張秀廣
(北京全路通信信號研究設(shè)計院有限公司,北京 100073)
高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試是高速鐵路系統(tǒng)集成的重要內(nèi)容,是集科研、設(shè)計、制造、施工、調(diào)試、試驗及運營等各方面力量的系統(tǒng)性工程、綜合性試驗。在我國進行高速鐵路建設(shè)前,日本、德國、法國等建設(shè)高速鐵路的國家為驗證高速鐵路是否滿足設(shè)計目標、達到開通運營的條件,將高速鐵路系統(tǒng)作為一個整體,通過調(diào)試、試驗和驗證等手段和技術(shù),試驗和驗證各子系統(tǒng)的技術(shù)標準是否匹配、技術(shù)接口是否完整、整體系統(tǒng)是否滿足運營指標,取得了預(yù)期的目的,滿足了高速鐵路運營開通的要求。
2004年,我國鐵路實施第六次提速,在200~250 km/h的膠濟線進行了系統(tǒng)調(diào)試的初步嘗試,取得了有益的經(jīng)驗。
高速鐵路建設(shè)是超大規(guī)模的系統(tǒng)工程,具有系統(tǒng)龐大、接口繁多、技術(shù)復(fù)雜的特點;涉及基礎(chǔ)設(shè)施、動車組、牽引供電、通信信號、運營調(diào)度和旅客服務(wù)等眾多系統(tǒng),各系統(tǒng)間接口條件復(fù)雜,設(shè)備種類繁多,功能相對獨立,整個鐵路系統(tǒng)功能需要所有系統(tǒng)進行接口來實現(xiàn),其最終目標是得到一個整體協(xié)調(diào)、功能完整、性能優(yōu)良的鐵路系統(tǒng),所以這就決定了在高速鐵路建設(shè)中,必須進行大規(guī)模的系統(tǒng)綜合聯(lián)調(diào)、調(diào)整和優(yōu)化。這個過程被高速鐵路專家稱為“聯(lián)調(diào)聯(lián)試”。
“聯(lián)調(diào)聯(lián)試”不是漢語中規(guī)范詞語,但“聯(lián)調(diào)聯(lián)試”卻準確地概括了高速鐵路系統(tǒng)調(diào)試的內(nèi)容和含義?!奥?lián)調(diào)聯(lián)試”即高速鐵路各系統(tǒng)間的綜合聯(lián)調(diào),廣義的理解,既含“調(diào)”,又含“試”,即調(diào)試所有的子系統(tǒng),使之符合設(shè)計要求、正常運行,并從輪軌關(guān)系、弓網(wǎng)關(guān)系、機電耦合、列車控制等方面,檢測、調(diào)試和優(yōu)化各系統(tǒng)間的接口功能,使整體系統(tǒng)的功能達到最優(yōu),滿足運營要求。聯(lián)調(diào)聯(lián)試是一個在一定時間內(nèi)持續(xù)的動態(tài)過程,經(jīng)由鐵路大系統(tǒng)到設(shè)備子系統(tǒng)的多次反饋與調(diào)試優(yōu)化,方可判定系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)的完整性與合理性。
2008年,我國京津城際高速鐵路首次建立了高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試及試運行模式,一次達到開通運營條件,為我國300~350 km/h高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試提供了成功范例。2009年,全長968 km、設(shè)計時速350 km/h的武廣高鐵完成了包含CTCS-3級列控系統(tǒng)在內(nèi)的聯(lián)調(diào)聯(lián)試實踐,再次表明我國高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試是成功的,并且證明聯(lián)調(diào)聯(lián)試是非常必要的。
高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試能系統(tǒng)地驗證高速鐵路互聯(lián)互通、系統(tǒng)的安全性、運行平穩(wěn)性、乘坐舒適性與技術(shù)、經(jīng)濟合理性,為高速鐵路工程驗收和開通運營提供強有力的技術(shù)支撐和科學依據(jù),并通過試運行,全面驗證固定設(shè)施和移動設(shè)備滿足運營要求及應(yīng)對各種非正常行車的能力,檢驗運行圖、運行能力、行車組織、通信信號等相關(guān)參數(shù)的適應(yīng)性,使運營人員掌握設(shè)備使用、操作規(guī)程、故障處理規(guī)程和維修規(guī)程,提高突發(fā)事件應(yīng)對能力、應(yīng)急救援和指揮水平,為制定科學合理的運輸組織方案和應(yīng)急救援方案,提供技術(shù)依據(jù)。
通信信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試是高速鐵路系統(tǒng)集成以及整個四電系統(tǒng)集成的關(guān)鍵內(nèi)容,也是高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試的重要組成部分。通信信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試應(yīng)按照自底向上、先局部后整體的步驟逐步展開,一般需要經(jīng)歷幾個相互銜接的階段。
業(yè)界對聯(lián)調(diào)聯(lián)試各階段劃分的觀點不是很統(tǒng)一。本文根據(jù)鐵道部《關(guān)于發(fā)布鐵路客運專線竣工驗收暫行辦法》規(guī)定“鐵路客運專線竣工驗收分為靜態(tài)驗收、動態(tài)驗收、初步驗收、安全評估和國家驗收等5個階段”的要求,建議將通信信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試分為靜態(tài)調(diào)試、動態(tài)調(diào)試和綜合試驗等3個階段。
通信信號系統(tǒng)靜態(tài)調(diào)試是在沒有實車運行或?qū)嵻嚥话戳锌啬J叫熊嚨那闆r下進行的,所以稱為“靜態(tài)調(diào)試”,又可細分為實驗室(或子系統(tǒng))仿真調(diào)試、子系統(tǒng)靜態(tài)調(diào)試、系統(tǒng)靜態(tài)調(diào)試3個階段。
通信信號系統(tǒng)動態(tài)調(diào)試可細分為系統(tǒng)動態(tài)調(diào)試、GSM-R網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化2個主要階段,平行進行。
綜合試驗是通信信號系統(tǒng)參加的整個鐵路系統(tǒng)調(diào)試和試驗的過程。
高速鐵路具有速度高、密度大的特點和安全正點的要求,其關(guān)鍵運營目標值包括:最高運營時速、最小追蹤間隔、端到端直達最小運行時間等指標。高速鐵路通信、信號系統(tǒng)為高速鐵路的安全運營提供了巨大的支撐,保證了列車高速、安全、正點、有序地運行,并且是實現(xiàn)“最高運營時速”、“3 min追蹤間隔”、“端到端一定時間內(nèi)到達”等關(guān)鍵運營指標的關(guān)鍵系統(tǒng)之一,是保證高速列車運行安全、提高運輸效率的核心系統(tǒng)。
通信系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試,對通信系統(tǒng)的性能、功能、接口等內(nèi)容進行調(diào)試、測試和驗證,調(diào)試和驗證GSM-R數(shù)字移動通信系統(tǒng)在列車高速運行動態(tài)條件下的場強覆蓋、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和業(yè)務(wù)承載可靠性等;驗證通信系統(tǒng)為客運服務(wù)、信號等系統(tǒng)提供通信服務(wù)的質(zhì)量和可靠性等;根據(jù)測試結(jié)果,對通信系統(tǒng)進行調(diào)整和優(yōu)化,使其達到設(shè)計和運營的要求。
信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試,驗證信號系統(tǒng)的功能、安全性和可用性。根據(jù)調(diào)試結(jié)果,進行系統(tǒng)調(diào)整和軟件升級,為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完善與優(yōu)化、系統(tǒng)驗收與開通、制定運營組織方案和規(guī)章制度、指導系統(tǒng)維護管理提供依據(jù)。
按照高速鐵路的總體設(shè)計,線路的最高運營時速、最小追蹤間隔、直達最小運行時間等指標是明確的,但是在鐵路建設(shè)過程中,部分地段的線路允許速度、線路參數(shù),樞紐車站的進/出站速度可能會發(fā)生調(diào)整,這將直接影響到關(guān)鍵運營目標值。而通信信號系統(tǒng)對于關(guān)鍵運營目標值的實現(xiàn)又起著至關(guān)重要作用,為了滿足新的目標值,通信信號系統(tǒng)必然進行調(diào)整和優(yōu)化,所以,通信信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試必須以高速鐵路關(guān)鍵運營目標值為核心,采用科學的聯(lián)調(diào)聯(lián)試技術(shù),組織細化實施各階段的調(diào)試工作。
通信信號系統(tǒng)越復(fù)雜,與關(guān)鍵運營目標值越密切,其聯(lián)調(diào)聯(lián)試過程就越復(fù)雜,難度也越大。實施通信信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試,需要重點掌握和應(yīng)用必需的聯(lián)調(diào)聯(lián)試關(guān)鍵技術(shù),如列控系統(tǒng)實驗室仿真調(diào)試和測試技術(shù),列控系統(tǒng)數(shù)據(jù)工程驗證技術(shù),靜態(tài)調(diào)試技術(shù),實車動態(tài)調(diào)試和試驗技術(shù),GSM-R網(wǎng)絡(luò)調(diào)試和優(yōu)化技術(shù)等。
CTCS-3級列控系統(tǒng)實驗室仿真調(diào)試和測試采用真實設(shè)備和仿真模擬設(shè)備相結(jié)合的方式,以功能測試為重點,測試和驗證CTCS-3級列控系統(tǒng)的基本功能。
CTCS-3級列控系統(tǒng)實驗室仿真調(diào)試環(huán)境包括被測實物設(shè)備、仿真支撐平臺、仿真測試接口及人機界面等,其技術(shù)核心是通過高效計算機模擬來自聯(lián)鎖系統(tǒng)、調(diào)度集中(CTC)系統(tǒng)、GSM-R網(wǎng)絡(luò)和列車的各種輸入條件,測試和驗證CTCS-3級列控系統(tǒng)的車載和無線閉塞中心(RBC)等設(shè)備。一方面,對CTCS-3級系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)進行全面的功能和接口測試,確保各個子系統(tǒng)功能和安全性能滿足設(shè)計要求;另一方面,通過對實際線路運行進行模擬仿真,發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)配置、軟件設(shè)計方面缺陷并進行修改完善,縮短試驗周期,提高試驗的效率。
實驗室仿真調(diào)試和測試的內(nèi)容主要包括以下項目。
1)RBC常規(guī)功能測試。包括:RBC啟動、故障報警、雙系切換、列車管理、行車許可管理、臨時限速、線路信息描述、密鑰管理和列車移交等功能。
2)ATP常規(guī)功能測試。包括:車載設(shè)備啟動、故障報警、STM等各子模塊功能、車載設(shè)備各工作模式、車-地通信、行車許可管理、等級轉(zhuǎn)換、臨時限速和速度監(jiān)控曲線等功能。
3)RBC安全性能測試。包括:設(shè)備或通信網(wǎng)絡(luò)故障、RBC單系故障、RBC雙系故障和進路故障等。
4)ATP安全性能測試。包括:車載主機故障、無線通信故障、STM等子模塊故障等。
5)CTCS-2級列控車載軟件移植測試,包括以下項目。
①車載設(shè)備基本功能測試。包括:TCR等各子模塊功能測試、制動功能測試、列車溜逸防護功能測試和車尾保持功能測試等。
②車載設(shè)備工作模式功能測試。包括:完全監(jiān)控等各個工作模式下的功能測試、模式轉(zhuǎn)換功能測試和等級轉(zhuǎn)換功能測試等。
③車載設(shè)備模式監(jiān)控曲線測試。包括:區(qū)間追蹤運行、正線接發(fā)列車、側(cè)線接發(fā)列車、臨時限速等條件下速度監(jiān)控曲線的功能測試等。
④故障條件模式測試。包括:模擬在軌道電路故障、應(yīng)答器丟失、列車空轉(zhuǎn)打滑、車載主機切換等故障條件下的車載設(shè)備功能測試等。
6)RBC與聯(lián)鎖、CTC接口室內(nèi)測試。
7)設(shè)計實際運營的各種場景,并模擬這些運營線場景,進行CTCS-3級列控系統(tǒng)功能測試。在CTCS-3級列控系統(tǒng)實驗室測試環(huán)境下,以CTCS-3級列控系統(tǒng)規(guī)范為標準,采用實際運營線路數(shù)據(jù),測試驗證CTCS-3級列控系統(tǒng)功能及安全性。
8)GSM-R車地無線通信功能測試。包括:GSM-R網(wǎng)絡(luò)電磁環(huán)境測試、GSM-R網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量(QoS)指標測試、GSM-R網(wǎng)絡(luò)PRI接口測試。
9)CTCS-3級列控系統(tǒng)設(shè)備的互聯(lián)互通性室內(nèi)測試。包括:RBC與不同車載ATP之間、車載ATP與不同RBC之間的互聯(lián)互通性測試和RBC與RBC的互聯(lián)互通性測試。
列控系統(tǒng)數(shù)據(jù)工程交付測試(SDT)是數(shù)據(jù)工程驗證的主要手段,其技術(shù)核心是在各子系統(tǒng)(RBC、列控中心、車載、聯(lián)鎖、仿真平臺)完成了室內(nèi)仿真測試,軟件版本配置匹配,圖紙、數(shù)據(jù)輸入條件明確的前提下,按照“線路參數(shù)測試”→“移動授權(quán)測試”→“等級轉(zhuǎn)換測試”→“臨時限速測試”→“其他測試項目”的順序進行逐項調(diào)試,指導軟件修改和數(shù)據(jù)調(diào)整。SDT測試流程如圖1所示。
SDT測試主要內(nèi)容包括:線路參數(shù)測試,含線路速度、坡度、分相區(qū);移動授權(quán)測試,含全監(jiān)控移動授權(quán)和引導移動授權(quán);調(diào)車區(qū)域測試;CTCS-3區(qū)域內(nèi)級間轉(zhuǎn)換測試;RBC移交測試;臨時限速測試;移動授權(quán)縮短和人工取消進路測試;災(zāi)害區(qū)段測試等內(nèi)容。
通信信號系統(tǒng)靜態(tài)調(diào)試是在設(shè)備完成安裝后,在高速鐵路現(xiàn)場進行的通信信號子系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)調(diào)試。靜態(tài)調(diào)試主要調(diào)試各子系統(tǒng)功能、子系統(tǒng)間接口,數(shù)據(jù)傳輸和信息傳遞的順序和時序等,調(diào)試和驗證在靜態(tài)條件下,各系統(tǒng)的功能和性能滿足設(shè)計和運營的要求,為下一步實車(軌道車、動車組)上線動態(tài)調(diào)試做好準備。
靜態(tài)調(diào)試技術(shù)的核心是確定調(diào)試內(nèi)容、調(diào)試方法和判定標準,并在調(diào)試中對子系統(tǒng)軟件和硬件的調(diào)整和版本進行嚴格的管理。靜態(tài)調(diào)試主要內(nèi)容如下。
1)地面設(shè)備安裝及單體功能試驗。包括:聯(lián)鎖系統(tǒng)、RBC、列控中心(TCC)、CTC、集中監(jiān)測系統(tǒng)、軌道電路、GSM-R系統(tǒng)、電臺、列控車載設(shè)備等子系統(tǒng)的安裝和功能試驗。
2)地面子系統(tǒng)間接口試驗。包括:聯(lián)鎖與RBC、聯(lián)鎖與CTC、聯(lián)鎖與TCC、聯(lián)鎖與集中監(jiān)測、TCC與軌道電路、TCC與LEU、TCC與CTC、TCC之間、TCC與集中監(jiān)測、RBC與GSM-R、RBC與CTC、CTC與集中監(jiān)測之間的接口試驗等。
3)車-地接口試驗。包括:車載電臺與RBC、BTM與應(yīng)答器、TCR與軌道電路之間的接口試驗等。
4)CTCS-3級列控系統(tǒng)GSM-R無線通信系統(tǒng)測試。包括:GSM-R無線通信覆蓋范圍測試、GSM-R網(wǎng)絡(luò)故障測試、GSM-R電磁環(huán)境測試、GSM-R網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量測試、GSM-R網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用業(yè)務(wù)測試。
動態(tài)調(diào)試是在實車按列控模式行車的情況下進行的現(xiàn)場調(diào)試,也稱為ITC測試。其目的是通過對CTCS-3/CTCS-2級列控系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)及相關(guān)子系統(tǒng)接口數(shù)據(jù)進行測試,驗證線路工程數(shù)據(jù)和設(shè)備工程化配置數(shù)據(jù)的一致性,驗證工程化數(shù)據(jù)滿足運營和安全性的要求;通過對CTCS-3/CTCS-2級列控系統(tǒng)及相關(guān)子系統(tǒng)設(shè)備接口功能是否滿足系統(tǒng)級功能進行測試,驗證系統(tǒng)功能滿足運營和安全性的要求。ITC測試流程如圖2所示。
動態(tài)調(diào)試涵蓋高速鐵路工程范圍內(nèi)、與其他運營線、后續(xù)建設(shè)線路銜接的聯(lián)絡(luò)線以及樞紐站范圍內(nèi)CTCS-3級或CTCS-2級列控系統(tǒng)控制范圍內(nèi)所有線路。其中主要包括:列控車載設(shè)備、RBC、TCC、聯(lián)鎖、CTC、集中監(jiān)測系統(tǒng)、應(yīng)答器等子系統(tǒng),其中,線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包含在RBC和應(yīng)答器中。
動態(tài)調(diào)試技術(shù)的核心是在動車組運營的所有交路上,按照CTCS-2級、CTCS-3級設(shè)計情況,確定調(diào)試內(nèi)容、調(diào)試場景、調(diào)試方法和判定標準,并在調(diào)試中對子系統(tǒng)軟件和硬件的變更管理和版本管理進行嚴格的控制。
動態(tài)調(diào)試測試內(nèi)容主要包括各種功能測試和CTCS-3級場景測試:應(yīng)答器鏈接測試;線路參數(shù)測試(含線路速度、坡度、分相區(qū));移動授權(quán)測試(含全監(jiān)控移動授權(quán)和引導移動授權(quán));移動授權(quán)縮短和人工取消進路測試;CTCS-3區(qū)域內(nèi)級間轉(zhuǎn)換測試;RBC移交測試;臨時限速測試;災(zāi)害區(qū)段測試;調(diào)車區(qū)域測試;與相關(guān)聯(lián)絡(luò)線、樞紐的接口測試。
動態(tài)調(diào)試在室內(nèi)系統(tǒng)交付測試SDT完成后,SDT測試報告符合要求的前提下進行。可分為兩個階段:第一階段,配備CTCS-2級列控系統(tǒng)動車組調(diào)試;第二階段,配備CTCS-3級列控系統(tǒng)的動車組調(diào)試。
第一階段采用CTCS-2模式進行正線及側(cè)線基礎(chǔ)數(shù)據(jù)校核、精調(diào)以及設(shè)備安裝精調(diào)等工作,CTCS-2側(cè)線接發(fā)車進路、引導進路、災(zāi)害防護、臨時限速、自動過分相等功能測試。同時,通信專業(yè)可搭載進行電磁環(huán)境復(fù)測、場強覆蓋復(fù)測、基站切換測試、通信服務(wù)質(zhì)量測量、低速狀態(tài)下網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等工作。
第二階段采用配備CTCS-3級列控系統(tǒng)的動車組進行調(diào)試。
4.4.1 動態(tài)調(diào)試流程
在進行動態(tài)調(diào)試前,確認工程數(shù)據(jù)、測試車輛列控車載設(shè)備是否滿足動態(tài)調(diào)試要求,并已完成所測線路測試場景、測試大綱和記錄表格的編制。
動態(tài)調(diào)試按照“線路參數(shù)測試”→“移動授權(quán)測試”→“等級轉(zhuǎn)換測試”→“臨時限速測試”→“其他測試項目”的順序進行。
此階段,通信專業(yè)可平行進行GSM-R網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化測試、電磁環(huán)境復(fù)測、場強覆蓋復(fù)測、基站切換復(fù)測、通信服務(wù)質(zhì)量測試、高速條件狀態(tài)下的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等工作。
4.4.2 關(guān)鍵測試內(nèi)容和技術(shù)
1)應(yīng)答器鏈接測試
根據(jù)列控工程數(shù)據(jù)表和ITC測試記錄表格模板準備實際現(xiàn)場應(yīng)答器鏈接測試記錄表。
根據(jù)表格中的列車試驗經(jīng)路排列進路,隨著列車運行,測試車載設(shè)備將記錄每個應(yīng)答器的位置,記錄車載鏈接失敗的所有報警信息作為分析判定的依據(jù)。
測試完成后,分析車載記錄,統(tǒng)計每個應(yīng)答器組之間的距離,并且與設(shè)計距離進行比較。若車載記錄距離與設(shè)計距離偏差微小,并且車載沒有顯示鏈接報警,則可認為該測試案例通過;若應(yīng)答器組之間的距離與現(xiàn)場數(shù)據(jù)之間存在超過 [±(5m+2%)]的偏差,則判定測試案例失敗,形成書面的錯誤報告;若車載設(shè)備顯示了任何應(yīng)答器錯誤報警或鏈接錯誤報警,則判定測試案例失敗,也應(yīng)形成書面的錯誤報告。
2)線路參數(shù)測試
主要測試RBC配置數(shù)據(jù)中允許速度(SSP)變化點、坡度變化點等線路參數(shù)是否與實際線路數(shù)據(jù)一致,測試分相區(qū)位置是否與實際設(shè)置相符。
根據(jù)列控工程數(shù)據(jù)表和ITC測試記錄表格模板準備實際現(xiàn)場線路數(shù)據(jù)測試記錄表格和分相區(qū)測試記錄表格。
根據(jù)表格中的列車試驗經(jīng)路排列進路,駕駛列車緩慢勻速運行(建議按照90 km/h),以便能夠根據(jù)地面標志驗證和記錄所有數(shù)據(jù)。
記錄DMI顯示坡度,核對記錄中速度和坡度值及速度變化點、坡度變化點的公里標。
分相區(qū)數(shù)據(jù)需記錄DMI B4區(qū)顯示分相區(qū)信息時公里標和現(xiàn)場“斷”、“合”標志牌的公里標數(shù)據(jù)。
3)移動授權(quán)測試
移動授權(quán)測試包括全監(jiān)控模式移動授權(quán)、引導模式移動授權(quán)。測試還包括在所有信號點,對列車進行注冊/注銷登記。在實際調(diào)試過程中,該測試項目與停車位置測試合并進行。
4)停車位置測試
為了確保運營列車在每個閉塞分區(qū)以及所有列車進路的終點都能安全停車,必須檢查列車是否能停車,檢查停車精度,并檢查停車點與MA終點是否一致。因為測試時,列車在每個閉塞分區(qū)前都要停車,所以俗稱“磕頭”試驗。在實際測試過程中,該測試項目與移動授權(quán)MA測試合并進行。
5)緊急停車和縮短的MA
6)測試緊急停車區(qū)ESA
7)人工取消進路
8)地面取消車站接車/發(fā)車進路
9)軌道電路故障測試
10)臨時限速
11)調(diào)車區(qū)調(diào)車模式
12)級間轉(zhuǎn)換
13)RBC-RBC切換調(diào)試
動態(tài)調(diào)試需要對所有的RBC-RBC切換進行測試和調(diào)試,在所有RBC-RBC切換邊界上對兩種情況進行測試;一個測試案例是前方無障礙進入到接收RBC區(qū),另一個測試案例是停車后進入接收RBC區(qū)。測試場景包含RBCX-RBCY切換不停車,RBCX-RBCY停車,駕駛列車在EOA的終點停車。
4.4.3 試驗
對于動態(tài)試驗,也稱為綜合試驗,此時通信、信號系統(tǒng)還可搭載綜合試驗單位的試驗動車組繼續(xù)進行CTCS-2、CTCS-3場景和功能測試,以及GSM-R高速狀態(tài)下網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等工作,試驗技術(shù)同動態(tài)調(diào)試技術(shù)。
在試運行期間,還可以進一步對信息系統(tǒng)、故障模擬、追蹤、運行圖參數(shù)、應(yīng)急演練和滿圖試運行等項目進行測試和GSM-R網(wǎng)絡(luò)驗收。
GSM-R網(wǎng)絡(luò)承擔著CTCS-3級列控系統(tǒng)車-地大容量通信通道的功能,GSM-R系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋、電磁環(huán)境、QoS對列控信息進行車-地傳輸影響很大,是直接影響CTCS-3級列控系統(tǒng)運行穩(wěn)定的重要因素之一。
從GSM-R網(wǎng)絡(luò)設(shè)計到GSM-R網(wǎng)絡(luò)完成安裝、調(diào)試,GSM-R網(wǎng)絡(luò)就一直處于動態(tài)調(diào)試和調(diào)整中。尤其為了配合動態(tài)調(diào)試,更需要對GSM-R網(wǎng)絡(luò)進行精心的調(diào)整和優(yōu)化,俗稱“網(wǎng)優(yōu)”,即GSM-R網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,主要是對GSM-R網(wǎng)絡(luò)性能和資源配置進行優(yōu)化,以解決呼叫成功率低、越區(qū)切換失敗、數(shù)據(jù)傳輸?shù)艟€等問題。對GSM-R網(wǎng)絡(luò)進行更深層次的優(yōu)化調(diào)整,使其工作在最穩(wěn)定和最高效的狀態(tài),滿足CTCS-3級列控系統(tǒng)車-地傳輸要求。
GSM-R網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化主要從GSM-R電磁環(huán)境測試、無線場強覆蓋優(yōu)化調(diào)試、GSM-R網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量調(diào)試和優(yōu)化、切換優(yōu)化等4方面進行調(diào)試和優(yōu)化。
4.5.1 GSM-R電磁環(huán)境測試
在開始GSM-R網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作前,需對高速鐵路沿線的GSM-R電磁環(huán)境進行測試,保證沿線GSM-R工作頻點不被公共移動運營商占用或受到干擾,也就是俗稱的“清頻”,清除電磁環(huán)境干擾,奠定后期GSM-R網(wǎng)絡(luò)進一步優(yōu)化的基礎(chǔ)。
4.5.2 無線場強覆蓋優(yōu)化調(diào)試
按照鐵道部《CTCS-3級列控系統(tǒng)總體技術(shù)方案》要求,GSM-R基站子系統(tǒng)采用單網(wǎng)交織冗余覆蓋的方案,無線場強覆蓋優(yōu)化調(diào)試首先對網(wǎng)絡(luò)的覆蓋性能進行測試,使基站覆蓋電平完全滿足設(shè)計文件中對95%的時間和位置概率下,大于-92 dBm的要求。但由于地理環(huán)境的限制,基站間距設(shè)計不夠均勻,致使部分基站的覆蓋不夠理想,個別基站的覆蓋過遠或過近。
GSM-R場強覆蓋優(yōu)化調(diào)試分別在全部基站打開、偶數(shù)基站打開、奇數(shù)基站打開3種情況下進行。同時,在不同速度等級條件下測試并統(tǒng)計95%時間地點概率下的接收電平,根據(jù)測試結(jié)果,對沿線基站的發(fā)射功率、天線俯仰角、天線方向角等參數(shù)進行優(yōu)化調(diào)整。
4.5.3 GSM-R網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量調(diào)試和優(yōu)化
GSM-R網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量調(diào)試和優(yōu)化是對語音通信服務(wù)質(zhì)量、分組數(shù)據(jù)域服務(wù)質(zhì)量和電路數(shù)據(jù)域服務(wù)質(zhì)量進行測試,為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供數(shù)據(jù)參考,根據(jù)測試結(jié)果對GSM-R網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進行調(diào)整和優(yōu)化。
4.5.4 切換優(yōu)化
切換優(yōu)化的目標和原則是兩次切換的間隔應(yīng)大于20 s,而且切換位置相對均勻,正常情況下無質(zhì)量或電平問題引起的緊急切換發(fā)生。
在做切換優(yōu)化時,需要注意高速和低速環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置的具體數(shù)值有較大不同,為了滿足高速下的性能,參數(shù)設(shè)置主要偏向高速環(huán)境。
GSM-R網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的核心技術(shù)是采用信令跟蹤分析法及路測分析法,圍繞呼叫成功率、呼叫建立時間、掉線率和越區(qū)切換成功率等指標,通過動態(tài)測試→數(shù)據(jù)分析→制定優(yōu)化方案→系統(tǒng)調(diào)整→動態(tài)測試的循環(huán),達到網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量明顯改善的目的。同時采用低速網(wǎng)絡(luò)、高速網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化并舉的策略。
GSM-R網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作是一種循序漸進、精益求精的工作,應(yīng)基于對大量測試結(jié)果的全面分析,對癥下藥,按照測試→發(fā)現(xiàn)問題→進行調(diào)整→復(fù)測調(diào)整結(jié)果的往復(fù)循環(huán),使網(wǎng)絡(luò)性能不斷提高,保證列控業(yè)務(wù)的傳輸質(zhì)量和安全可靠性。
聯(lián)調(diào)聯(lián)試是實現(xiàn)高速鐵路整體系統(tǒng)集成的重要舉措,可實現(xiàn)鐵路系統(tǒng)的調(diào)整和優(yōu)化,移動設(shè)備與固定設(shè)備的最佳整體匹配,實現(xiàn)系統(tǒng)和運營的磨合,為運營提供成熟可靠的技術(shù)系統(tǒng),鍛煉運營隊伍。
通信信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試是高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試的重要組成部分,在以高速鐵路關(guān)鍵運營目標值為核心的指導思想下,應(yīng)用先進的聯(lián)調(diào)聯(lián)試關(guān)鍵技術(shù),通過科學地組織、明確地分工,熟練掌握調(diào)試和試驗技術(shù)的團隊進行實施,高速鐵路通信信號系統(tǒng)必然實現(xiàn)完善的功能和優(yōu)異的性能,滿足鐵路關(guān)鍵指標和安全穩(wěn)定運營的要求。
[1] 鐵道部科學技術(shù)司、運輸局.CTCS-3級列控系統(tǒng)標準規(guī)范系列 [S].北京:中國鐵道出版社,2008.
[2] 劉朝英.京津城際高速鐵路信號系統(tǒng)集成[M].北京:中國鐵道出版社,2010.