郑徐客专、京九铁路共享基站优化与实施方案

谭 庆

（北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070）

京九铁路[1]是以货运为主的铁路干线，信号系统采用CTCS-0级列控系统。京九铁路GSM-R网络[2]按普通单网设计，主要承载调度通信等移动语音呼叫业务、调度命令和无线车次号传送等GPRS业务。

郑徐客专[3]设计最高速度350 km/h，信号系统采用CTCS-3级列控系统，除了提供移动语音通信及GPRS数据传送业务外，还需提供列车运行控制、调度指挥、列车运行安全监控等数据通信业务。考虑列车控制信息传送对系统可靠性的高要求，正线CTCS-3级区段采用高重叠的交织单层网络覆盖的建设方案，当非连续基站或直放站出现故障时，系统仍然能正常工作。

1 工程概况

郑徐客专与京九线在商丘附近相交，交叉处附近郑徐客专和京九线基站设置示意如图1所示。

由图1可以看出，郑徐DK188+500、DK191+600、DK194+600、DK197+390和DK200+300处基站与京九线JJDK670+015、JJDK675+820和JJDK679+526处基站距离均较近，郑徐客专频率规划时需避开既有京九线和本线基站的同频干扰和邻频干扰，而由于GSM-R系统频率资源紧张，使得郑徐客专的频率规划工作十分困难。同时，由于郑徐客专DK194+600和DK197+390之间的切换点在京九线JJDK675+820覆盖范围内，京九线JJDK675+820和JJDK679+526之间的切换点在郑徐客专DK194+600覆盖范围内，因此在交叉处不能同时保证郑徐客专和京九线的车都能正常切换，可能产生误切换而引起通信中断。

图1 郑徐客专与京九线交叉处附近基站设置示意图Fig.1 Base station setting nearby the intersection of Zhengzhou-Xuzhou dedicated passenger line and Beijing-Jiulong railway

为此，在郑徐客专DK194+600处基站配置4根天线，分别向郑徐客专2个方向和京九线2个方向覆盖，可满足京九线无线覆盖要求。既有京九线DK675+820处设光纤直放站远端机替代原有基站，引接郑徐客专基站61（DK194+600）信号延伸覆盖，利用既有铁塔和天线，无线设备位置如图2所示。

2 问题

2016年5月10日铁道基础设施检测中心反映京九线测试中在郑徐客专枢纽区间出现较强干扰及弱覆盖现象，如图3所示。

从图3可以看出，列车行驶至京九线K678附近占用DSN-SQ19信号时出现信号异常突降现象，导致在此处出现一次异常切换到DSN-SQ18的情况，随后列车继续向商丘北方向行驶，在京九线K672.5附近，MS信号从DSN-SQ19切换到京九线ShangQiuBei01基站后约200 m范围内出现高质差现象。

3 优化调整

3.1 问题分析

图2 无线设备位置示意图Fig.2 Position of radio equipment

图3 异常切换及高质差现象Fig.3 Phenomenon of abnormal switch and poor quality

原南疏解DSNSQ19/R1直放站现场如图4所示，图中原铁塔站高为25 m。从图4可以看出，DSN-SQ19/R1直放站悬挂在原铁塔第二层平台上，第二层平台距离塔顶约为5 m，而铁路就在铁塔旁边，地面距离铁路地基约为5 m，因此实际上该基站站高仅为15 m。随后测量DSN-SQ19/R1直放站天线方位角为314°、下倾角为7°（天线下倾角为2°，但由于抱杆角度倾斜，向下倾斜5°，因此实际下倾角角度为7°）。而DSN-SQ19基站四面的天线方位角分别为 14°、108°、196°、274°，下倾角均为 6°。

图4 DSN-SQ19/R1直放站（原南疏解）Fig.4 DSN-SQ19/R1 repeater （Nanshujie station）

根据以上内容分析：

1）京九线K678附近占用DSN-SQ19信号时出现信号异常突降现象，是由于DSN-SQ19南边天线方位角不当导致的，为此：将该天线方位角从202°调整到155°，下倾角从6～8°调整到3°；

2）从图3可以看出DSN-SQ19/R1（原南疏解站）在800 m范围外出现快衰落现象，增强该直放站覆盖范围延缓切换位置即可避免此处干扰问题，为此：核查该直放站天线方位角角度并最终调整为335°，下倾角最终调整为2°。

3.2 调整方案

根据上述分析对DSN-SQ19基站和DSN-SQ19/R1天线方位角和下倾角进行调整，并做如下测试：

1）在京九线K672-K673区间（距离DSNSQ19/R1直放站3 km左右）DSN-SQ19与ShangQ-iuBei01切换区域，以切换点为中心前后500 m进行现场测试，以验证调整直放站DSN-SQ19/R1天线后切换区域调整到K672以北；

2）在京九线K677-K678区间，进行现场语音及扫频测试，以验证调整DSN-SQ19基站天线后，京九线K678以北占用DSN-SQ19信号弱覆盖现象消失，并不再异常切换至DSN-SQ18。

3）添乘商丘区间通勤车对ShangQiuBei01到ShangQiuNan区间进行测试验证。

4 测试验证

4.1 测试设备

1）语音测试设备2套，进行语音长呼验证。

2）测试用的语音SIM卡2张。

3）语音被叫号码为75930016。

4.2 测试方法

1）语音长呼呼叫FAS号码进行覆盖和干扰验证。

2）指标包括电平和质量。

4.3 覆盖测试方式

1）测试频率范围为999～1 019 MHz。

2）测量带宽：200 kHz，采用峰值检波。

3）测试速度要求50个样本点/秒。

4.4 CQT测试[4]

根据现场测量情况后，将DSN-SQ19/R1直放站天线方位角由314°调整为335°，下倾角由7°调整为2°（天线下倾角调整为0°抱杆角度调整为2°）后，在DK671.5进行CQT测试，语音和扫频测试结果分别如图5、6所示。

图5 DK671.5现场CQT语音测试图Fig.5 On-site CQT voice testing at DK671.5 kilometer post

图6 DK671.5现场CQT扫频测试图Fig.6 On-site CQT scanning test at DK671.5 kilometer post

从图5和图6可以看出，在京九公里标DK671.5进行CQT测试，MS占用ShangQiuBei基站信号，接收电平为-80 dBm，质量为0级，最强邻区列表DSN-SQ19基站接收电平为-84 dBm，因此推断调整DSN-SQ19/R1直放站天线方位角、下倾角后，延长DSN-SQ19/R1直放站的覆盖范围，在公里标DK671.5至DK672区间为切换区域，从而避免过早占用ShangQiuBei基站信号，出现质差现象。

另外，将DSN-SQ19南边天线方位角从196°调整到155°，下倾角由6°调整到3°后，在京九线K677-K678区间内进行测试，语音和扫频测试结果分别如图7、图8所示。

从图7和图8可以看出，在京九公里标DK678进行CQT测试，MS占用ShangQiuNan基站信号，接收电平为-73 dBm，质量为0级，最强邻区列表DSN-SQ19基站接收电平为-75 dBm，因此在调整DSN-SQ19基站以南的天线方位角、下倾角后，京九线K678以北占用DSN-SQ19信号弱覆盖现象消失，并且没有发生任何异常切换。

图7 DK678现场CQT语音测试图Fig.7 On-site CQT voice testing at DK678 kilometer post

图8 DK678现场CQT扫频测试图Fig.8 On-site CQT scanning test at DK678 kilometer post

4.5 添乘测试

对ShangQiuBei到ShangQiuNan区间进行往返测试验证，语音测试结果如图9所示。

图9 京九线调整DSN-SQ19/R1（原南疏解）直放站天线后下行方向语音测试图Fig.9 Voice testing in down direction after adjusting DSN-SQ19/R1 repeater (original Nanshujie station) of Beijing-Jiulong railway

从图9可以看出，调整DSN-SQ19/R1（原南疏解）直放站天线后，添乘通信车进行下行方向语音长呼测试，DSN-SQ19/R1直放站覆盖范围明显增强，向北延伸覆盖约1 km，切换区间已经变成DK672，与之前推测的切换区域基本一致，并且切换前后电平、质量良好。

随后列车继续向南行驶至DK678区间，语音测试结果如图10所示。

图10 京九线调整DSN-SQ19基站以南天线后下行方向语音测试图Fig.10 Voice testing in down direction after adjusting the antenna to the south of DSN-SQ19 base station of Beijing-Jiulong railway

从图10可以看出，调整DSN-SQ19基站以南天线后，添乘通信车进行下行方向语音长呼测试，DSN-SQ19基站覆盖范围明显增强，并且没有出现之前的弱覆盖区域，并且没有之前在京九线DK678附近占用DSN-SQ19基站信号时出现电平异常突降后切向郑徐客专DSN-SQ18基站，切换区间已经变成DK678，与之前推测的切换区域基本一致，并且切换前后电平、质量良好。

由于通勤车在开往商丘南车站方向在DK678区间时车速仅为45 km/h，需要进站通车，并且车速持续下降，由于本次测试采用手机在车内进行测试，电平波动较大，因此正好在切换区域DK678区间出现一次DSN-SQ19基站与ShangQiuNan基站的乒乓切换[5]，因此本次乒乓切换属于合理范围内，预计车速超过60 km/h通过DK678区间不会出现任何异常切换现象。

随后返程测试时，列车上行方向行驶至DK678区间，没有出现任何异常现象，语音测试结果如图11所示。

从图11可以看出，列车抵达DK678区间时，当前列车时速为65 km/h，并且在持续上升，在切换区域DK678区间正常切换，没有出现任何异常现象，并且电平、质量良好。

图11 京九线调整DSN-SQ19基站以南天线后上行方向语音测试图Fig.11 Voice testing in up direction after adjusting the antenna to the south of DSN-SQ19 base station of Beijing-Jiulong railway

随后列车继续向北行驶至DK672区间，语音测试结果如图12所示。

图12 京九线调整DSN-SQ19/R1（原南疏解）直放站天线后上行方向语音测试图Fig.12 Voice testing in up direction after adjusting DSN-SQ19/R1 repeater （original Nanshujie station） of Beijing-Jiulong railway

从图12可以看出，列车在京九线上行方向行驶时，在公里标DK672.5时出现一次乒乓切换，由DSN-SQ19切换至ShangQiuBei基站，随后又回切至DSN-SQ19基站，最终在DK672切换至ShangQiuBei基站后保持正常。在本次乒乓切换前后电平、质量良好，由于本次测试采用手机在车内进行测试，电平波动较大，因此造成出现一次乒乓切换现象，如若动车组在该区间行车采用车载天线，接收电平较为稳定，推测在该区间不会出现异常现象。

5 总结

调整DSN-SQ19基站与DSN-SQ19/R1直放站天线方位角和下倾角后：1）在京九线K678附近占用DSN-SQ19信号时出现信号异常突降现象，导致在此处出现一次异常切换到DSN-SQ18的情况已经完全消除；2）在京九线K673附近，MS信号从DSN-SQ19切换到京九线ShangQiuBei01基站后出现高质差现象已经完全消除。