大型铁路枢纽GSM-R系统规划的探讨

吴浠桥 向志华 梁 莹

（中铁二院工程集团有限责任公司，成都 610031）

大型铁路枢纽GSM-R系统规划的探讨

吴浠桥 向志华 梁 莹

（中铁二院工程集团有限责任公司，成都 610031）

GSM-R系统是保障调度指挥和行车安全的重要手段。在大型铁路枢纽内，线路众多，地形复杂，且枢纽内各线的建设工期不一致，GSM-R系统在大型铁路枢纽内必须进行规划。本文从“GSM-R承载的业务”；“BSC接入方案规划”；“GSM-R无线覆盖、容量和干扰的平衡”3个方面对GSM-R网络规划进行了论述，在论述过程中，结合了贵阳枢纽和成都枢纽的实际情况，并且对枢纽内重点区域通过电子地图和软件进行了模拟分析。所以，做好大型铁路枢纽GSM-R系统规划，能减少后续网络建设对既有网络的影响，保证资源节约和行车安全。

GSM-R规划；同频干扰；GSM-R短号码

1　概述

GSM-R是铁路无线通信最重要的系统，是一个综合业务的铁路数字移动通信平台，提供列车调度、列车控制、区间维修、应急抢险等语音和数据传输业务，是满足铁路运输指挥和生产需要，适应铁路信息化发展，保证铁路运输能力、提高铁路综合效益的有力技术支持和保障。

中国GSM-R系统仅分配了2×4 MHz带宽资源，共计19个可用频点，频率资源有限。随着中国高速铁路的发展，越来越多的线路将采用GSM-R系统，同时根据工信部和铁路总公司各种政策性文件，既有线的无线列调系统将全部改建为GSM-R系统。如果各线路GSM-R系统独立规划、建设，空间无线信号将相互影响，容易造成严重的相互干扰，在这些区域容易造成移动台无线接入、小区重选、切换混乱，影响行车安全和调度指挥。

鉴于上述问题，对大型铁路枢纽应“统一规划、分步实施、持续发展的规划建设”，实现枢纽内GSM-R系统资源共享、提高通信网络的质量及安全可靠性，减少后续网络建设对既有网络的影响，同时提高资金的利用率。

本文将以贵阳和成都枢纽为列，对大型铁路枢纽的GSM-R系统规划进行探讨。

贵阳枢纽和成都枢纽是中国西南重要的铁路交通枢纽。贵阳枢纽现衔接川黔、沪昆、黔桂3条普速铁路干线，贵广客专、贵开客专、长昆客专等多条疏解和联络线路；贵阳枢纽在建铁路有渝黔、成贵客专等；成都枢纽现衔接宝成线、达成线、成渝线、遂成线、成昆线、成灌线、西成客专、成贵客专以及枢纽北环线等线路；成都枢纽在建铁路有成渝客专、成蒲线和成兰线。这两个枢纽已经形成大型环型枢纽格局，如图1、2所示。

枢纽内有客货共线、客专、货车线等各种类型、等级、时速的铁路，移动通信业务需求多样，且GSM-R系统频率资源有限和无线通信系统的开放性，各铁路线的工期不一致等特点造成枢纽地区GSM-R网络规划困难。如果不对枢纽内GSM-R系统进行统一规划，会造成后续工程方案设计和实施困难、废弃工程多、方案不合理、服务质量（QoS）差等后果，影响系统正常运用，从而影响铁路运输的安全和效率。

枢纽内GSM-R网络规划可以从几个方面考虑：1）GSM-R承载的业务；2）BSC接入方案规划；3）无线覆盖、容量和干扰的平衡。

2　GSM-R承载的业务

GSM-R作为多业务平台可实现语音通信及数据传输等多种业务，但铁路枢纽地区无线语音和数据业务需求繁多，包括列车调度通信语音和数据业务，编组站调车、列检、货运等业务，客运站综合业务等。由于频率资源的关系，GSM-R系统容量有限，难以承载全部业务。为更好发挥GSM-R系统在调度指挥中的作用，规划中提出以GSM-R系统为主，同时利用其他无线通信系统作为补充的方式，分类承载枢纽内各种移动通信业务。

客运无线通信采用数字式无线通信系统。一方面分流GSM-R系统的用户，同时实现语音、数据传输等业务需求；另一方面可以将铁路各种信息资源进行有效整合共享、发挥整体效益，提高铁路服务质量和安全管理水平。客站数字无线系统应与铁路既有的各种信息系统如TMIS、DMIS/CTC系统进行互联互通，实现信息共享及实时更新。在公共安全保障方面，客站数字无线系统通过优先级设置、紧急呼叫等功能，提供地震、火灾、反恐维稳等应急通信功能，并能与原铁道部、路局、公安应急通信系统互联，有效提高应对突发事件的响应时间和联动能力。

编组站调度、车号商检和列检业务无线通信采用400 MHz数字式无线通信系统，满足《铁路平面无线调车设备技术条件》（TBT2834-2002）中对调车作业的指标要求，同时具备调车单传送、编组站语音单呼、组呼等业务。贵阳南编组站建议采用数字平调系统，同时将编组站内车号商检、列检业务和列尾等业务与GSM-R系统分离。

3　BSC接入方案规划

由于铁路枢纽引入线路较多，各线可能均会在枢纽内设置BSC/PCU设备，如不进行BSC接入基站的统一规划，将会使列车在枢纽内运行时出现频繁的跨BSC切换，影响通信质量，同时会导致枢纽内设备数量较多，给运营维护带来诸多不便。由于枢纽内GSM-R系统的可靠性要求较高，一旦业务中断，会影响到各个线路的运输生产，因此还应考虑保护措施。

枢纽BSC规划从下面两个方面进行论述。

1）根据调度台划分和维护管理需求合理确定BSC数量和冗余方式，防止设备维护倒换影响过多线路行车指挥。

2）枢纽内相邻线和并行线的基站尽量归为统一BSC控制，结合机车交路划分BSC控制范围，减少机车综合无线通信设备（CIR）跨BSC切换次数。

下面以贵阳枢纽和成都枢纽为例，说明一下枢纽的规划。

3.1贵阳枢纽

贵阳枢纽，为规划较早的枢纽，在各线的建设前期，应严格按照上述原则进行规划。采用客专和普速铁路分别设置BSC的方式，如图3所示。贵阳枢纽设置1套1+1冗余备份的BSC，用于接入客运专线GSM-R系统；同时又单独设置1套BSC/PCU，用于枢纽内既有线基站的接入。

贵阳枢纽规划BSC的优势如下.

1）减少枢纽内跨BSC切换，提高网络通信质量；

2）方便维护管理、后期网络优化和枢纽内其他线路基站的接入；

3）通过BSC的冗余热备，提高枢纽内基站子系统的安全可靠性。

3.2成都枢纽

成都枢纽，由于规划较晚，可以根据工程实际情况进行规划，规划方案如下：各线引入枢纽设置的基站，分别接入正线和既有设置的BSC，规划结果如下：成灌线（已完成建设）和成绵乐客专（已完成建设）分别在成都设置BSC；成渝客专正线接入成渝客专工程的BSC；成渝客专、成昆线（正在建设）、成蒲线（正在建设）、宝成线引入枢纽利用成绵乐客专BSC；达成线、遂成线、成渝线、成花线既有线改造工程（未进行GSM-R改造），单独设置1套BSC接入。如图4所示。

如果成都枢纽改造既有BSC，使客运铁路采用1+1主备冗余的BSC方式，改造过程存在如下问题：1）施工过程中，协调难度大，施工进度受运输组织影响等；2）货车线与客运专线用于维修管理的时间不一致，导致BSC扩容或者修改数据时，无法协调各线的运输组织，影响线路运行。

这种规划方式，便于减少同一线路的BSC切换，减少对既有基站的调整。

所以枢纽内的BSC规划，能较早规划最好；对规划较晚的枢纽，也应尽量减少对既有基站的调整，同时减少不同BSC的频繁切换。

4　无线覆盖、容量和干扰的平衡

枢纽地区线路众多，各线路交叉、并行，与正线相比，枢纽地区GSM-R用户数量多，话务量大，因此，枢纽地区GSM-R工程需要考虑的因素多，设计复杂。在以往工程中，往往将覆盖和容量作为GSM-R系统建设的重点，遇大型车站就设置多载频基站，提高系统容量，同时不统筹考虑相邻线并行、交叉区段的站点布置，最终会带来严重后果，例如并行区段频率无法分配、交叉区段切换点混乱，严重时导致用户频繁掉线，或铁路枢纽整个GSM-R系统出现大面积拥塞，影响行车运输。

因此，铁路枢纽内GSM-R系统的建设，应该将问题的重点落实在干扰处理上，在充分认识和分析铁路枢纽内造成干扰的因素和区段的基础上，采用合理手段处理覆盖和容量的问题，使铁路枢纽内覆盖、容量和干扰相互平衡。

下面以贵阳枢纽一个三角区域为例，如图5所示。

假如此区域GSM-R网络设计不统一规划，按照各线考虑各自GSM-R网络覆盖，如图6所示。

会造成如下问题：

1）频繁切换。机车在长昆正线行车时，会完成1#、2#、3#、4#、5#、6#基站的4次切换，频繁的切换，使列控类数据无法满足传输无差错时间TREC（传输恢复时间）指标，导致列控类数据丢失，影响列车运行安全。

2）造成误切换。长昆铁路正线行车时正常切换是1#、2#、3#、4#、5#、6#基站，但在三角形疏解区会误切换至2#或者7#基站。

3）频率资源紧张。长昆线GSM-R子系统采用交织单网方案，当长昆基站子系统处于降级模式时，在三角形区域可能出现同频的情况，引起干扰，影响行车，从而在此区段无法进行频率规划。

为减少干扰和频繁切换、误切换，在分叉区采用同一基站信号。根据这一原则，调整GSM-R系统的基站布置（2#、3#、4#基站调整为1个基站）和基站的覆盖范围（增大5#基站的覆盖范围，减小6#、7#基站的覆盖范围，保证6#、7#基站（两基站有高山阻挡）之间信号无法干扰），得到如下规划结果：

根据模拟结果和长昆线和东北环、贵开线开通后的实测结果，此区域GSM-R覆盖、干扰能满足列车应用要求。

最后利用电子地图模拟结果，如图7、8所示。

5　结论

大型铁路枢纽应紧密结合铁路运输生产的实际需要，按照 “统一规划、分步实施、持续发展的规

划建设思路”，对铁路枢纽GSM-R网络进行整体规划；同时结合高速、普速铁路运输组织方式和养护维修特点，兼顾运用和维护的需要；达到无线覆盖、容量及干扰的平衡，从而保障铁路服务质量和安全管理水平。

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GSM-R system is crucial for ensuring the trains dispatching and operation safety. A large-scale railway junction station has complicated terrain and many lines constructed in different phases. So the GSM-R system for this kind of junction stations should be planed. The paper discusses the GSM-R network planning from the three aspects such as bearer services over the GSM-R system, BSC accessing plan, as well as the radio signals coverage, capacity and interference counteraction of the GSM-R network, and it also gives a simulated analysis of the key area in the junction stations through electric map and software combining with the actual conditions of Guiyang and Chengdu junction stations. It concludes that a well planned GSM-R system for the large-scale railway junction station can reduce the impact of following network construction on the existing network and ensure resources saving and train operation safety.

GSM-R network planning; same frequency interference; GSM-R short number

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.03.008

2016-04-20）

中国铁路总公司重大课题研究项目（2014X005-A）