单RBC跨多MSC场景数据制作及测试案例分析

代 赛，刘立海，张弘毅

（1.中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉 430063；2.中国铁道科学研究院集团有限公司，北京 100081）

1 概述

当新建CTCS-3（简称C3）线路新设基站归属不同路局（路局A、B）时，需根据维护管界接入不同路局移动交换中心（MSC），此种情况因基站和无线闭塞中心（RBC）均为新设，工程中通常不会遗漏在路局A 和路局B 的MSC 中制作新设RBC数据和相互间位置区域码（LAC）邻区数据。但因各线维护管界不一致，在局界处可能存在路局A/B新建线路利用其他局（路局C）既有基站的情景，由于在路局C 无建安工程，工程中容易忽略在路局C 的MSC 中制作新设RBC 数据及在路局A 和路局C 的MSC 中制作相互间LAC 邻区数据。前者将导致C3 中断后，跨MSC 切换时，出现C3 车载电台无法发起呼叫的故障；后者将导致列车在路局A 基站下起呼，切换至路局B 后需切换至路局C 时，因路局C 的MSC 不在路局A 的MSC 的列表范围而拒绝切换，导致切换失败，引起C3 无线超时，反向运行时情况与此一致。

同时，随着各铁路局核心网更新改造工程的进行，一个路局可能同时存在两个MSC，则新建线路无线子系统新建基站和所利用既有基站分属于不同MSC。若当线路分属于不同路局或者利用其他局既有基站时，很容易出现一个RBC 管辖范围跨3个及以上MSC 辖区的场景，为避免发生上述故障，在数据制作时需仔细斟酌并结合测试案例进行验证。

2 郑徐客专C3单电台交接及无线超时故障问题机理

郑徐客专于2016 年9 月10 日开通，10 ～11日多趟列车在徐州东线路所附近京沪高铁RBC7 向郑徐高铁RBC3 切换时，出现C3 车载电台无法发起呼叫，C3 单电台交接；个别车出现C3 超时提醒，司机不懂操作，触发制动。原因是京沪高铁RBC7 到RBC3 切换的C3 起呼位置刚好在济南局两个基站范围内。由于济南局MSC 内未制作RBC3号码数据，导致信号C3 车载电台在济南局基站范围内无法呼叫RBC3，信号C3 连接只能中断，待列车运行至郑徐高铁基站范围方可发起呼叫。12 日济南局在MSC 补充制作RBC3 数据后，徐州东线路所附近故障消除。

但13 ～14 日多趟列车下行运行至上海局与郑州局局界处时发生C3 通信超时，导致C3 降级。原因是郑徐RBC3 管辖范围包含济南、上海和郑州MSC，车载终端在济南MSC 下发起呼叫，切换至上海MSC 后再次需要切换至郑州MSC 时失败，切换失败的拒绝消息来自济南MSC。根据切换流程要求，终端起呼后，其后续切换均受到起呼时所在源MSC 控制。由于济南MSC 中未制作郑徐客专郑州段的LAC 邻区数据，郑州局MSC 不在原MSC（济南局）列表范围，切换被拒绝，导致此故障发生，经在济南MSC 中补充郑徐客专郑州段的LAC邻区数据，问题得到解决。

3 杭黄铁路RBC与MSC对应关系

3.1 GSM-R系统设计方案

上海局2017 年GSM-R 核心网改造工程中新设R4 网络架构MSC 设备，采用1+1 冗余热备份机制，分别命名为shMGW21 和shMGW22（以下简称shMGW2），新核心网于2018 年1 月入网，杭黄铁路为第一条接入该核心网的线路。杭黄铁路之前所建线路均接入上海局既有核心网（shMSC）。

杭黄铁路正线从杭州南站经富阳、桐庐、建德、千岛湖、三阳、绩溪北、歙县北站至黄山北站，杭州南至DK27+025（含HZNHCXLS-ZJ01A）利用既有杭甬、杭长客专基站，接入shMSC；DK27+025（含HZNHCXLS-ZJ01B）至DK242+417（含）新设基站，接入shMGW2；DK242+417（不含）至黄山北站（含）利用既有合福高铁基站（上海局），接入shMSC。

杭黄铁路黄山北动车线从黄山北站至黄山北动车存车场，无线设备布置示意如图1 所示，利用既有合福高铁基站HuangShanBei（上海局），接入shMSC， HSB-WY01（南昌局），接入ncMSC；在黄山北动车存车场新设基站HuangShanBeiCCC，接入shMSC。

杭黄铁路无线覆盖利用基站及归属MSC、小区LAC 如表 1 所示。

3.2 RBC管辖范围

图1 杭黄铁路黄山北动车线无线设备布置示意图Fig.1 Wireless equipment layout diagram for Huangshan North line of Hangzhou-Huangshan Railway

根据信号专业设计方案，杭黄铁路在杭州东新设两个RBC，GSM-R 编号方案中分别命名hanghuangRBC01 和hanghuangRBC02，两个RBC 均与shMGW2 连接。杭州枢纽目前不开通C3，杭黄全线分别由hanghuangRBC01 和hanghuangRBC02 管辖。

下行（杭州至黄山方向）相关应答器设置依次为：C2 →C3 的RBC 连接应答器组[RL]位于DK41+734；hanghuangRBC01 转hanghuangRBC02 的RBC 切换执行应答器组[ZX-R]位于DK223+761；动车线C3 →C2 等级转换执行应答器组[ZX-3/2]位于D2DK1+351。

上行（黄山至杭州方向）依次为：动车线C2 →C3 的RBC 连 接 应 答 器 组[RL] 位 于DK285+225；hanghuangRBC02 转hanghuangRBC01 的RBC 切换执行应答器组[ZX-R]位于DK224+469；C3 →C2 等级转换执行应答器组[ZX-3/2[位于DK51+964。

表 1 杭黄铁路无线覆盖利用基站及归属MSC、小区LACTab 1 Wireless covered base stations and MSC belonging to and cell LAC for Hangzhou-Huangshan railway

杭州枢纽C3 开通后，杭黄全线分别由hyRBC01、hanghuangRBC01 和hanghuangRBC02管辖。下行hyRBC01 转hanghuangRBC01 的RBC 切换执行应答器组[ZX-R]位于DK40+048；上行hanghuangRBC01 转hyRBC01 的RBC 切换执行应答器组[ZX-R]位于DK40+638，其他应答器位置不变。

RBC 切换时RBC 连接MSC 范围：根据规范要求，在RBC 移交点前，RBC 控制MT 提前40 s 及以上起呼前方RBC。根据杭黄RBC 厂家提供数据，RBC 起呼位置为RBC 切换执行应答器组[ZX-R]前4 500 m。故RBC 下行连接MSC 起点为小里程方向RBC 切换执行应答器组[ZX-R]（下行）-4 500 m，终点为大里程方向RBC 切换执行应答器组[ZX-R]（下行）；上行连接MSC 起点为小里程方向RBC 切换执行应答器组[ZX-R]（上行），终点为大里程方向RBC 切换执行应答器组[ZX-R]（上行）+4 500 m。

C2、C3 转换时RBC 连接MSC 范围：C2 转C3 时，起点为连接应答器组[RL]位置；C3 转C2时，终点为C3 →C2 等级转换执行应答器组[ZX-3/2]位置。

3.3 RBC管辖范围与MSC对应关系

根据3.1 及3.2 所述，RBC 连接MSC 范围及其与MSC 对应关系及示意图如表2、图2 所示。

4 杭黄铁路数据制作分析

由表2 和图2 可以看出，虽然杭黄铁路新设基站（除HuangShanBeiCCC）均接入shMGW2，但杭黄铁路GSM-R 无线子系统利用了既有杭甬、杭长、合福（上海局）和合福（南昌局）基站进行覆盖，结合信号专业应答器的设置位置，hyRBC01 和hanghuangRBC02 所对应的小区归属于多个MSC，尤其关注hanghuangRBC02，数据制作时需仔细分析，避免发生切换失败，导致C3 无线超时。

表 2 RBC连接MSC范围及其与MSC对应关系Tab 2 RBC connecting MSC scope and its correspondence with MSC

图2 RBC连接MSC范围及其与MSC对应关系示意图Fig.2 RBC connecting MSC scope and its correspondence with MSC

4.1 MSC中RBC数据制作

由于在C3 线路中，需考虑C3 中断、C3 兼容C2，因此C3 区段的任何位置均应满足可以重新发起C3 呼叫，否则，在C3 中断后，跨MSC 切换时，将出现C3 车载电台无法发起呼叫，造成C3 连接中断、C3 单电台交接或C3 降级，故RBC 连接MSC 范围内所有基站所归属MSC 均需制作该RBC数据。

由于杭甬工程中已在shMSC 中制作hyRBC01 的数据，故杭黄铁路需在shMSC 中制作hanghuangRBC02 的数据；在shMGW2 中制作hyRBC01、hanghuangRBC01 和hanghuangRBC02的数据；在ncMSC 中制作hanghuangRBC02 的数据。

4.2 MSC中LAC邻区数据制作

由于3GPP 中规定，所有跨MSC 切换，需要由最初发起呼叫的MSC 来管理，若目标小区所在的MSC 不在原MSC 列表范围，则切换将被拒绝。经分析，杭黄铁路中存在上述场景。

1）下行运行方向：hanghuangRBC1 交权hanghuangRBC2，移动终端从shMGW2（411A）下辖基站起呼，移动终端在DK242+846 附近切换到shMSC（4110）。正常情况下，DK285+225附近由HuangShanBei 基站覆盖，归属shMSC（4110）。考虑到合福线为交织单网覆盖方案，当HuangShanBei 基站故障时，DK285+225 附近由南昌局HSB-WY01 号基站覆盖，归属ncMSC（1812），列车运行进入黄山站时，若ncMSC（1812）不在原shMGW2 列表范围，则切换被拒绝，导致切换失败，引起C3 无线超时。

2）上行运行方向：HuangShanBei 基站故障时，黄山北站始发动车组出站，C2 转C3 时，移动终端从南昌局HSB-WY01 号基站（归属ncMSC（1812））起呼，上行方向切换shMSC（4110），当运行至DK242+846 附近后进入shMGW2（411A）管辖范围，若shMGW2（411A）不在ncMSC 列表范围，则切换被拒绝，导致切换失败，引起C3无线超时。

因此，当RBC 连接MSC 范围内所有基站归属不同MSC 时，起呼MSC 需制作目标MSC 的LAC邻区数据。否则，在跨MSC 位置将切换失败，发生C3 通信超时，导致C3 降级。

根据表2，对于hyRBC01，上下行范围内所有基站均归属为shMSC（410E）、shMSC（410F）或shMGW2（411A），故shMSC 需增加杭黄铁路LAC 邻区数据，shMGW2 需增加杭甬、杭长LAC邻区数据。

对于hanghuangRBC02，下行范围内所有基站均依次归属为shMGW2（411A）、shMSC（4110） 和ncMSC（1812）， 故shMGW2 需 增加合福（上海局）和合福（南昌局）LAC 邻区数据，shMSC 中合福（南昌局）LAC 邻区数据已在合福工程中完成；上行范围内所有基站均依次归属为ncMSC（1812）、shMSC（4110）和shMGW2（411A），ncMSC 中合福（上海局）LAC 邻区数据已在合福工程中完成，ncMSC 还需增加杭黄铁路LAC 邻区数据，shMSC 中需增加杭黄铁路LAC 邻区数据。

综上所述，shMSC 需增加杭黄铁路LAC 邻区数据；shMGW2 需增加杭甬、杭长、合福（上海局）和合福（南昌局）LAC 邻区数据；ncMSC 需增加杭黄铁路LAC 邻区数据。

5 杭黄铁路联调联试案例分析

对于上述可能存在的问题，在联调联试信号测试案例中增加了以下场景。

1） 三阳站发车C3 运行至黄山北站，基站HuangShanBei 锁闭（模拟故障）。

2）黄山北站发车C3 运行至三阳站，基站HuangShanBei 锁闭（模拟故障）。

同时，实际运营时，杭黄铁路上运行的列车不仅存在从杭州南站往黄山北站方向运行或从黄山北站至杭州南站方向运行的场景，还存在合福客专上行列车经黄山北站C3 转线往杭州南站方向运行场景，为模拟实际运营场景，在联调联试信号测试案例中增加了以下场景。

3）婺源站发车C3 运行经黄山北运行至三阳站。

经过试验，杭黄铁路GSM-R 系统性能及应用业务功能均满足《高速铁路工程动态验收技术规范》（TB10761-2013）要求，顺利通过了联调联试，开通运营后也正常运行，未出现郑徐客专类似故障。

6 小结

随着GSM-R 系统逐渐网状化及各局核心网更新改造工程的进行， C3 线路在局界处容易出现单RBC 跨多MSC 辖区的场景，为避免出现单电台交接和无线超时故障，数据制作和联调联试时应谨慎排查类似问题的可能性，特别是当存在利用其它局既有基站的场景时，由于无建安工程，往往容易被忽略。建议建设单位组织专题会议对跨局数据制作进行讨论，在联调联试中，根据实际运营需求场景进行试验，结合信号测试案例进行验证。