摘要：我國鐵路普遍采用GSM-R技術(shù)體制，線路地理位置上存在相隔較近、并行或相互跨越的情況，對于進(jìn)出車站、大型樞紐站時存在多條鐵路線匯合和分叉等情況，線路位置關(guān)系以及地形地貌具備多樣性，增加了該區(qū)域GSM-R覆蓋方案的難度，為有效解決該問題，本文通過ARICOM規(guī)劃軟件針對典型地貌進(jìn)行場強(qiáng)預(yù)測，以便了解多種地形環(huán)境下GSM-R的場強(qiáng)覆蓋特性，從而有效指導(dǎo)不同地形地貌環(huán)境下相鄰位置關(guān)系的GSM-R場強(qiáng)覆蓋設(shè)計(jì)。
　　關(guān)鍵詞：GSM-R；場強(qiáng)覆蓋；相鄰線路；網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃；
　　
　　
　　1引言
　　目前我國正在大規(guī)模建設(shè)GSM-R網(wǎng)絡(luò)，隨著多條GSM-R線路順利開通，為后期建設(shè)的GSM-R網(wǎng)絡(luò)提供了寶貴的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)，同時也出現(xiàn)了工程設(shè)計(jì)上的一些新問題，如正線區(qū)間新建線路與既有線路相鄰、相近及交越等情況，對于車站和樞紐地區(qū)，多條線路并行或相近則顯得更普遍，這些區(qū)域的GSM-R覆蓋方案成為了工程設(shè)計(jì)和實(shí)施的重點(diǎn)和難點(diǎn)。如果先建線路在設(shè)計(jì)時未統(tǒng)籌考慮將來規(guī)劃中的相鄰線路覆蓋需求，后期建設(shè)線路覆蓋方案可能需要對既有GSM-R網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行一定改造才能同時滿足各線的覆蓋需求，增加了工程實(shí)施的難度和工程投資。
　　為此，本文借助于電子地圖和ARICOM無線規(guī)劃軟件針對不同地形地貌環(huán)境進(jìn)行無線覆蓋預(yù)測，充分了解典型地形地貌環(huán)境下的GSM-R場強(qiáng)覆蓋特性，從而有效指導(dǎo)相鄰線路的覆蓋方案。
　　2預(yù)測方法
　　GSM-R的規(guī)劃要求主要覆蓋鐵路所在區(qū)域及周圍鐵路的相關(guān)建筑，地貌特征以鐵路特有的4種clutter為主，分別是路基、路塹、橋梁、以及隧道。因此，本節(jié)所選取的典型地貌也將主要由以上三類組成。通過在這些位置設(shè)立基站并仿真得到GSM-R場強(qiáng)覆蓋特性。
　　為了簡單形象描述基站在鐵路方向和鐵路垂直方向的覆蓋特性，定義鐵路方向?yàn)閥軸方向，與鐵路垂直方向?yàn)閤軸方向。本文選取水平波瓣角為65度，垂直波瓣角為9度的天線作為仿真使用。
　　仿真預(yù)測電平為50%概率的場強(qiáng)值，實(shí)際工程要求滿足95%概率的場強(qiáng)值，其中列控業(yè)務(wù)為-92dBm，因此，仿真結(jié)果場強(qiáng)值對應(yīng)于語音業(yè)務(wù)和列控業(yè)務(wù)應(yīng)該至少預(yù)留12dB，本次場強(qiáng)預(yù)測電平滿足列控業(yè)務(wù)的電平值應(yīng)為-80dBm。本次仿真場強(qiáng)預(yù)測范圍為基站周圍10km以內(nèi)，該范圍內(nèi)的場強(qiáng)預(yù)測對實(shí)際GSM-R工程設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。
　　3場強(qiáng)預(yù)測仿真
　　場景1：線路直，周圍樹木和農(nóng)田，且地勢低于線路
　　對于線路直，周圍樹木和農(nóng)田，且地勢低于線路的場景預(yù)測結(jié)果可知，沿y軸方向6km左右，信號電平值可達(dá)到-80dBm。在y小于1km時，x方向可覆蓋至1.5km左右，當(dāng)y值大于1km時，x方向可覆蓋至2.5km左右。針對與場景1類似地形地貌時，線路能否共建GSM-R基站受制于線路x軸方向的間距，相鄰線路或樞紐地區(qū)x軸方向距離在2km以內(nèi)時，可考慮共建基站來實(shí)現(xiàn)場強(qiáng)覆蓋。
　　場景2：高度為20米左右，不規(guī)則低矮建筑群
　　對于高度為20米左右，不規(guī)則低矮建筑群的場景預(yù)測結(jié)果可知，沿y軸方向5.3km左右，信號電平值可達(dá)到-80dBm。無建筑物一側(cè)覆蓋可達(dá)9.7km。在y軸很小范圍內(nèi)，x軸方向可覆蓋至1.9km范圍，隨著y值增大，x方向覆蓋能力并無增加，這是因?yàn)閮蓚�山脈明顯高于天線高度，因而無法滿足-80dBm電平要求。由此可知，對于存在20米范圍內(nèi)的密集不規(guī)則建筑物的地貌環(huán)境下，2km間隔范圍內(nèi)的相鄰線路或樞紐地區(qū)，可考慮共建基站來實(shí)現(xiàn)場強(qiáng)覆蓋。
　　場景3：線路距離較大，相鄰線路為路塹地貌，周圍地勢開闊
　　相鄰線路存在路塹是一個較為典型的場景，基站放置于偏離目標(biāo)線路3.3km處，該處周圍地勢開闊，目標(biāo)線路存在明顯路塹。如預(yù)測結(jié)果所示，基站距離需要覆蓋線路較長，由于路塹的影響，該場景下無法通過共建基站的方式來滿足相鄰線路的覆蓋。還可以看出，若該區(qū)域不是路塹，場強(qiáng)值應(yīng)該為藍(lán)色標(biāo)記，為-75dBm至-80dBm之間。由此可知，在x軸方向大于3.3km的相鄰線路存在路塹，盡管周圍地勢非常開闊，不能通過共建基站實(shí)現(xiàn)覆蓋要求。
　　場景4：線路距離較小，相鄰線路為路塹地貌，周圍地勢開闊
　　為進(jìn)一步研究x軸方向多大距離相鄰線路處于路塹環(huán)境下，可考慮共建基站實(shí)現(xiàn)覆蓋，該場景是在場景4的基礎(chǔ)上調(diào)整了基站與路塹線路的距離，由3.3km調(diào)整至1.9km。可知，此時路塹線路區(qū)域的場強(qiáng)預(yù)測滿足覆蓋要求。結(jié)合規(guī)劃軟件，路塹處藍(lán)色標(biāo)記場強(qiáng)值與其周圍綠色標(biāo)記場強(qiáng)值比較發(fā)現(xiàn)，由于路塹的存在使得信號在該區(qū)域內(nèi)加快衰落，比正常衰弱多6dB左右。因此，為了滿足場景5地貌環(huán)境下的路塹區(qū)域的場強(qiáng)覆蓋，基站在路塹周圍處的電平覆蓋值要達(dá)到-74dBm。
　　由仿真結(jié)果可知，信號沿y軸方向滿足對相鄰線路路塹地貌環(huán)境下的覆蓋電平值為-74dBm,最遠(yuǎn)可達(dá)到4.8km。在y值小于1.5km范圍內(nèi)，x方向的覆蓋距離能力逐漸增加，當(dāng)y值大于1.5km時，x方向的覆蓋能力大致為1.9km，也就是說在1.9km范圍內(nèi)的相鄰線路存在路塹的情況下，可以考慮通過共建基站實(shí)現(xiàn)場強(qiáng)覆蓋。
　　4結(jié)論
　　針對相鄰線路的GSM-R無線覆蓋是工程設(shè)計(jì)的難點(diǎn)和重點(diǎn)，本文通過對一些典型地形地貌做了場強(qiáng)預(yù)測，所選線路的位置關(guān)系及預(yù)測結(jié)果，可加深對于這些典型地形地貌環(huán)境下的場強(qiáng)覆蓋特性的認(rèn)識。在工程設(shè)計(jì)時，應(yīng)搜集較為全面的地形地貌及線路的位置關(guān)系，借助于電子地圖及正確的傳播模型，通過軟件模擬預(yù)測并結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)來指導(dǎo)設(shè)計(jì)，從而選擇出一種經(jīng)濟(jì)效益和工程實(shí)施相對較優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。