■ 徐智強(qiáng)

1 超大型車(chē)站和特殊地形工程概況

西安北站作為國(guó)家高速鐵路網(wǎng)重要的樞紐站之一，站房總面積約33萬(wàn)m2，其中客運(yùn)用房約17萬(wàn)m2，車(chē)站東西長(zhǎng)1 km（含兩側(cè)雨棚），南北寬550.38 m（含高架行車(chē)道），地下1層，地上3層（含高架層）。西安北站以西5 km是西安動(dòng)車(chē)運(yùn)用所。

渭河特大橋全長(zhǎng)79.4 km，在渭南境內(nèi)兩跨渭河行洪區(qū)。渭河行洪區(qū)位于渭南北站以東，呈U形分布。

2 西安北站GSM-R基站子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

西安北站有18個(gè)站臺(tái)34股道，假如34股道全部有車(chē)輛?？?，則需信道數(shù)為34個(gè)，所需基站站型為O 6（含余量）。但設(shè)計(jì)中不能簡(jiǎn)單地設(shè)置一個(gè)O 6基站：（1）如果設(shè)O6基站，則無(wú)法實(shí)現(xiàn)與兩側(cè)其他基站交織冗余。GSM-R只有4 M b/s帶寬，為滿(mǎn)足列控，保證廣播控制信道（BCCH）不受干擾且在交織冗余條件下，可用頻點(diǎn)只有11個(gè)。再者，西安北站西側(cè)5 km處的動(dòng)車(chē)所設(shè)置的基站站型為O 3，頻點(diǎn)數(shù)量決定在此設(shè)置O 6基站不可行。（2）無(wú)論將O6設(shè)在站房東側(cè)還是西側(cè)，由于站房阻擋及車(chē)輛行駛方向不同，不能滿(mǎn)足部分車(chē)輛對(duì)信道的需求。（3）在車(chē)站內(nèi)設(shè)置鐵塔影響車(chē)站整體美觀。

經(jīng)過(guò)反復(fù)現(xiàn)場(chǎng)勘察，結(jié)合西安北站站房特點(diǎn)，將O 6基站拆分，在西安北站東西咽喉區(qū)各設(shè)1個(gè)O3基站，方案優(yōu)點(diǎn)：（1）東西咽喉區(qū)分別設(shè)置的O3基站與動(dòng)車(chē)運(yùn)用所設(shè)置的一個(gè)O 3基站相連續(xù)，東西O 3基站外側(cè)區(qū)間都為O2基站，在現(xiàn)有帶寬條件下完全滿(mǎn)足交織冗余條件。（2）由東西兩個(gè)O3基站來(lái)滿(mǎn)足車(chē)站內(nèi)列控用戶(hù)和其他用戶(hù)對(duì)信道的需求。東咽喉區(qū)O 3負(fù)擔(dān)東去車(chē)輛的信道需求，西咽喉區(qū)O3負(fù)擔(dān)西去車(chē)輛的信道需求，完全不受站房阻擋及車(chē)輛行駛方向的影響。（3）將基站及鐵塔設(shè)在車(chē)站外的咽喉區(qū)，車(chē)站內(nèi)無(wú)需設(shè)置鐵塔，不影響站房整體景觀。

西安北站話(huà)務(wù)量分別由東西咽喉區(qū)的2個(gè)O3分擔(dān)，將這種用雙基站小站型代替單基站大站型的設(shè)計(jì)稱(chēng)為減法設(shè)計(jì)，此方案完全克服了單基站大站型方案的缺點(diǎn)。

西安北站GSM-R基站子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，還需考慮站房及鋼制無(wú)柱雨棚下站臺(tái)區(qū)信號(hào)覆蓋問(wèn)題。西安北站分南北站房，南北站房在二層連通，二層下方中間為股道，由于站房及鋼制無(wú)柱雨棚的阻擋，站臺(tái)區(qū)成為弱場(chǎng)強(qiáng)區(qū)。結(jié)合站房特點(diǎn)，采用直放站+天線(xiàn)方式的解決方案：在站臺(tái)區(qū)四角分別設(shè)置1臺(tái)直放站，每臺(tái)直放站帶2副天線(xiàn)，其中一副方向角朝站臺(tái)區(qū)中心，以覆蓋站臺(tái)區(qū)，另外一副方向角朝站臺(tái)外線(xiàn)路，以實(shí)現(xiàn)交織冗余（見(jiàn)圖1）。4個(gè)遠(yuǎn)端機(jī)的天線(xiàn)1負(fù)責(zé)覆蓋站房及雨棚下的弱場(chǎng)強(qiáng)區(qū)，天線(xiàn)2負(fù)責(zé)覆蓋區(qū)間，以實(shí)現(xiàn)交織冗余。近端機(jī)與遠(yuǎn)端機(jī)連接采用主、備方式，連接圖見(jiàn)圖2。其中，M U1主控RU1和RU2，備控RU3和RU4，M U2主控RU3和RU4，備控RU1和RU2，當(dāng)東西咽喉區(qū)基站收發(fā)信機(jī)（BTS）單點(diǎn)故障時(shí)，RU由另外一個(gè)M U控制，實(shí)現(xiàn)交織冗余。

3 渭河行洪區(qū)基站子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

渭河行洪區(qū)防洪壩一處寬度為4.27 km，一處為4.7 km。如果按常規(guī)設(shè)計(jì)思路，即基站間距按3 km左右設(shè)計(jì)，至少有2處鐵塔設(shè)在行洪區(qū)內(nèi)，不僅成本高昂，更重要的是安全得不到保障。渭河流域洪水頻發(fā)，若在設(shè)計(jì)階段不能解決此問(wèn)題，將會(huì)給運(yùn)營(yíng)維護(hù)甚至行車(chē)安全埋下隱患。

在無(wú)經(jīng)驗(yàn)借鑒、我國(guó)無(wú)類(lèi)似基站大間距設(shè)計(jì)先例的情況下，經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)踏勘，在滿(mǎn)足交織冗余條件的前提下，采用基站大間距設(shè)計(jì)方案（見(jiàn)圖3）。將基站定在行洪區(qū)大壩外側(cè)，兩處基站間距分別為4.67 km，4.92 km，為保證信號(hào)覆蓋距離，將這幾處基站的鐵塔高度設(shè)計(jì)為55 m，滿(mǎn)足鐵塔高度不超過(guò)60 m的規(guī)范要求。后在計(jì)算機(jī)環(huán)境無(wú)任何改變的情況下，進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，效果滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)測(cè)試和設(shè)備運(yùn)行情況驗(yàn)證，信號(hào)覆蓋完全滿(mǎn)足各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求。該設(shè)計(jì)方案不僅節(jié)約投資，而且方便后期維護(hù)，更重要的是消除了安全隱患。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）目前GSM-R系統(tǒng)的4 M b/s帶寬在一些大型樞紐設(shè)計(jì)中已顯得捉襟見(jiàn)肘，西安北站的設(shè)計(jì)中所有頻點(diǎn)已全部使用，在以后的設(shè)計(jì)中，頻率資源的缺乏將很快凸顯。

（2）基站子系統(tǒng)在滿(mǎn)足冗余的前提下應(yīng)盡可能拉大基站間距，由于區(qū)間都是O2站型，信道資源比較豐富，較大的站間距可有效提高信道利用率。更重要的是可減少頻率切換，提高系統(tǒng)可靠性，同時(shí)節(jié)省工程投資。

（3）西安北站和渭河行洪區(qū)GSM-R設(shè)計(jì)方案經(jīng)過(guò)仿真模擬、靜態(tài)測(cè)試、動(dòng)態(tài)測(cè)試及良好的運(yùn)行情況驗(yàn)證，證明設(shè)計(jì)方案合理、可行。

圖1 西安北站直放站設(shè)備布置示意圖

圖2 西安北站GSM-R系統(tǒng)圖（截圖）

圖3 渭河行洪區(qū)GSM-R系統(tǒng)圖（截圖）

西安北站和兩跨渭河行洪區(qū)的設(shè)計(jì)方案嚴(yán)格遵循GSM-R設(shè)計(jì)程序，密切結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，打破常規(guī)設(shè)計(jì)思路，富有創(chuàng)新性，為今后特殊條件、特殊地形的設(shè)計(jì)提供了可借鑒的設(shè)計(jì)方案和工程經(jīng)驗(yàn)。