通信信号工程展开了高精度智能网络优化技术-书画 新闻
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北京信息-通信信号工程展开了高精度智能网络优化技术-书画 新闻

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男子关掉潜友气瓶

高速鐵路向智能化發展,亟須研究高精度智能網絡優化技術。

「這個課題就是利用地理信息系統(GIS)和建築信息技術(BIM),建立準確的鐵路場景三維模型。輸入高性能平台進行射線跟蹤仿真,將無形的電波傳播等效為形象的射線,實現無線信號和傳播場景的可視化疊加與三維呈現。」張望說。

京雄城際鐵路於2018年2月28日開工,線路全長92.4公里,設計時速350公里,北起京九鐵路李營站,全線設黃村、大興機場、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場站,通車運營后,旅客搭乘高鐵從北京西站出發到大興國際機場僅需20多分鐘。

雄安新區首個最大基礎設施——京雄城際北京段聯調聯試結束,於9月5日進入試運營階段。這條國鐵集團按最高標準建設的智能高鐵,創新了多項新技術,GSM-R通號工程首用的「智能網優」則是其中之一。

依託京雄高鐵,通信信號工程展開了高精度智能網絡優化技術。項目聯合國鐵集團、北京交通大學、華為公司和中國鐵建等高校企業,組成京雄智能網優團隊,首次基於BIM+GIS的GSM-R射線跟蹤技術,將京雄高鐵沿線的地理信息與無線電波信號,以數據形式建立BIM模型,形成京雄智能網優課題——「基於大智雲的鐵路移動通信高精度智能網絡優化技術研究」(以下簡稱智能網絡優化研究)。

受訪者供圖本報記者 矯 陽「智能網優」技術,首次把鐵路聯調聯試從線下搬到線上,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,需要加裝各種設備的軌道車,全線來回測試3個月。」中國鐵建電氣化局京雄城際四電項目總工程師張望說。

移動通信系統是高鐵安全運營的重要保障。「保證一個穩定的通信網絡是規劃的基礎和基本要求。」國鐵集團信號專家說,信號覆蓋弱或中斷,都將導致鐵路運營通信不暢。

「利用基於BIM+GIS的GSM-R射線跟蹤技術,京雄智能網優團隊結合地形和基站特性,對設計進行充分優化,給出合理安裝角度和發射功率,通過實測數據,驗證了智能網優預測模型的良好準確性,為聯調聯試工作打下了堅實基礎。」西窮說。

測試全放在軟件中進行仿真張望介紹說,在智能網絡優化研究課題中,北京交通大學完成了基於高性能計算平台和雲計算架構,研發了兼具「準確性、高效性」的高性能射線跟蹤仿真算法,實現高精度的鐵路場景無線覆蓋預測。

記者了解到,鐵路現在採用的信號是GSM-R網絡,是專門為滿足鐵路應用而開發的數字無線通信信號系統,由交換機、基站、機車綜合通信設備和手機等設備組成,可以提供無線列控信息傳輸、應急通信和組呼通信等業務,滿足鐵路生產中的通信需求。「目前,由於鐵路網絡規劃較為籠統,導致在聯調聯試階段需要進行大規模的網絡優化,選擇出一個最佳線路設計,工作量巨大。」張望說,現有的網絡優化,要依靠低速車反覆測試,再加上人工調試,效率低、時間長、開銷大、難推廣。

按最高標準建設的智能高鐵京雄城際鐵路,創新了多項新技術,GSM-R通號工程首用的「智能網優」是其中之一。

「聯調聯試開始后,面對着調試範圍廣、地點多、周期短、隧道內無信號等諸多困難,京雄智能網優團隊僅僅利用5天時間,就先後通過GSM-R全基站、奇數站、偶數站三個場景下所有指標,完成了京雄城際項目GSM-R聯調工作。」張望透露,智能網絡優化研究已開始申報北京市科技進步獎。

通信網絡跟不上高鐵智能化腳步

地理信息、定位、信號射線組成BIM模型

「課題首次在鐵路通信領域進行信號仿真,即根據射線跟蹤仿真的無線覆蓋大數據,利用人工智能算法對天線高度、天線下傾角與水平方位角、發射功率等無線空口參數進行自動優化。」專家認為,這個信號仿真達到了「準確高效、一鍵完成」。

京雄高鐵始發站靠近北京西站,為特大型鐵路樞紐,線路走向與京滬、京九鐵路存在交叉併線區段,無線網絡規劃複雜,頻率資源極其緊張。「一旦信號串線,將給高鐵運營造成極大的安全隱患。」中國鐵建電氣化局京雄城際四電項目經理西窮說,信號調試至關重要。

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