盐通高铁与宁启铁路交叉并线区段GSM-R方案研究

葛伟涛

(中国铁路设计集团有限公司，天津 300308)

1 概述

我国铁路系统的快速发展使得普速铁路与高速铁路并行、交叉区段越来越多，但GSM-R 系统可用的频道数量仅有19 个，实际工程中每个基站至少要配置两个载频，当不同等级铁路并行区段较长时，若每条线分别使用独立的GSM-R 系统和载频进行无线覆盖，在频率规划上难度较大。若低等级铁路全部利用高等级铁路既有GSM-R 系统进行无线覆盖，在隧道、路堑等较多的复杂地形中可能无法实现。因此，随着国内铁路GSM-R 系统不断发展，尤其是高铁线路的大量建设，枢纽地区、交叉并线地区的GSM-R 系统引入难度也越来越大，因此，枢纽地区、交叉并线地区GSM-R 系统网络规划就显得十分重要。如何很好地解决复杂地理条件下普速铁路和高速铁路并行区段GSM-R 系统的无线覆盖问题，将是铁路数字移动通信系统设计中的工作重点之一。

盐通高铁是一条连接江苏省盐城市与南通市的高速铁路，是我国“八纵八横”高速铁路主通道之一“沿海通道”的重要组成部分。线路北起盐城站，与徐宿淮盐铁路贯通，向南经盐城市所辖的大丰区、东台市，南通市所辖的海安县、如皋市、通州区，引入沪苏通铁路南通西站。盐通高铁与宁启铁路在海安、如皋南、国道村线路所、陈桥线路所附近交叉并线。为减小盐通高铁GSM-R 基站与既有宁启铁路基站的影响，保证交叉并线区段两线正常运营，需对交叉并线区段GSM-R 覆盖方案进行特殊设计。本文主要对盐通高铁与宁启铁路在海安、如皋地区交叉并线区段GSM-R 覆盖方案进行研究，并提出最终工程实施方案，以便类似工程参考借鉴。

2 与宁启铁路在海安站附近交叉并线段

盐通高铁与宁启铁路在DK95+280 至盐通、宁启大里程方向逐渐并线，并线后进入既有海安站新建盐通高速场。宁启铁路为200 km/h 的客货混铁路，信号采用CTCS-2 列控，GSM-R 采用单网覆盖。盐通高铁设计时速为350 km，信号采用CTCS-3 列控系统。设计时速300 km 及以上的CTCS-3 列控区段，GSM-R 系统应采取场强冗余覆盖等系统可靠性措施。交叉或多线并行区段可采用共用基站，因此，此区段有以下3 种方案。

方案一：分布式基站方案

盐通高铁在DK91+380、DK95+280、DK99+200（海安站）各设1 套基站，组成单网交织方案覆盖盐通高铁，其中DK91+380、DK99+200 基站为宏基站，各设置2 副天线，分别指向盐通大、小里程方向；DK95+280 基站为分布式基站，由基带处理单元（BBU）和射频拉远单元（RRU）组成，该处RRU 设置3 副天线，分别指向盐通大、小里程和宁启K196+350 方向，并在宁启K196+350既有机房内新设1 套RRU，通过短段光缆接入DK95+280 BBU。将宁启K193+235 与DK95+280 BBU 建立切换关系，利用宁启K193+235 基站、K196+350 RRU 和DK99+200 基站覆盖宁启铁路。待盐通高铁基站开通后，关闭宁启K196+350、K201+900 基站。方案一基站示意如图1 所示。

图1 方案一 分布式基站方案Fig.1 Solution 1:distributed base stations

方案二：数字直放站方案

与方案一相比，将DK95+280 分布式基站（BBU+RRU）改为宏基站、数字直放站近端机和数字直放站远端机，将宁启K196+350 新设的RRU改为数字直放站远端机，其余与方案一相同。方案二基站示意如图2 所示。

方案三：宏基站方案

与上述两个方案不同的是，在DK95+280 设置宏基站，不关闭宁启K196+350 基站。为了减小宁启K196+350 基站对盐通高铁的影响，参考石济客专与京沪高铁交叉区域、商合杭铁路与京九铁路交叉区域的开通方案，将宁启K196+350 指向宁启大里程的天线关闭，即交汇地区盐通高铁仍由DK91+380、DK95+280、DK99+200 组成单网交织方案覆盖，宁启铁路由宁启K193+235、宁启K196+350、DK95+280、DK99+200 基站覆盖。方案三基站示意如图3 所示。

图2 方案二 数字直放站方案Fig.2 Solution 2:digital repeaters

图3 方案三 宏基站方案Fig.3 Solution 3:macro base station

3 种方案优缺点如表1 所示。

表1 盐通高铁与宁启铁路在海安站附近交叉并线方案对比分析Tab.1 Comparison between solutions for the intersecting sections and parallel sections near Hai 'an Station

以上3 种方案均能满足两条线路覆盖需求，为了减小对既有铁路的影响，参考已开通项目案例，结合运营单位意见，最终按照方案三进行实施。

3 与宁启铁路在DK99+200至DK119+715并线段

盐通高铁与宁启铁路在DK99+200 至DK119+715 完全并线，并线长度约20.5 km。并线区段共涉及宁启既有基站5 处，分别为宁启K201+900、K206+300、K211+629、K216+978、K233+359。此区段有以下3 种覆盖方案。

方案一：利用宁启基站组成同站址双网覆盖

在宁启铁路基站对应盐通高铁一侧各新设1 套基站，新设基站为2 载频，接入盐通基站控制器（BSC）。将既有宁启铁路基站调整为1 载频，使得盐通2 载频基站与宁启1 载频基站组成同站址双网覆盖两线并线段，盐通基站主用，宁启基站备用。

方案二：盐通新建基站组成同站址双网覆盖

在宁启铁路基站对应盐通高铁一侧新建2 套基站（O2+O1）组成同站址双网覆盖，基站配套传输及电源按照2 套设置，新设基站均接入盐通BSC，待盐通高铁开通后，关闭宁启既有基站。

方案三：盐通新建基站组成单网交织覆盖

此方案不考虑既有基站位置，盐通高铁按照3.5 km 左右站间距新建基站。新建基站组成单网交织方案，待盐通高铁开通后，关闭宁启既有基站。

3 个方案基站示意如图4 所示，方案优缺点如表2 所示。

图4 盐通高铁与宁启铁路在DK99+200至DK119+715并线段基站示意图Fig.4 Schematic diagram of base stations in the parallel section from DK99+200 to DK119+715 of the two Railways

上述3 个方案均能满足覆盖需求，根据《中国铁路总公司关于做好特殊区域GSM-R 无线网规划工作的意见》（铁总运[2014]252 号），线路平行或交越（交汇）地段，无线网规划应以高等级线路的小区规划为基础，兼顾低等级线路的运用需要。从设计规范、工程投资、维护便利、联调联式难易程度等角度综合考虑，推荐采用方案三。但由于本工程初步设计批复采用方案一，并已按照方案一进行征地。考虑到运营维护单位意见，结合商合杭与京九铁路并线段实施方案：商合杭铁路与京九并线区段关闭既有京九铁路基站，在商合杭新建AB 双网，形成同站址双基站冗余覆盖，经专家研讨，最终按照方案二实施。

4 与宁启铁路在DK119+715至DK147+120并线段

盐通高铁与宁启铁路在DK119+715 至DK147+120 由并线逐渐分离，再逐渐并线，分离后两线最远距离约2.86 km，交叉并线区段长度约27.4 km。并线区段共涉及宁启既有基站7处，分别为K223+359、K228+580、K233+451、K238+011、K242+572、K247+450、K251+360。根据无线网规划应以高等级线路的小区规划为基础，兼顾低等级线路的运用需要的原则，此区段有以下两种覆盖方案。

表2 盐通高铁与宁启铁路在DK99+200至DK119+715并线段方案对比分析Tab.2 Comparison between solutions for the parallel section from DK99+200 to DK119+715 of the two Railways

方案一：分线段各自基站覆盖方案

在DK124+000、DK128+100、DK131+400、D K134+960、D K138+510、D K143+330、DK147+120 分别新设1 套基站组成单网交织方案覆盖盐通正线，在两线分线处DK124+000 和两线汇聚处DK143+330 处基站设置3 副天线，分别指向盐通正线大小里程和宁启铁路方向，其余基站均设置2 副天线，分别指向盐通大小里程方向。利用DK124+000、K233+451、K238+011、K242+572、DK143+330、DK147+120 基站覆盖宁启铁路。待盐通高铁基站开通后，关闭宁启K228+580、K247+450、K251+360 基站。为避免两线分线段盐通基站与宁启基站互相影响，DK128+100、DK131+400、DK134+960、DK138+510 采用水平波瓣宽度为33°的窄波瓣天线，并将K233+451、K238+011、K242+572 基站天线也更换为33°的窄波瓣天线。

方案二：分线段利用盐通基站覆盖

与方案一不同的是，在DK128+100、DK131+400、DK134+960、DK138+510 增加1 副指向宁启铁路的天线，且所有天线均采用水平波瓣宽度为65°的天线。为避免两线基站互相干扰，盐通基站开通后，关闭宁启K233+451、K238+011、K242+572 基站，即并线段两线全部利用盐通新设基站覆盖。

两个方案基站示意如图5 所示，优缺点如表3所示。

上述两个方案均能满足两线覆盖需求，两个方案投资相当，但从运营维护、频率规划等角度综合考虑，为了减小宁启铁路对盐通高铁的影响，最终按照方案二实施。

5 总结

随着近几年铁路的高速建设，铁路网密度越来越大，新建铁路与既有铁路交叉并线情况越来越多，交叉并线区段或枢纽地区的GSM-R 设计越来越重要，已成为影响通信系统设计的重点和难点，也成为影响联调联式的关键因素之一。本文通过分析盐通高铁与宁启铁路在海安站以及如皋地区交叉并线情况，为今后类似场景提供了工程案例。

图5 盐通高铁与宁启铁路在DK119+715至DK147+120并线段基站示意图Fig.1 Schematic diagram of base stations in the parallel section from DK119+715 to DK147+120 of the two Railways

表3 盐通高铁与宁启铁路在DK119+715至DK147+120并线段方案对比分析Tab.3 Comparison between solutions for the parallel section from DK119+715 to DK147+120 of the two Railways