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1概述

7年12月27日，工業(yè)和信息化部與中國鐵路總公司聯(lián)合下發(fā)（鐵總發(fā)改[7]3號）《關(guān)于鐵路沿線公網(wǎng)覆蓋合作建設(shè)指導意見》，支持和鼓勵中國鐵路總公司將鐵路紅線內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施資源向公網(wǎng)覆蓋開放，支持鼓勵中國鐵塔股份有限公司（以下簡稱“中國鐵塔”）等基礎(chǔ)電信商進行鐵路公網(wǎng)覆蓋建設(shè)，并向鐵路開放其通信基礎(chǔ)設(shè)施資源[1]。中國鐵路總公司和中國鐵塔在北京簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方深化資源共享，強化戰(zhàn)略協(xié)同，共同打造“高速鐵路+移動寬帶”精品工程，確保“高鐵開通之日，就是通信暢通之時”，為廣大旅客提供更好的出行體驗和網(wǎng)絡(luò)體驗[2]。在此背景下，探索鐵路沿線通信塔及配套設(shè)施合作共贏的技術(shù)方案可行性勢在必行。本文將從技術(shù)可行性、共享可行性、經(jīng)濟可行性等三個方面詳細分析鐵路沿線通信基礎(chǔ)設(shè)施共建共享技術(shù)方案的可行性。此外，文章在不考慮公網(wǎng)通信設(shè)備上車的技術(shù)方案的前提下提出的通信基礎(chǔ)設(shè)施共建共享技術(shù)方案。

2鐵路沿線通信基礎(chǔ)設(shè)施共建共享方案可行性研究

根據(jù)TB088-5《鐵路移動通信系統(tǒng)（GSM-R）設(shè)計規(guī)范》，GSM-R系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、工程設(shè)計范圍、無線子系統(tǒng)的覆蓋要求及設(shè)計、系統(tǒng)的工作頻段、對天線桿塔的要求、運行維護支撐系統(tǒng)等方面與公眾移動通信GSM系統(tǒng)高度相似，中國鐵塔成立以來，多年來一直為運營商的GSM系統(tǒng)提供通信基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。

2.1技術(shù)可行性分析

根據(jù)鐵路的無線通信業(yè)務(wù)需求，GSM-R系統(tǒng)主要覆蓋鐵路正線、聯(lián)絡(luò)線的車站及區(qū)間，解決上述生產(chǎn)作業(yè)區(qū)域的移動通信業(yè)務(wù)需求。根據(jù)無線通信業(yè)務(wù)需求，GSM-R系統(tǒng)可提供以下業(yè)務(wù)功能：（1）調(diào)度通信：列車調(diào)度、牽引變電調(diào)度電話和調(diào)度命令傳送和車次號校核等；（2）行車指揮與列車控制數(shù)據(jù)傳輸；（3）區(qū)間維護作業(yè)通信：提供工務(wù)、供電、水電、電務(wù)等部門的區(qū)間維護作業(yè)通信業(yè)務(wù)；（4）應(yīng)急移動通信：提供公安、搶修、救援等多部門、多工種的應(yīng)急移動通信業(yè)務(wù)；（5）各類公務(wù)移動電話。GSM-R系統(tǒng)要求在普速鐵路沿線約6-7km處設(shè)置一個站址，在高速鐵路沿線約3.5km處設(shè)置一處站址，當前公眾通信系統(tǒng)在鐵路沿線大約是0m-1km一處站址（市區(qū)場景）和2-3km（郊區(qū)和農(nóng)村場景）設(shè)置一處站址。考慮到未來5G通信系統(tǒng)的站址需求，密集區(qū)域?qū)⑦_到0m一處站址。因此，公眾移動通信系統(tǒng)的站址密度遠大于GSM-R系統(tǒng)的要求，可滿足鐵路GSM-R系統(tǒng)對于站間距和覆蓋的要求。參考GSM-R設(shè)計規(guī)范及以往建設(shè)經(jīng)驗，GSM-R站址偏移不應(yīng)大于0m，考慮到視頻監(jiān)控對于沿線的業(yè)務(wù)要求，站址距軌道中心線的垂直距離應(yīng)在0m范圍內(nèi)，普速鐵路無視頻監(jiān)控要求，站址距軌道中心線的垂直距離應(yīng)在m范圍內(nèi)。對于公網(wǎng)而言，站址偏移不應(yīng)超出m，站址距軌道中心線的垂直距離應(yīng)在m范圍內(nèi)。中國鐵塔新建的GSM-R站址按照鐵路標準：站址偏移不應(yīng)大于0m，高鐵線路的站址距軌道中心線的垂直距離應(yīng)在0m，普鐵線路的站址距軌道中心線的垂直距離應(yīng)在m。根據(jù)GSM-R系統(tǒng)的覆蓋能力和交織覆蓋的要求，經(jīng)過測算，在確保傳播環(huán)境無嚴重遮擋的情況下，無線基站距離鐵路中心線米以內(nèi)均可滿足GSM-R系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的覆蓋要求。影響鐵路行車安全的風險因素主要包括：（1）鐵路征地界或安全保護區(qū)外建設(shè)的通信塔距離線路較遠（一般米以上），鐵塔上高清攝像機的視頻監(jiān)控可能被阻擋或出現(xiàn)盲區(qū)。（2）由線路引出至鐵路征地界或安全保護區(qū)內(nèi)機房的光纜管道存在安全隱患。（3）因供電不穩(wěn)定導致鐵路GSM-R系統(tǒng)斷站，影響鐵路行車安全。（4）因通信塔的質(zhì)量和施工工藝問題導致桿塔傾斜，影響鐵路行車安全。（5）因不能及時處理鐵路通信基站故障，影響鐵路行車安全。鐵路對于通信基礎(chǔ)設(shè)施合作方案實施的安全性高度重點，參考以往建設(shè)技術(shù)標準，在保障鐵路運行安全的前提下，本報告重點關(guān)注選址（含桿塔）、供電、傳輸、維護的安全要求。通過論證，中國鐵塔可滿足鐵路運營的安全保障要求。根據(jù)《鐵路安全管理條例》第二十七條規(guī)定：鐵路線路兩側(cè)應(yīng)當設(shè)立鐵路線路安全保護區(qū)。鐵路線路安全保護區(qū)的范圍，從鐵路線路路堤坡腳、路塹坡頂或者鐵路橋梁（含鐵路、道路兩用橋，下同）外側(cè)起向外的距離分別為：城市市區(qū)高速鐵路為米，其他鐵路為8米；城市郊區(qū)居民居住區(qū)高速鐵路為12米，其他鐵路為米；村鎮(zhèn)居民居住區(qū)高速鐵路為15米，其他鐵路為12米；其他地區(qū)高速鐵路為20米，其他鐵路為15米。鐵路用地地界：高鐵橋梁區(qū)段，用地界為7.2（預(yù)留施工便道一側(cè)線路中心至用地界）+5.8（另一側(cè)線路中心至用地界）+5（線路中心間距）=18米。普速橋梁區(qū)段，用地界為7.2（預(yù)留施工便道一側(cè)線路中心至用地界）+5.8（另一側(cè)線路中心至用地界）+4（線路中心間距）=17米。路基段征地界根據(jù)具體橫斷面計算。根據(jù)某高鐵用地界，路塹區(qū)域征地界約為路塹邊坡外9米，路基區(qū)域征地界約為坡腳外7米。（1）選址安全要求：應(yīng)保證倒塔距離的要求，和防電磁干擾的要求；站址應(yīng)滿足年一遇的防洪要求。（2）選址安全保障措施：若站址設(shè)置在倒桿距離內(nèi)，通過增加附加風壓（按照TB1-4《高速鐵路設(shè)計規(guī)范》7.2.23節(jié)的要求）、提升安全等級和抗震重點設(shè)防級別等技術(shù)手段設(shè)計鐵塔；機房墻內(nèi)建設(shè)法拉第籠，屏蔽電氣化電路的電磁干擾；公網(wǎng)移動通信系統(tǒng)選址規(guī)范滿足年一遇的防洪要求。若站址設(shè)置在倒桿距離外，根據(jù)當?shù)貧庀髷?shù)據(jù)選址，滿足年一遇的防洪要求；站址距離線路中心線m以上，滿足倒塔距離。供電安全要求和保障措施包括：（1）供電安全要求：針對GSM-R系統(tǒng)業(yè)務(wù)不能中斷要求，需保證供電全時穩(wěn)定。（2）供電安全保障措施：共享鐵路電力，原則上采用雙路供電、一級負荷、蓄電池備電等措施保障電力供應(yīng)。根據(jù)TB008-5《鐵路電力設(shè)計規(guī)范》，承載列控的高鐵通信基站應(yīng)為一級負荷，其他線路基站可作為二級負荷，二級負荷可由雙路電源供電，條件困難可由單路電源供電。傳輸安全要求和保障措施包括：（1）傳輸安全要求：針對GSM-R系統(tǒng)業(yè)務(wù)不能中斷要求，需確保鐵路傳輸路由全程暢通。（2）傳輸安全保障措施：鐵路征地界外的站址盡量貼近線路，減少路由長度，并且采取雙路由、增加埋深、套鋼管和水泥包封等保護措施。維護安全要求和保障措施包括：（1）維護安全要求：故障發(fā)現(xiàn)、響應(yīng)、閉環(huán)的及時性要求高。（2）維護安全保障措施：中國鐵塔可提供7*24小時集中監(jiān)控平臺、上萬的維護辦公駐點、近十萬的通信專業(yè)代維人員提供高等級的維護服務(wù)。經(jīng)分析，鐵路通信塔及配套設(shè)施與公網(wǎng)的建設(shè)標準有一定差異。一方面，中國鐵塔可以按照國鐵集團的建設(shè)需求調(diào)整相應(yīng)建設(shè)標準；另一方面，在滿足安全和技術(shù)規(guī)范的基礎(chǔ)上，國鐵集團和中國鐵塔可以共同商議優(yōu)化建設(shè)標準，實現(xiàn)集約化建設(shè)。因此，中國鐵塔具有為鐵路提供通信塔及配套設(shè)施服務(wù)的優(yōu)勢。中國鐵塔新建的鐵路通信站址將滿足鐵路的以上要求，同時兼顧公網(wǎng)共享的要求。鐵路通信塔及配套設(shè)施對于GSM-R系統(tǒng)安全起著至關(guān)重要的作用。經(jīng)分析，影響鐵路行車安全的風險因素主要包括：（1）鐵路征地界或安全保護區(qū)外建設(shè)的通信塔距離線路較遠（一般超過米），鐵塔上高清攝像機的視頻監(jiān)控可能被阻擋或出現(xiàn)盲區(qū)。（2）由線路引出至鐵路征地界或安全保護區(qū)內(nèi)機房的光纜管道存在安全隱患。（3）因供電不穩(wěn)定導致鐵路GSM-R系統(tǒng)斷站，影響鐵路行車安全。（4）因通信塔的質(zhì)量和施工工藝問題導致桿塔傾斜，影響鐵路行車安全。（5）因不能及時處理鐵路通信基站故障，影響鐵路行車安全。鐵路對于通信塔及配套設(shè)施合作方案實施的安全性高度重視，參考以往建設(shè)技術(shù)標準，在保障鐵路運行安全的前提下，需重點關(guān)注選址（含桿塔）、供電、傳輸、維護的安全要求。通過論證，中國鐵塔可滿足鐵路運營的安全保障要求。

2.2共享可行性分析

在滿足鐵路運行安全的前提下，要提高資源使用效率，推進共建共享應(yīng)在桿塔平臺隔離度安全性，機房配套安全性和電源安全性等方面滿足要求。桿塔平臺隔離度安全要求是在GSM-R系統(tǒng)和公網(wǎng)系統(tǒng)共享鐵塔時，GSM-R系統(tǒng)不能被干擾。桿塔平臺隔離度安全保障措施是通過數(shù)據(jù)測算現(xiàn)有典型公網(wǎng)系統(tǒng)制式與GSM-R系統(tǒng)等鐵路通信系統(tǒng)之間的干擾。按照現(xiàn)行的GSM-R系統(tǒng)、鐵路0MHz集群通信系統(tǒng)和公網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)標準選取隔離度指標進行測算。經(jīng)測算，由于CDMA0系統(tǒng)對隔離度要求較高，GSM-R系統(tǒng)與CDMA0系統(tǒng)隔離度要求較大，天線垂直間距達到6m以上；通過合理設(shè)置平臺間距和天線安裝位置，可以滿足隔離度要求。機房及配套安全要求是在GSM-R系統(tǒng)和公網(wǎng)系統(tǒng)共享機房時，公網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備故障和檢修不能影響GSM-R系統(tǒng)的業(yè)務(wù)。機房及配套安全保障措施包括GSM-R系統(tǒng)和公網(wǎng)系統(tǒng)可采取獨立空間、獨立供電、獨立監(jiān)控等措施，避免相互影響，確保安全責任清晰。外電安全要求是在GSM-R系統(tǒng)和公網(wǎng)系統(tǒng)共享箱變時，應(yīng)確保專網(wǎng)箱變負荷容量，平穩(wěn)運行。外電安全保障措施是公網(wǎng)系統(tǒng)供電需求納入鐵路建設(shè)管理范圍，統(tǒng)一規(guī)劃，同步設(shè)計，統(tǒng)籌考慮多系統(tǒng)的供電負荷需求。通過以上的論證，在GSM-R系統(tǒng)和公網(wǎng)系統(tǒng)共建共享時，通過嚴格的技術(shù)管控，可確保GSM-R系統(tǒng)的平穩(wěn)運營，實現(xiàn)集約化建設(shè)。承載CTCS-3級列控高鐵的GSM-R無線通信系統(tǒng)，一般采用單網(wǎng)交織冗余覆蓋方式，基站環(huán)分為奇數(shù)環(huán)和偶數(shù)環(huán)，即任意一點基站或直放站宕機，覆蓋指標均能滿足要求，均不會影響車地間的正常通信。參與列車控制數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的GSM-R系統(tǒng)已具備較高級別安全保障。在此基礎(chǔ)上，雙方可通過規(guī)范選址、桿塔、供電和傳輸?shù)冉ㄔO(shè)、維護標準，消除安全隱患，保障鐵路運營安全要求。

2.3經(jīng)濟可行性分析

經(jīng)測算，中國鐵塔新建機房+鐵塔和新建一體化機柜+鐵塔的標準造價顯著低于鐵路總公司的標準造價，共享鐵路沿線的通信塔和機房等設(shè)施對于中國鐵塔而言，將進一步降低建設(shè)成本。通過統(tǒng)籌建設(shè)鐵路沿線通信基礎(chǔ)設(shè)施，一方面可以提高資源利用率，增加租金收益。另一方面，增加沿線通信基礎(chǔ)設(shè)施的掌控，未將來拓展其他應(yīng)用業(yè)務(wù)打下基礎(chǔ)。符合國家提出的科學發(fā)展觀、“美麗中國”戰(zhàn)略以及“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的發(fā)展理念，土地占用、建材使用、能源消耗減少，資源利用率提高。通過鐵路總公司和中國鐵塔的合作，新建高鐵的公眾移動通信網(wǎng)與鐵路可以實現(xiàn)“四同步”，即“同步設(shè)計”、“同步實施”、“同步開通”、“同步運營”，實現(xiàn)“高鐵開通之日，就是通信暢通之時”的目標，為廣大乘客提供更好的出行體驗和網(wǎng)絡(luò)體驗。

3結(jié)語

通過以上分析和論證，公網(wǎng)共享鐵路沿線通信基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)上可行，經(jīng)濟效益良好，社會效益顯著。

作者:方力詔 秦寧 陳云生 單位:廣東省電信規(guī)劃設(shè)計院有限公司