-R数据编制报表。

由上文分析可得：从郑州站发车的线路短号码为1270/1370，郑州东发车的线路短号码为1280/1380，如表1、表2所示。

车站基站区新增组呼业务区编号从32060开始依次往后顺排，如表3所示。

表1 郑机城际铁路正线短号码呼叫路由数据

表2 郑州东客车联络线短号码呼叫路由数据

表3 车站基站区组呼数据

紧急组呼数据新增组呼业务区编号从52360开始依次往后顺排，如表4所示。

表4 紧急组呼数据

5 结语

以郑机城际铁路为例，对GSM-R编号方案的关键问题进行了分析和总结，最终得出了相应的解决方案。通过上述报表可以看出，结合枢纽地区无线覆盖现状以及相邻既有线的编号方案基础上进行数据编制，不但可以节约GSM-R系统资源，而且让系统设置变得更加合理，也使得终端的操作人员更加方便，充分发挥了GSM-R系统的优势，为铁路运输提供更好、更准确的服务。

但由于GSM-R技术的局限性，在特殊区段，例如枢纽地区，还需进行人为的逻辑判断，而人为处理需要工作人员熟悉业务流程，并且结合铁路的实际情况做出判断。因此，如何因地制宜解决GSM-R技术的局限性，是设计人员今后需要面对的问题和挑战。

[1] 国家铁路局.TB 10621—2014 高速铁路设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2015.

[2] 国家铁路局.TB 10088—2015 铁路数字移动通信系统(GSM-R)设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2015.

[3] 张玮.GSM-R在高速铁路列控系统中的应用方案讨论[J].通信技术，2009(5)：259-264.

[4] 李竑.GSM-R通信系统及其应用与建设[D].北京：北京邮电大学，2010.

[5] 周宇辉.GSM-R无线网络冗余架构关键技术的研究[J].铁路通信信号工程技术，2016(2)：24-28.

[6] 徐慧敏.关于铁路GSM-R数字移动通信系统编号方案的探讨[J].铁路通信信号工程技术，2008(6)：1-5.

[7] 国家铁路局.TB/T 3361—2016 铁路数字移动通信系统(GSM-R)编号计划[S].北京：中国铁道出版社，2016.

[8] 中国铁路总公司.高速铁路通信技术—铁路数字移动通信系统(GSM-R)[M].北京：中国铁道出版社，2014：54-61.

[9] 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，2008：87-91.

[10] 符远东，钟勇.大型铁路枢纽GSM-R无线通信网络优化方案剖析[J].信息通信，2014(3)：203-207.

[11] 刘立海，胡晓红，刘建宇.铁路枢纽GSM-R无线覆盖方案设计研究[J].中国铁路，2009(12)：41-44.

[12] 钟章队，吴昊，李翠然，胡晓红，陈霞.铁路数字移动通信系统(GSM-R)无线网络规划与优化[M].北京：清华大学出版社；北京交通大学出版社，2011：55-62.

[13] 铁道部工程设计鉴定中心，北京全路通信信号研究设计院.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，2008：82-88.

[14] 吴浠桥，向志华，梁莹.大型铁路枢纽GSM-R系统规划的讨论[J].铁路通信信号工程技术，2016(3)：33-36.

[15] 刘小强.GSM-R无线网络覆盖实现及越区切换性能研究[D].北京：北京交通大学，2007.