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基于鐵路運用場景的GSM

 GXF360 2021-10-06

目前,新建GSM-R系統(tǒng)在工程設(shè)計及實施過程中,大多僅考慮覆蓋本線,涉及與之相關(guān)的樞紐、交越、并線區(qū)段等特殊場景,極少考慮相鄰線路的覆蓋需求[1]。隨著GSM-R系統(tǒng)覆蓋里程的迅速增大,樞紐、交越、并線等復(fù)雜區(qū)段,既有GSM-R系統(tǒng)與新建GSM-R系統(tǒng)協(xié)調(diào)統(tǒng)一的問題逐步凸顯[2-3]。因此,需要從全局的角度頂層設(shè)計,統(tǒng)籌規(guī)劃符合運輸組織需求、設(shè)備現(xiàn)狀、布局合理的網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案[4]。網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案的核心,是確保各條線路的GSM-R系統(tǒng)性能指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)[5-6],各業(yè)務(wù)滿足相應(yīng)運輸生產(chǎn)組織場景下的運用需求[7]。然而,由于現(xiàn)有GSM-R系統(tǒng)頻率資源受限,因此,科學(xué)、合理地配置頻率資源是確保GSM-R系統(tǒng)滿足鐵路運輸生產(chǎn)組織需求的基礎(chǔ),傳統(tǒng)的基站小區(qū)頻率資源配置方案普遍存在頻率資源利用度不高的問題。

兒童接觸的主要媒體之一是電視。美國著名社會心理學(xué)家班杜拉等人的研究表明,兒童對于電視中侵犯題材的模仿更普遍。美國密歇根大學(xué)心理系伊倫教授和林斯曼教授用兩年多的時間在波蘭、芬蘭、澳大利亞、以色列和美國測試了3200個兒童,結(jié)果顯示:兒童收看暴力影片、電視越多,其攻擊性越強。

GSM-R系統(tǒng)的工作頻段為上行885~889 MHz、下行 930~934 MHz,劃分為20個頻點,頻點號為1000至1019,每個頻點號代表一個帶寬為200 kHz的無線信道資源。傳統(tǒng)的GSM-R系統(tǒng)頻率資源分配原則,是按照不同業(yè)務(wù)的話務(wù)量模型估算樞紐大站、中間車站、區(qū)間等場景的總話務(wù)量(單位:Erl),通過查詢愛爾蘭B表的方法確定相應(yīng)基站小區(qū)的頻率資源配置[8]。話務(wù)量是一個統(tǒng)計學(xué)概念[9],適合于海量用戶數(shù)量的大型公共通信網(wǎng)絡(luò)[10-11]。公共移動通信系統(tǒng)、GSM-R系統(tǒng)的用戶數(shù)量較少,按照中國鐵路總公司的規(guī)劃,GSM-R系統(tǒng)遠期用戶數(shù)量15萬,僅相當(dāng)于中國移動一個縣級區(qū)域的用戶數(shù)量。因此,實踐表明,該方法存在頻率資源利用度不高的問題。

第三,心理矛盾左右為難。一方面,企業(yè)沒有效益收入下降,另一方面又習(xí)慣了“老婆孩子熱炕頭”式的生活,不愿意走出去。

為此,需要立足鐵路GSM-R系統(tǒng)的特殊性,從運輸組織的角度、從運用的角度,結(jié)合GSM-R系統(tǒng)的技術(shù)特點,分析車站、區(qū)間等兩個GSM-R運用場景,以滿足運用需求為目標(biāo),研究基于鐵路運用場景的GSM-R系統(tǒng)無線信道資源估算方法,合理配置基站小區(qū)頻率資源,提高頻率資源利用效率。

1 車站基站小區(qū)無線信道資源需求估算

1.1 CTCS-3級列控系統(tǒng)業(yè)務(wù)無線信道資源需求估算

為滿足運輸生產(chǎn)組織需求,需要立足車站的最大接發(fā)車能力,估算CTCS-3級列控(以下簡稱C3列控)業(yè)務(wù)無線信道資源需求X。

( 1 )

式中:表示對取整數(shù),其為不超過實數(shù)的最大整數(shù);N為該車站接入的采用C3列控系統(tǒng)的線路總數(shù);T0為每列動車組以C3列控模式進站停穩(wěn)到退出C3列控模式所需時間,min;ΔTi為第i條接入該車站C3列控系統(tǒng)線路的最短列車追蹤時間,min;Yi為第i條接入該車站的C3列控系統(tǒng)線路的直通股道數(shù)。

民樂地區(qū)晚三疊世火山巖富集K,Th,U,La大離子親石元素和輕稀土元素,顯著虧損Ta,Nb等高等場強元素,表現(xiàn)出典型的島弧火山巖特征。

1.2 語音業(yè)務(wù)無線信道資源估算

科學(xué)估算車站站區(qū)的語音業(yè)務(wù)無線信道資源需求,首先需要根據(jù)鐵路運輸組織中各語音業(yè)務(wù)的運用現(xiàn)狀估算各語音業(yè)務(wù)的單元話務(wù)量。車站站區(qū)的語音業(yè)務(wù)大致可分為4類。

直接轉(zhuǎn)矩控制則是根據(jù)式(2)實施電磁轉(zhuǎn)矩控制的,直接轉(zhuǎn)矩控制的研究者認(rèn)為這方法是直接地控制著電磁轉(zhuǎn)矩因而由此命名,其實,電磁轉(zhuǎn)矩本是磁動勢之間的相互作用,在電機本體上應(yīng)用此法是對式(2)中的負(fù)載角δsr(即功角)箝制著進行調(diào)節(jié),可見嚴(yán)格地說也不是直接控制了電磁轉(zhuǎn)矩。箝制地調(diào)節(jié)負(fù)載角雖不同于轉(zhuǎn)矩角被箝成定值的氣隙磁場箝位,但也是氣隙磁場箝位效應(yīng)的表現(xiàn)形式之一。

(1)車機聯(lián)控話務(wù)量Ec。文獻[12]要求,車機聯(lián)控應(yīng)內(nèi)容簡單明了,車機聯(lián)控時間通常不超過3 min,即λ0取0.05 Erl/列。車機聯(lián)控屬于機車乘務(wù)員與調(diào)度員或車站值班員的通話,因此該話務(wù)量也適用用于直通股停車后、發(fā)車的語音通話場景。Ec表達式為

式中:COt —第t年的費用;CO0—項目的初投資;n—計算期(項目的生命周期),對于常規(guī)的暖通空調(diào)項目,計算期一般為20a[11];i0—基準(zhǔn)折現(xiàn)率,取12%。

Ec=M×λ0

( 2 )

式中:M為該車站股道數(shù)(含直通股道、到發(fā)線);λ0為每一次車機聯(lián)控所產(chǎn)生的話務(wù)量。

作為最重要的版畫門類之一,銅版畫有精致雋永的特點,如倫勃朗、戈雅等西方藝術(shù)家,都曾沉醉在銅版畫創(chuàng)作的喜悅中。不過,精美畫面的背后,卻是化學(xué)制版對健康的損害。隨著社會的發(fā)展,人們逐漸認(rèn)識到,一些沿用多年的制版方法其實存在著危險。

(2)車上人員間的語音通信話務(wù)量。其是指機車乘務(wù)員、列車長、乘警長和機械師等之間的語音通信。通常,在區(qū)間,列車長或機車乘務(wù)員統(tǒng)一指揮列車在區(qū)間的一切行車事宜;在車站,車站值班員統(tǒng)一指揮在車站的一切行車事宜。車站發(fā)車前司機與列車長間會進行一次通話試驗,通話時長不超過3 min;除此之外,車上人員之間不進行通話試驗。因此,在車站站區(qū),比較固定的是司機與列車長之間的通話試驗,其話務(wù)量2倍于1次車機聯(lián)控話務(wù)量。

(3)其他語音通信話務(wù)量Er。通常由車站外勤值班員、車站(助理)值班員、各專業(yè)施工防護員和其他值守人員崗位產(chǎn)生。車站外勤值班員的一次通話時間按3 min計算,即話務(wù)量為0.05 Erl/崗;車站(助理)值班員一般使用車站FAS臺進行聯(lián)絡(luò),不使用GSM-R手持終端進行通話,因此崗位數(shù)按車站FAS臺數(shù)量進行統(tǒng)計即可;各專業(yè)施工防護員的作業(yè),一般在天窗點內(nèi)進行,而天窗點內(nèi)不行車,C3列控業(yè)務(wù)的無線信道資源可以供其使用,因此可以不做考慮;應(yīng)急值守人員一般為工務(wù)、供電、電務(wù)等專業(yè)人員,每崗1人,其話務(wù)量按0.05 Erl/崗估算。因此,Er的估算式為

Er=(P+Q+Uλ0

( 3 )

式中:P為車站外勤值班員崗位數(shù);Q為車站(助理)值班員崗位數(shù);U為應(yīng)急值守人員崗位數(shù)。

(4)組呼通信話務(wù)量。由于299、210組呼作為高優(yōu)先級語音業(yè)務(wù),可以強占其他話音業(yè)務(wù)的無線信道資源,因此,進行無線信道資源估算時,無需考慮組呼通信話務(wù)量需求。

綜合上述4種運用場景,車站基站小區(qū)的語音業(yè)務(wù)話務(wù)量Ee可以表示為

Ee=3×Ec+Er=(3M+P+Q+Uλ0

( 4 )

文獻[8]規(guī)定,GSM-R系統(tǒng)的呼損率應(yīng)不大于0.005,因此,通過查詢愛爾蘭B表,得到在呼損率為0.005的條件下,車站基站小區(qū)的語音業(yè)務(wù)話務(wù)量Ee所需的語音業(yè)務(wù)無線信道資源ZZQ[9]

1.3 GPRS無線信道資源

目前,GPRS承載的主要業(yè)務(wù)的流量需求見表1。由于GPRS的實際速率只能達到理論速率的30%~40%,因此一個無線信道資源可提供的速率約2.5 kbit/s(按CS-1編碼速率估算),下行業(yè)務(wù)需2個時隙,上行需4個時隙,因此,GPRS信道通常配置1個GPRS專用靜態(tài)信道,3個GPRS動態(tài)可用信道。由于GPRS動態(tài)信道與語音業(yè)務(wù)信道共享無線信道資源,因此按1個無線信道資源估算GPRS業(yè)務(wù)的信道資源需求。

表1 GPRS承載業(yè)務(wù)流量

序號業(yè)務(wù)名稱數(shù)據(jù)包類型數(shù)據(jù)方向數(shù)據(jù)包/Byte峰值速率12345機車綜合無線通信設(shè)備GPRS業(yè)務(wù)GRPS模塊活動性檢測上行42假定要求2 s傳完42×8/2=168 bit/sGRPS模塊活動性檢測應(yīng)答下行42假定要求2 s傳完42×8/2=168 bit/s車次號校核信息上行155假定要求2 s傳完155×8/2=620 bit/s調(diào)度命令(進路預(yù)告)信息下行70+(調(diào)度命令正文)假定要求2 s傳完300×8/2=1 200 bit/sGRIS IP地址更新消息下行37兩局交界處發(fā)生,忽略不計67891011DMSDMS發(fā)送ATP數(shù)據(jù)上行300~500DMS狀態(tài)上行190~200EOAS WTD數(shù)據(jù)上行133ATP\WTD數(shù)據(jù)應(yīng)答下行40~50發(fā)送預(yù)警數(shù)據(jù)上行160預(yù)警數(shù)據(jù)應(yīng)答下行320僅動車組車輛發(fā)生,可根據(jù)本線工程實際情況計列12客運站車無線交互系統(tǒng)車上售票下行500按照10 s傳完500×2×8/10=800 bit/s13GMS軌道車運行控制設(shè)備遠程維護監(jiān)測系統(tǒng)上行175假定要求2 s傳完175×8/2=700 bit/s14HLW雙模列尾雙向30假定要求2 s傳完30×8/2=120 bit/s15CDCS車載通用傳輸平臺上行2000假定要求5 s傳完2 000×8/5=3 200 bit/s合計如上述業(yè)務(wù)同時發(fā)生,上行累計9 060 bit/s,下行累計4 568 bit/s

綜上所述,覆蓋車站的基站小區(qū)無線信道資源需求為

W=X+ZZQ+1=

( 5 )

2 覆蓋區(qū)間的基站小區(qū)無線信道資源需求估算

2. 1 C3列控業(yè)務(wù)無線信道資源需求估算

C3列控系統(tǒng)采用目標(biāo)距離連續(xù)速度控制模式,動車組按C3模式運行時,RBC以前方列車所占閉塞分區(qū)后方第一個閉塞分區(qū)末端為目標(biāo)距離,向該動車組發(fā)送移動授權(quán)(MA)[13]。設(shè)軌道電路區(qū)間閉塞分區(qū)的長度為Lbs(一般小于2 km),GSM-R基站小區(qū)的有效覆蓋長度為LBTS(圖1),單網(wǎng)交織覆蓋條件下,同站址雙網(wǎng)或普通單網(wǎng)覆蓋條件下,高速鐵路GSM-R基站小區(qū)的布設(shè)間距一般大于5 km,即高速鐵路采用AT供電模式,將鐵路線路分作若干個供電臂區(qū)段進行供電;設(shè)每一個供電臂的長度為Lpwrsply,每個供電臂供電范圍內(nèi),每股道最大可為V列動車組供電。Lpwrsply的設(shè)計長度一般為20 km,V一般為2。由于Lpwrsply大于LBTS,因此,單網(wǎng)交織覆蓋條件下,覆蓋一個供電臂供電范圍內(nèi)的基站小區(qū)數(shù)量JBTSnbr應(yīng)滿足

礦點內(nèi)橫縱斷裂、裂隙發(fā)育,斷裂控制礦化范圍,裂隙則控制磁鐵礦-石英-磷灰石團塊、團脈展布方向,構(gòu)造與成礦關(guān)系極為密切。

本文經(jīng)過項目部項目經(jīng)理、總工、技術(shù)員、安全監(jiān)理等人,對安全風(fēng)險因素進行了打分,共有50份打分表,然后對這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行離散化處理并形成基于粗糙集理論的決策表,然后將處理后的數(shù)據(jù)輸入ROSETTA軟件,最后利用Johnson’s algorithm算法對造價風(fēng)險評價指標(biāo)進行篩選與約簡,從而得到優(yōu)化之后的指標(biāo),最終形成34組有效數(shù)據(jù).本文以W6蓋梁施工作業(yè)單元的人員因素風(fēng)險為例,運用粗糙集理論確定各風(fēng)險因素的權(quán)重.

圖1 GSM-R系統(tǒng)基站小區(qū)覆蓋示意圖

( 6 )

由于JBTSnbr不小于2,因此同一基站小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)高速鐵路區(qū)間每股道上,最多只能運行V列動車。設(shè)該基站小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)采用C3列控系統(tǒng)的線路總股道數(shù)為含存在RBC交權(quán)區(qū)的股道數(shù)則該基站小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)C3級列控業(yè)務(wù)的信道資源需求XG

( 7 )

2. 2 語音業(yè)務(wù)無線信道資源估算

(1)車機聯(lián)控話務(wù)量Ecqj。運行于高速鐵路線路區(qū)間的基站小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)動車組的話務(wù)量如式( 8 )所示。設(shè)在該基站小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)存在并線、交越等情況的線路,其線路股道數(shù)為i個股道上的列車數(shù)量為則普速列車的車機聯(lián)控話務(wù)量如式( 9 )所示。因此,Ecqj可由式(10)估算。

( 8 )

( 9 )

(10)

(2)其他語音通信話務(wù)量ERqj。按每公里R名維護人員估算,則ERqj可以表示為

ERqj=R×LBTS×λ0

(11)

因此,該高速鐵路線路區(qū)間的基站小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)的語音業(yè)務(wù)話務(wù)量Eeqj可由式(12) 估算。文獻[8]規(guī)定,GSM-R系統(tǒng)的呼損率應(yīng)不大于0.005,因此,可以通過查詢愛爾蘭B表,得到在呼損率為0.005條件下,Eeqj所需的語音業(yè)務(wù)無線信道資源ZQJ[9]。

Eeqj=ERqj+Ecqj=

(12)

綜上所述,覆蓋高速鐵路線路站間區(qū)間的基站小區(qū)無線信道資源需求WQJ可采用式(13)估算。式(13)包含了GPRS業(yè)務(wù)的1個無線信道資源需求。

WQJ=XG+ZQJ+1=

(13)

3 車站基站小區(qū)頻率資源優(yōu)化配置應(yīng)用案例

3.1 高速鐵路車站基站小區(qū)頻率資源配置

北京南站總計24個股道,3個到發(fā)場,其中京滬線普速場5股道(2條到發(fā)線、3個直通股道)、京津城際場7股道(到發(fā)線)、京滬高鐵場12股道(到發(fā)線)。京滬高鐵、京津城際采用C3列控系統(tǒng),具備3 min跟蹤運行條件;京滬線普速場計劃改造為GSM-R系統(tǒng)。京津城際、京滬高鐵在北京南站采用CTCS-2級列控(以下簡稱“C2列控”)系統(tǒng)發(fā)車[14];京津城際、京滬高鐵北京南站不執(zhí)行車機聯(lián)控,普速場執(zhí)行問路行車[12]

(1)C3列控業(yè)務(wù)需求。北京南站總計有19條到發(fā)線采用C2列控系統(tǒng)發(fā)車,C3列控系統(tǒng)接車;考慮列車進站及司機退勤等操作時間需求,每列動車組以C3列控模式進站停穩(wěn)到退出C3列控模式,須10 min;極限情況下,19條到發(fā)線,僅進行接車作業(yè),且所接列車均使用C3模式進站,10 min之內(nèi)北京南站僅能接來自京津城際、京滬高鐵區(qū)間的8列動車組進站,在此情況下,覆蓋北京南站的基站小區(qū)需提供8個無線信道資源以滿足8列動車組的C3列控業(yè)務(wù)。

8月份的影響系統(tǒng)除了前文所述的臺風(fēng)和副高以外,我們還需要關(guān)注冷空氣的影響,8月下旬開始冷空氣逐漸活躍,有2次暴雨與之有關(guān)。

(2)車機聯(lián)控話務(wù)量需求。北京南站普速場總計有5股道的接發(fā)車進行車機聯(lián)控,因此,最多同時有5列車進行車機聯(lián)控,話務(wù)量為0.25 Erl。

(3)車上人員話務(wù)量需求。極限條件下,每列車在站區(qū)內(nèi)均進行1次通話試驗操作;北京南站總計有24個股道,估算話務(wù)量為1.2 Erl。

(4)其他語音通信話務(wù)量需求。車站地面用戶、維護人員等業(yè)務(wù)需求。極限條件下,每個站臺均有1名移動用戶使用GSM-R系統(tǒng),北京南站總計有21條到發(fā)線,估算話務(wù)量為1.05 Erl。

由式( 5 )可知,覆蓋北京南站的基站小區(qū)需提供17個無線信道資源,即3載頻。

京滬高鐵開通之初,覆蓋北京南站的基站小區(qū)(BeiJingNan)配置了4個載頻,分別是1004、1002、1006和1000;其中1004為BCCH,其他均為TCH;每載頻可提供8個無線信道,分別記做時隙TS-x1至TS-x7(x=0,1,2,3;x=0代表1004載頻,x=1代表1002載頻,以此類推,下文相關(guān)內(nèi)容與之同),共計32個信道;其中TS-01、TS-02配置為公共邏輯信道,TS-37配置為GPRS專用信道(即GPRS靜態(tài)信道),其余29個時隙資源,均可供C3級列控業(yè)務(wù)、語音呼叫及GPRS動態(tài)信道使用;配置TS-34、TS-35、TS-36等3個無線信道為GPRS動態(tài)信道[15]

2017年12月,為解決與BeiJingNan相鄰的BJN-DCD01頻率資源不足的問題,將BeiJingNan的1000頻點調(diào)配給BJN-DCD01使用;BeiJingNan的載頻配置數(shù)縮減為3個(即1004、1002和1006);TS-01、TS-02配置為公共邏輯信道;TS-27配置為GPRS靜態(tài)信道,TS-24、TS-25、TS-26等3個無線信道為GPRS動態(tài)信道可用信道。優(yōu)化方案實施后,經(jīng)統(tǒng)計BeiJingNan的日峰值話務(wù)量僅為1.25 Erl(圖2)。話務(wù)統(tǒng)計結(jié)果顯示,該小區(qū)的信道資源分配類指標(biāo)也沒有明顯變化,均符合標(biāo)準(zhǔn)。

②上游蓋重區(qū)。該區(qū)位于上游鋪蓋區(qū)上游,頂寬10 m,上游坡度不陡于1∶2,其作用是保護和穩(wěn)定上游鋪蓋區(qū)土料。采用各建筑物開挖過程中的開挖棄渣料,利用運輸和推平設(shè)備自然壓實,不做專門碾壓。

圖2 三載頻配置下,BeiJingNan 2018年1月話務(wù)量統(tǒng)計

如果采用傳統(tǒng)估算方法,由于BeiJingNan的峰值話務(wù)量為1.5 Erl,在0.005呼損率條件下,僅需配置1載頻、提供6個無線業(yè)務(wù)信道即可。顯而易見,1載頻配置無法滿足10 min之內(nèi)北京南站連續(xù)接入8列動車組進站的C3列控業(yè)務(wù)需求。這也證明了本文提出的基于鐵路運用場景的GSM-R系統(tǒng)無線信道資源估算方法能夠較好的對車站基站小區(qū)頻率資源進行配置原則,較傳統(tǒng)的話務(wù)量估算方法更加符合鐵路運用特點。

3.2 普速鐵路車站基站小區(qū)頻率資源優(yōu)化配置

京九線霸州站有10股道(含到發(fā)線3條)、2站臺;GSM-R系統(tǒng)采用單網(wǎng)覆蓋方式,提供車機聯(lián)控、調(diào)度命令、進路預(yù)告和無線車次號校核信息傳送等業(yè)務(wù);執(zhí)行問路行車;無C3列控業(yè)務(wù)。

(1)車機聯(lián)控話務(wù)量估算。每列車到站、發(fā)車前,均需進行車機聯(lián)控。霸州站有3條到發(fā)線,發(fā)車時需執(zhí)行發(fā)車聯(lián)控;京九線為復(fù)線電氣化鐵路,因此霸州站可同時辦理直通列車的能力不大于2列;除去上述股道霸州站可供列車在站內(nèi)停留的股道數(shù)為5,假設(shè)每列停留的列車均執(zhí)行1次車機聯(lián)控,因此該車站的車機聯(lián)控話務(wù)量估算為0.5 Erl。

(2)車上人員話務(wù)量估算。比較具有代表性的是列車長與機車乘務(wù)員間的通話試驗。極限條件下,每列車在站區(qū)內(nèi)均進行1次通話試驗操作,每次試驗時間為3 min;霸州站總計有10股道,因此霸州站內(nèi)的車上通話話務(wù)量估算為0.5 Erl。

(3)其他語音通信話務(wù)量估算。極限條件下,每個站臺均有1名移動用戶使用GSM-R系統(tǒng),通話時間按3 min計算,霸州站總計有2站臺,極限情況下的話務(wù)量為0.1 Erl。

由式( 5 )可知,覆蓋霸州站的基站小區(qū)(BaZHou)僅需提供7個無線信道資源即可滿足業(yè)務(wù)需求,換算成載頻數(shù),BaZHou配置1個載頻即可。

一是建立要情上報直通車?;剜l(xiāng)能人可就項目經(jīng)營運作、幫扶政策落實等情況,向縣市區(qū)黨委政府分管領(lǐng)導(dǎo)和職能部門發(fā)出“要情信件”。相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和部門了解訴求后要及時予以回應(yīng),并做好辦理意見反饋。二是探索嘗試“反向約談”?;剜l(xiāng)能人參與基層治理、開展經(jīng)營活動等,遇到緊急和重要情況時,可以“反向約談”相關(guān)職能部門負(fù)責(zé)人,積極反映相關(guān)情況,爭取各類支持。凡是被點名的部門和干部要及時“應(yīng)約”,有特殊情況不能參加的,可協(xié)調(diào)安排他人參加。三是黨委政府批示督辦制。凡是涉及回鄉(xiāng)能人事項被黨委政府領(lǐng)導(dǎo)簽批的,必須做到牽頭部門有力、落實部門有聲,確保時時有關(guān)注、件件有回應(yīng),真正增強回鄉(xiāng)能人事項辦理的實效性和公信力。

京九線GSM-R系統(tǒng)開通時,BaZHou配置為2載頻,配置了兩個公共邏輯信道,1個GPRS靜態(tài)信道和3個GPRS動態(tài)信道。經(jīng)統(tǒng)計,BaZHou的日峰值話務(wù)量僅為0.2 Erl(圖3)。為了驗證本文的結(jié)論,2018年4月17日,將該基站小區(qū)設(shè)置為單載頻,話務(wù)統(tǒng)計顯示,BaZHou的日峰值話務(wù)量僅為0.14 Erl(圖4),且相關(guān)資源分配類指標(biāo)也沒有明顯變化,均符合標(biāo)準(zhǔn)。由于車站區(qū)域GSM-R用戶比較集中,考慮到一定的冗余性,普速鐵路車站按2載頻配置即可。

圖3 BaZHou 2018年3月10日至4月7日話務(wù)量統(tǒng)計

圖4 BaZHou 2018年4月18日至5月16日話務(wù)量統(tǒng)計

4 區(qū)間基站小區(qū)頻率資源優(yōu)化配置案例

4.1 高速鐵路區(qū)間基站小區(qū)(京滬高鐵)

京滬高鐵為雙線電氣化鐵路,采用C3列控系統(tǒng);采用AT供電模式,Lpwrsply小于24 km,每個供電臂供電范圍內(nèi)每股道的設(shè)計最大可運行動車組數(shù)量為2;GSM-R系統(tǒng)采用單網(wǎng)交織覆蓋方式,北京南站(K000+000)至廊坊(K60+401)區(qū)間的GSM-R基站小區(qū)最大間距為3.2 km,最小間距2 km。

京滬高鐵K47+051至K53+861由BJN-LF14至BJN-LF16等3個基站小區(qū)覆蓋范圍,基站間距3 km;該區(qū)段僅有京滬高鐵區(qū)間2股道線路,沒有與其他線路并線、交越;上、下行各采用一個供電臂進行供電;無RBC交權(quán)區(qū)。因此:帶入式(13),可知BJN-LF14至 BJN-LF16等5個基站小區(qū)的無線資源信道需求數(shù)ZQJ為11,換算成載頻數(shù),上述3個基站小區(qū)需配置2載頻。

統(tǒng)計結(jié)果顯示,2載頻配置條件下,BJN-LF14的月度峰值話務(wù)量僅0.12 Erl(圖5)。如果按照傳統(tǒng)的話務(wù)模型來估算,BJN-LF14僅需配置1載頻即可。但是,由式(13)可知,1載頻無法滿足極限條件下該區(qū)段京滬高鐵的信道資源需求。這也證明了本文提出的基于鐵路運用場景的GSM-R系統(tǒng)無線信道資源估算方法,能夠較好的對高速鐵路區(qū)間基站小區(qū)頻率資源進行優(yōu)化配置,較傳統(tǒng)的話務(wù)量估算方法,更加符合鐵路運用特點。

圖5 2018年3月10日至4月7日BJN-LF14話務(wù)量統(tǒng)計

4.2 普速鐵路區(qū)間基站小區(qū)(京九線)

京九線為雙線電氣化鐵路,站間區(qū)間2股道;GSM-R系統(tǒng)覆蓋方案采用普通單網(wǎng),基站小區(qū)間距約5 km;信號系統(tǒng)采用四顯示自動閉塞信號系統(tǒng),閉塞分區(qū)長度約為2 km。京九線王佐(K179+920)至肅寧(K187+555)由WangZuo、WZ-SN01和SuNing等基站小區(qū)覆蓋;其中WZ-SN01為區(qū)間基站,下面估算WZ-SN01的頻率資源配置。

鋁土礦中w(CaO)≥10%,換算得到w(Ca)≥7.14%,試液中存在的鈣,如果不加以去除,易形成硫酸鈣沉淀,隨渣相排除[9-10],導(dǎo)致測定結(jié)果偏低。實驗中加入20mL 100g/L碳酸銨溶液完全可以將試液中的鈣沉淀完全,說明碳酸銨可以有效地掩蔽鈣的干擾。

(1)車機聯(lián)控話務(wù)量估算。按照基站間距與閉塞分區(qū)長度估算,每個基站的覆蓋范圍內(nèi),每股道最多有2列列車運行,即上下行總計不超過4列列車,按均需車機聯(lián)控,總計話務(wù)量為0.2 Erl。

(2)車上人員間語音話務(wù)量估算。每列計通話1次,總計車上人員的通信話務(wù)量為0.2 Erl。

(3)其他語音通信話務(wù)量估算。正常情況下,區(qū)間僅有工務(wù)、電務(wù)、供電等專業(yè)維護人員進行巡視,每專業(yè)按2人計算、共有6人,總計話務(wù)量為0.3 Erl。

利用式(13)可知,WZ-SN01需提供7個無線信道資源即可滿足業(yè)務(wù)需求,換算成載頻數(shù),WZ-SN01應(yīng)配置1個載頻。統(tǒng)計結(jié)果顯示,2載頻配置條件下,WZ-SN01的月度峰值話務(wù)量僅0.07 Erl(圖6)。為了驗證本文的結(jié)論,2018年4月17日,將該基站小區(qū)設(shè)置為單載頻,話務(wù)統(tǒng)計結(jié)果顯示,該小區(qū)的月度峰值話務(wù)量僅為0.06 Erl(圖7),且該基站小區(qū)的相關(guān)資源分配類指標(biāo)也沒有明顯變化,均符合標(biāo)準(zhǔn)。

圖6 2018年3月10日至4月7日WZ-SN01話務(wù)量統(tǒng)計

圖7 2018年4月18日至5月16日WZ-SN01話務(wù)量統(tǒng)計

5 結(jié)論

本文立足鐵路運輸需求及GSM-R系統(tǒng)技術(shù)特點,在繼承既有話務(wù)量模型估算方法優(yōu)點的基礎(chǔ)上,提出一種新型的基于鐵路運用場景的GSM-R系統(tǒng)無線信道資源估算方法,該方法能夠較好用于GSM-R基站小區(qū)頻率資源的優(yōu)化配置工作,較傳統(tǒng)的話務(wù)量估算方法,更加符合鐵路運用特點。該方法在京滬高鐵、京九線GSM-R系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作中得到了檢驗,結(jié)果良好;上述創(chuàng)新性成果,對GSM-R系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)試和日常維護工作具有較好的理論和實踐指導(dǎo)意義。

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