淺談城市軌道交通時鐘系統(tǒng)

陳亞云

（南京地鐵運營有限責(zé)任公司　江蘇　南京　210012）

淺談城市軌道交通時鐘系統(tǒng)

陳亞云

（南京地鐵運營有限責(zé)任公司江蘇南京210012）

本文主要介紹了地鐵時鐘系統(tǒng)，對系統(tǒng)的工作原理、設(shè)備構(gòu)成和系統(tǒng)功能進(jìn)行淺要分析，并指出了時鐘系統(tǒng)對地鐵正常運行的作用。

地鐵；時鐘系統(tǒng)；分析

地鐵時鐘系統(tǒng)不僅能為乘客和地鐵工作人員提供時間，而且能夠為通信系統(tǒng)、信號系統(tǒng)等其他系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時間信號，使整個地鐵建立統(tǒng)一的時間標(biāo)準(zhǔn)，因而在我國的地鐵運輸行業(yè)得到非常廣泛的應(yīng)用。地鐵時鐘系統(tǒng)對保障地鐵運行的準(zhǔn)確計時、提高地鐵的服務(wù)質(zhì)量具有十分重要的作用。

1　地鐵時鐘系統(tǒng)工作原理

時鐘系統(tǒng)主要由控制中心設(shè)備包括GPS信號接受單元、主備一級母鐘系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、車站（車輛段）主備二級母鐘、子鐘及傳輸通道等構(gòu)成。

中心母鐘：接收GPS標(biāo)準(zhǔn)時間信號，將自身的時間精度與標(biāo)準(zhǔn)信號同步，中心母鐘通過傳輸通道向各車站的二級母鐘傳送，統(tǒng)一校準(zhǔn)二級母鐘。并將同步信號通過接口送給監(jiān)測系統(tǒng)及其他系統(tǒng)，為其它系統(tǒng)提供時間信號。

二級母鐘：接收中心母鐘發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)時間碼信號，實現(xiàn)與中心母鐘隨時保持同步，并產(chǎn)生輸出時間驅(qū)動信號，用于驅(qū)動本站所有的子鐘，并能向中心設(shè)備回饋車站子系統(tǒng)及本站子鐘的工作信息。

子鐘：接收二級母鐘發(fā)出的時間驅(qū)動脈沖信號，進(jìn)行時間信息顯示，并將自身狀態(tài)信息回饋給二級母鐘。

時間系統(tǒng)網(wǎng)管設(shè)備：主要設(shè)立在運營維護(hù)中心網(wǎng)管室，用于對時間系統(tǒng)的管理，對一級母鐘、二級母鐘和子鐘的工作狀態(tài)進(jìn)行有效的實時監(jiān)測，一旦某個時鐘設(shè)備出現(xiàn)了故障，一級母鐘和二級母鐘可以立即將告警信號發(fā)送到控制中心的時鐘系統(tǒng)網(wǎng)管設(shè)備。

地鐵時鐘系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，通過該圖我們可以對地鐵時鐘系統(tǒng)的工作原理有了更清晰的了解。

圖1　地鐵時鐘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2　地鐵時鐘系統(tǒng)設(shè)備組成

2.1控制中心設(shè)備構(gòu)成

控制中心時鐘設(shè)備主要由通信機(jī)房一級母鐘、控制中心數(shù)顯子鐘和網(wǎng)管設(shè)備構(gòu)成。其中以太網(wǎng)口的輸出設(shè)備接收GPS標(biāo)準(zhǔn)時間信號作為時間基準(zhǔn)，一級母鐘和二級母鐘的通信通道均為10M/100M的以太網(wǎng)口，時鐘設(shè)備網(wǎng)管協(xié)議主要是基于TCP/IP協(xié)議，母鐘設(shè)備的校時主要基于標(biāo)準(zhǔn)NTP協(xié)議，校時的準(zhǔn)確性和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測的實時性均有所增強(qiáng)。

2.2車站設(shè)備構(gòu)成

每個車站通信設(shè)備室應(yīng)該設(shè)立1臺二級母鐘，數(shù)字式日歷子鐘應(yīng)該在各個車站的車控室進(jìn)行安裝，數(shù)字式子鐘應(yīng)該在站長室、弱電綜合機(jī)房、站臺值班室、變電所值班室等辦公室內(nèi)進(jìn)行安裝，數(shù)字式日歷子鐘的尺寸應(yīng)該參照相關(guān)的的規(guī)范，滿足一定的規(guī)范需求。

3　地鐵時鐘系統(tǒng)功能

3.1一級母鐘功能

一級母鐘主要設(shè)置在控制中心，其主備信號的處理單元是整個事件系統(tǒng)的中樞部分，一級母鐘的工作穩(wěn)定性對整個系統(tǒng)的可靠性具有十分重要的影響。因此，我們把一級母鐘設(shè)計成主配機(jī)系統(tǒng)的雙機(jī)系統(tǒng)模式，主備機(jī)系統(tǒng)具有自檢和互檢的功能，而且主機(jī)和備機(jī)之間可以實現(xiàn)手動切換和自動切換。一級母鐘的輸出信號是數(shù)字信號，符合相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2二級母鐘功能

二級母鐘主要設(shè)置在車站、車輛段和停車場的通信設(shè)備室內(nèi)。一般來說，二級母鐘設(shè)置為雙機(jī)熱備份模式，這樣可以有效保障二級母鐘系統(tǒng)的可靠性。正常情況下，如果出現(xiàn)故障，將會自動轉(zhuǎn)換到備用機(jī)上進(jìn)行工作，從而使系統(tǒng)的可靠性大大提高。二級母鐘可以對一級母鐘的校時信號有效接收，并且可以在10s之內(nèi)完成同步校準(zhǔn)，將校準(zhǔn)信號及時的進(jìn)行發(fā)送，從而實現(xiàn)對一定范圍內(nèi)子鐘的控制。一旦一級母鐘出現(xiàn)故障，二級母鐘仍然可以使子鐘繼續(xù)工作，從而減少一級母鐘故障造成的影響，同時，二級母鐘還可以向網(wǎng)管設(shè)備發(fā)出預(yù)警，相關(guān)工作人員就會知道一級母鐘發(fā)生的故障。此外，二級母鐘還可以進(jìn)行人工輸入和設(shè)置，通過二級母鐘可以有效實現(xiàn)對時間的控制。

3.3子鐘功能

控制中心、車輛段、車站等地的子鐘都通過RS422接口，一般采用直接電纜通過共線或者點對點的方式同一級母鐘或二級母鐘相連，對一級母鐘或二級母鐘發(fā)送的同步時間信號進(jìn)行接收，校準(zhǔn)自身的內(nèi)部時鐘，向工作人員和乘客直接指示時間信息。對于子鐘不接入車站電源的系統(tǒng)，都應(yīng)該由一級母鐘和二級母鐘采用點對點的方式提供220V的交流電源。當(dāng)子鐘在一級或者二級母鐘接收到有效控制的信號時，子鐘與一級母鐘或者二級母鐘的誤差時間不應(yīng)該超過10ms。所有的子鐘都應(yīng)該具有獨立計時的功能，一旦一級母鐘或者二級母鐘發(fā)生故障接收不到同步的時間信號，此時子鐘仍然可以依靠自身的晶振進(jìn)行工作，并且能夠通過RS422接口對一級母鐘和二級母鐘發(fā)送告警信息。

4　結(jié)語

本文主要介紹了地鐵時鐘系統(tǒng)，對系統(tǒng)的工作原理、設(shè)備構(gòu)成和系統(tǒng)功能進(jìn)行淺要分析，并指出了時鐘系統(tǒng)對地鐵正常運行的作用。地鐵時鐘系統(tǒng)對保障地鐵運行的準(zhǔn)確計時、提高地鐵的服務(wù)質(zhì)量具有十分重要的作用。

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1673-0038（2015）23-0297-02

2015-5-23