按最高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的智能高鐵京雄城際鐵路，創(chuàng)新了多項新技術(shù)，GSM-R通號工程首用的“智能網(wǎng)優(yōu)”是其中之一。

“智能網(wǎng)優(yōu)”技術(shù)，首次把鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試從線下搬到線上，完成新建京雄高鐵通信GSM-R測試僅用了5天。“之前測試一條新線的通信信號，需要加裝各種設(shè)備的軌道車，全線來回測試3個月?！敝袊F建電氣化局京雄城際四電項目總工程師張望說。

雄安新區(qū)首個最大基礎(chǔ)設(shè)施——京雄城際北京段聯(lián)調(diào)聯(lián)試結(jié)束，于9月5日進(jìn)入試運(yùn)營階段。這條國鐵集團(tuán)按最高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的智能高鐵，創(chuàng)新了多項新技術(shù)，GSM-R通號工程首用的“智能網(wǎng)優(yōu)”則是其中之一。

京雄城際鐵路于2018年2月28日開工，線路全長92.4公里，設(shè)計時速350公里，北起京九鐵路李營站，全線設(shè)黃村、大興機(jī)場、固安東、霸州北、雄安5座車站。北京段為北京李營站至大興國際機(jī)場站，通車運(yùn)營后，旅客搭乘高鐵從北京西站出發(fā)到大興國際機(jī)場僅需20多分鐘。

通信網(wǎng)絡(luò)跟不上高鐵智能化腳步

移動通信系統(tǒng)是高鐵安全運(yùn)營的重要保障?！氨ＷC一個穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡(luò)是規(guī)劃的基礎(chǔ)和基本要求?！眹F集團(tuán)信號專家說，信號覆蓋弱或中斷，都將導(dǎo)致鐵路運(yùn)營通信不暢。

記者了解到，鐵路現(xiàn)在采用的信號是GSM-R網(wǎng)絡(luò)，是專門為滿足鐵路應(yīng)用而開發(fā)的數(shù)字無線通信信號系統(tǒng)，由交換機(jī)、基站、機(jī)車綜合通信設(shè)備和手機(jī)等設(shè)備組成，可以提供無線列控信息傳輸、應(yīng)急通信和組呼通信等業(yè)務(wù)，滿足鐵路生產(chǎn)中的通信需求?！澳壳?，由于鐵路網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃較為籠統(tǒng)，導(dǎo)致在聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段需要進(jìn)行大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，選擇出一個最佳線路設(shè)計，工作量巨大?！睆埻f，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，要依靠低速車反復(fù)測試，再加上人工調(diào)試，效率低、時間長、開銷大、難推廣。

高速鐵路向智能化發(fā)展，亟須研究高精度智能網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)。

地理信息、定位、信號射線組成BIM模型

京雄高鐵始發(fā)站靠近北京西站，為特大型鐵路樞紐，線路走向與京滬、京九鐵路存在交叉并線區(qū)段，無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃復(fù)雜，頻率資源極其緊張。“一旦信號串線，將給高鐵運(yùn)營造成極大的安全隱患?！敝袊F建電氣化局京雄城際四電項目經(jīng)理西窮說，信號調(diào)試至關(guān)重要。

依托京雄高鐵，通信信號工程展開了高精度智能網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)。項目聯(lián)合國鐵集團(tuán)、北京交通大學(xué)、華為公司和中國鐵建等高校企業(yè)，組成京雄智能網(wǎng)優(yōu)團(tuán)隊，首次基于BIM+GIS的GSM-R射線跟蹤技術(shù)，將京雄高鐵沿線的地理信息與無線電波信號，以數(shù)據(jù)形式建立BIM模型，形成京雄智能網(wǎng)優(yōu)課題——“基于大智云的鐵路移動通信高精度智能網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)研究”（以下簡稱智能網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化研究）。

“這個課題就是利用地理信息系統(tǒng)（GIS）和建筑信息技術(shù)（BIM），建立準(zhǔn)確的鐵路場景三維模型。輸入高性能平臺進(jìn)行射線跟蹤仿真，將無形的電波傳播等效為形象的射線，實(shí)現(xiàn)無線信號和傳播場景的可視化疊加與三維呈現(xiàn)?！睆埻f。

測試全放在軟件中進(jìn)行仿真

張望介紹說，在智能網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化研究課題中，北京交通大學(xué)完成了基于高性能計算平臺和云計算架構(gòu)，研發(fā)了兼具“準(zhǔn)確性、高效性”的高性能射線跟蹤仿真算法，實(shí)現(xiàn)高精度的鐵路場景無線覆蓋預(yù)測。

“課題首次在鐵路通信領(lǐng)域進(jìn)行信號仿真，即根據(jù)射線跟蹤仿真的無線覆蓋大數(shù)據(jù)，利用人工智能算法對天線高度、天線下傾角與水平方位角、發(fā)射功率等無線空口參數(shù)進(jìn)行自動優(yōu)化。”專家認(rèn)為，這個信號仿真達(dá)到了“準(zhǔn)確高效、一鍵完成”。

“利用基于BIM＋GIS的GSM-R射線跟蹤技術(shù)，京雄智能網(wǎng)優(yōu)團(tuán)隊結(jié)合地形和基站特性，對設(shè)計進(jìn)行充分優(yōu)化，給出合理安裝角度和發(fā)射功率，通過實(shí)測數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了智能網(wǎng)優(yōu)預(yù)測模型的良好準(zhǔn)確性，為聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作打下了堅實(shí)基礎(chǔ)?！蔽鞲F說。

“聯(lián)調(diào)聯(lián)試開始后，面對著調(diào)試范圍廣、地點(diǎn)多、周期短、隧道內(nèi)無信號等諸多困難，京雄智能網(wǎng)優(yōu)團(tuán)隊僅僅利用5天時間，就先后通過GSM-R全基站、奇數(shù)站、偶數(shù)站三個場景下所有指標(biāo)，完成了京雄城際項目GSM-R聯(lián)調(diào)工作?！睆埻嘎叮悄芫W(wǎng)絡(luò)優(yōu)化研究已開始申報北京市科技進(jìn)步獎。