瓦日重载铁路GSM—R数字光纤直放站运用

刘瑜

摘要：简述铁路GSM-R在机车同步控制上的原理，并阐述了GSM-R数字光纤直放站优势、设备优势以及在重载铁路工程运用。

关键词：重载；机车同步；数字光纤直放站；多径干扰；时延调整

1.概述

重载铁路的运输组织方案是大量开行万吨及以上重载列车，开行方式包括固定编组、在装车地和卸车地之间往返运行的单元列车或由两列，或两列以上普通列车连挂合并而成的组合列车。重载铁路车流密度大，包含多个局间分界口。由于存在一定的调车作业，提高了车站的技术作业的复杂度。多车种牵引机车加大了调度指挥人员的作业负担，给保证行车安全和提高运输效率增加了难度。

在重载运输中，由于采用了多机车牵引模式，这使得机车同步操作十分重要。各个机车之间的操作需要同步的动作有启动、加速、减速、制动等。如果没有同步，就有可能造成车箱间的挤压或者拉钩现象，严重威胁运输安全。基于以上问题，通过无线通信的方式，GSM-R提供的数据传输通道来实现机车同步操作控制，可以保障运输安全。

机车同步操作控制系统主要由地面设备和机车车载设备组成。机车同步操作控制系统的地面设备主要是Locotrol应用节点，地面设备通过PRI接口与GSM-R网络连接，其功能主要是接受来自主控机车的控制指令并将指令发送到从控机车。机车车载设备包括Locotrol车载控制模块和GSM-R车载通信单元，控制模块与通信单元的接口方式可以采用RS-232或RS-422。该系统充分利用了GSM-R网络覆盖的优势，保证了数据的可靠传输，避免了模拟电台传输中由于信号衰减造成数据传输丢失的情况。

2.GSM-R数字光纤直放站优势分析

由于模拟光纤直放站的时延问题，造成直放站远端机之间、基站与直放站的重叠区存在多径干扰，严重影响通信质量；模拟光纤直放站网络优化困难；根据实际工程统计，目前铁路GSM-R通信系统的超时有30%以上是由直放站的多径干扰造成。

采用数字光纤直放站主要有以下优势：具有时延调整功能，可以有效预防多径干扰，每台数字远端机可以调整收发时延，调节范围10-150us；采用数字光传输，不会产生信号传输噪声；射频信号不随光纤长度变化，模拟光纤直放站光损耗增加1dB，射频损耗增加2dB；上行底噪抑制功能，数字远端机具备对每个上行载波信号检测能力，没有信号时可自动关闭上行信道，屏蔽上行底噪声传输；具备分集接收功能，扩大覆盖距离；支持环形组网，光纤自愈环保护，节约光纤资源。

3.GSM-R数字光纤直放站系统构成及组网方式

3.1系统构成

GSM-R数字光纤直放站主要由近端机、光纤、远端机以及操作维护中心构成，如图1所示。

3.2多种组网方式

数字直放站可以采用星型组网、链型组网方式、环型组网方案以及混合型等多种组网方式。系统设备数量与组网方式相关，如链型组网充分发挥数字光纤传输优势，一根光纤可以带16个远端机；环形组网具备自愈能力，一个近端机可以组成4个环网，每个光纤环可以带8台远端机。通过数字直放站不同的组网方式，可实现现场的灵活配置，满足用户的多种需求。

4.数字直放站在瓦日重载铁路的工程應用

4.1试验选点

瓦日线2017年11月13日瓦日线万吨试验测试，发现机车CIR460208279002212在下行方向K248+500位置出现闪红，后期网优分析是由于此处存在多径干扰导致，由于模拟光纤直放站不能对信号收发时延进行调整，应用局限性较大，存在多径干扰，设备无法处理此网优问题。GSM-R数字光纤直放站远端机具有时延调整功能，可以有效预防多径干扰。

本工程主要是使用数字直放站替换原有的模拟直放站，基站处覆盖由数字直放站代替，通过时延调整功能，能够预防多径干扰。本工程主要是解决瓦日线隰县-蒲县R1至R2间机车闪断问题，通过采用双光纤星型组网方式，对现有现场资源无需改造，利用现有光缆、电源，即可满足现场环境动力监测和漏缆监测功能。

4.2 关键测试项目及方法

本工程项目关键测试项目及测试方法如下：

1、数字光纤直放站覆盖区域的下行最小覆盖电平应满足-92dBm，可通过动检车实际测试数据进行测试验证。

2、Abis接口监测数据，对运行列车的GSM-R信号运行质量进行实际检测，通过GSM-R接口监测系统提供的Abis口测试数据，可判断数字光纤直放站覆盖区的GSM-R信号运行质量是否满足要求。

4.3测试结果

2018年1月将隰县-蒲县区间K246-K251区段内的模拟光纤直放站改造为数字直放站，采用了1台TDZ-R（A）数字直放站近端机和4台TDZ-R（B）远端机，覆盖三座隧道，解决了多径干扰问题，解决了多径干扰现象，改善了网络质量差，达到了预期目标，铁科动检车测试报告和ABIS口测试报告数据如下：

5结束语

GSM-R数字光纤直放站具备时延调整功能，可以有效避免多径干扰同时具备重载成功运用经验，为后期铁路大面积推广GSM-R数字光纤直放站提供有效依据。

参考文献

[1]刘晓京 曹先智 GSM-R在铁路重载运输中的应用与前景分析；

[2]李庆 包西铁路GSM-R数字光纤直放站方案研究

（作者单位：南京泰通科技股份有限公司）