上海局集团有限公司南京铁路枢纽工程建设指挥部
摘要：新建高铁引入铁路枢纽及交叉并线区段引起的GSM-R系统网络优化是目前GSM-R系统建设中的难点和关键点，本文以连镇铁路引入镇江地区为例，从GSM-R系统无线网络的覆盖、频率规划、无线网络参数的设置和调整等方面，对连镇铁路及引入镇江交叉并线区段的GSM-R 系统网络进行了统筹优化，通过优化实施，解决了连镇客专引入镇江地区引起的GSM-R系统系列问题，提升了既有网络的通信质量，保证了连镇铁路的按期开通。
关键词：连镇高铁引入、GSM-R系统、网络优化
一、工程概况
连镇铁路是国家重点基础设施建设项目，位于江苏省南北纵向中轴线上。北起苏北连云港市，向南经淮安市，扬州市，跨长江后止于镇江市，正线全长约304.88公里，设计时速为250公里/小时的客运专线。
连镇铁路引入镇江从横山线路所分叉，正线引入沪宁城际丹徒站，联络线引入镇江站。连镇铁路与既有沪宁城际、京沪高铁交叉区域基站位置关系如下图所示：
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二、连镇铁路引入镇江地区引起的GSM-R系统网络优化系列问题及解决方案
1．无线网络覆盖
GSM-R线路引入枢纽及交叉并线等特殊区域，从节省频率资源及降低工程建设投资的角度出发，在具备共线覆盖条件的并线区段通常会采用共基站的覆盖方式。
连镇铁路在横山线路所新设基站，正线丹徒方向利用既有沪宁城际设置的DT-ZJ01A/B、丹徒站基站；镇江联络线利用既有沪宁城际设置的DT-ZJ01A/B、DT-ZJ02基站。连镇铁路正线丹徒方向的基站切换顺序为横山线路所基站—>DT-ZJ01A/B基站—>丹徒站基站；镇江联络线的基站切换顺序为横山线路所基站—>DT-ZJ01A/B基站—>DT-ZJ02基站。
为了减小既有天线调整对运营线路的影响，在工程实施过程中，我们对原无线网络覆盖方案进行了优化调整，在DT-ZJ01A/B基站上分别新设一副朝横山线路所方向的天线，新设天线的信号由DT-ZJ01A/B基站北侧镇江方向天线功分一路来提供。
2．频率的规划
中国的GSM-R系统仅分配了2*4MH带宽资源，共计19可用频点，频率资源有限。在铁路枢纽及多条线路的交汇区，因线路等级、建设工期不同，各条线路在建设时，也主要考虑各自线路的频率规划，缺乏整体基站布设及统一的频率规划，导致：一是频率资源紧张，区域内频率干扰严重。二是缺乏预留规划，后续线路接入困难。
连镇铁路引入镇江区域位于既有京沪高铁与沪宁城际的X字交叉区域，这一区域基站密集，由于缺乏统一的频率规划，造成连镇铁路横山线路所基站无频点可用。为解决连镇横山线路所基站无频率资源可用问题，我们对该区域的既有网络频率进行了统筹优化，方案如下：
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优化方案的实施，解决了连镇横山线路所基站的频率问题，减小了既有网络间频率干扰，提高了通信网络的质量；并对后续建设线路的GSM-R系统进行了站点和频率分配的预留。
3、连镇铁路引入镇江地区引起的GCM-R系统网络优化
铁路枢纽及线路交汇区域因不同等级、不同运行速度、不同建设工期的线路接入，往往会形成三角区、“T”型和十字交叉型等特殊区域，由于缺乏统一的网络规划，这些区域容易产生网内干扰和乒乓切换等问题，导致CTCS-3列控信息传送失败，影响高速列车正常运行。因此新建线路引入这些区域时，需要将有相邻和互通关系线路的各GSM-R系统进行联合优化设计，既保证新建线路GSM-R系统各项QOS指标满足相关规范和标准要求，也避免对既有网络质量造成影响。
连镇铁路引入镇江地区引起的GSM-R网络优化工作主要包括：相邻线路小区覆盖的优化和相交线路小区切换关系的优化。涉及沪宁城际铁路DT-ZJ02、DT-ZJ01A/B、DanTu、DY-DT04，京沪高铁基站ZJN-DYB02、ZJN-DYB03、ZJN-DYB04，连镇铁路HengShanXLS共计8个基站。连镇铁路引入镇江区域相关基站位置平面图如下：
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（1）连镇铁路引入镇江地区的正线和联络线GSM-R系统的网络优化
连镇铁路引入镇江地区的正线丹徒至大港南和镇江联络线在铁科动态检测时，全基站覆盖条件下CSD传输干扰率不满足相关标准要求。分析原因，主要是错切京沪高铁ZJN-DYB02基站造成乒乓切换导致，如下图：
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另由于在连镇线旁有两栋新建高楼，遮挡了DT-ZJ01A/B基站信号，导致该区段DT-ZJ01A/B覆盖陡降，从而错切京沪高铁ZJN-DYB02基站造成乒乓切换，如下图：
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处
通过调整DT-ZJ01A/B、DT-ZJ02之间的切换参数，解决了联络线上DT-ZJ02和DT-ZJ01A之间的乒乓切换问题。通过将HengShanXLS更换窄波瓣天线以及调整DT-ZJ01A/B、ZJN-DYB02之间的切换参数后，错切京沪高铁ZJN-DYB02问题解决。如下图：
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（1）沪宁城际GSM-R系统的网络优化
沪宁城际铁路镇江至丹阳区间，半数基站覆盖下CSD传输干扰率、CSD建立丢失概率、切换成功率均不满足标准要求，主要是由于错切京沪ZJN-DYB02基站最终掉话，另有外部干扰点影响CSD传输干扰率。如下图：
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通过增加ZJN-DYB02到DY-DT04基站外部邻区，确保沪宁城际DanTu基站关闭情况下不会错切至京沪高其他基站而导致掉话降级。如图：
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（2）京沪高铁GSM-R系统的网络优化
京沪高铁镇江南至丹阳北，基数基站覆盖下CSD传输干扰时间和传输无差错时间、CSD建立丢失概率、CSD连接建立失败率、切换成功率均不满足标准要求，主要是由于错切连镇线HengShanXLS导致（DT-ZJ01A/B有概率错切连镇线HengShanXLS基站和沪宁线DanTu基站）。偶数基站覆盖下CSD传输干扰时间和传输无差错时间、CSD建立丢失概率、切换成功率均不满足标准要求，主要是由于ZJN-DYB04过覆盖乒乓切换导致。如下图：
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通过调整DanTu天线角度和HengShanXLS更换窄波瓣天线，以及调整ZJN-DYB02、ZJN-DYB03、ZJN-DYB04、DT-ZJ01A/B、ZhenJiangNan基站间的切换参数避免京沪高铁错切发生。如下图：
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4、外部干扰点排查、处理
GSM-R移动通信系统作为铁路专用移动通信系统与公众移动通信系统不同的是它要求系统具有更高的可靠性和QOS来保障列车的运行安全。在GSM-R系统中，外部干扰会引起话音质量下降、数据传输差错增加，严重时，会发生掉话、数据传输中断等现象，严重威胁行车安全。因此在GSM-R系统建设中要特别注意干扰的排查、处理问题，以便GSM-R 网络更好地发挥作用。
现在移动，电信利用900M的频率部署自己的LTE覆盖，对GSM-R产生大量的干扰，尤其在江苏的平原地带尤为严重，在连镇铁路引入镇江地区的网络优化过程中，共排查出9处外部干扰源，通过与运营商沟通，或改频点、或降低功率、或永久关停站点，这9处干扰源得到了有效处理，使得该区域的通信质量得到明显提升。
三、结论
1.由于铁路枢纽地区目前面临新接入线路多，组网复杂，频率资源少等问题，在设计时应提前考虑到后续线路的新接入问题，在连镇铁路引入镇江区域可直接采用分布式基站将DT-ZJ02、DT-ZJ01、HengShanXLS合并成一个小区，这样可大大节省了频率资源同时也避免了不必要的乒乓切换。
2、新建高铁引入铁路枢纽及交叉并线区段应结合既有网络资源及新建网络情况统筹优划，实现枢纽内GSM-R 网络资源的共享，提高枢纽内通信网络的整体质量。
3.网络优化应在安全上、投资上、可实施性等方面进行综合比较，合理确定网络的优化方案。