陳亞云

（南京地鐵運(yùn)營(yíng)有限責(zé)任公司　江蘇　南京　210012）

淺談城市軌道交通時(shí)鐘系統(tǒng)

陳亞云

（南京地鐵運(yùn)營(yíng)有限責(zé)任公司江蘇南京210012）

本文主要介紹了地鐵時(shí)鐘系統(tǒng)，對(duì)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(shí)鐘系統(tǒng)對(duì)地鐵正常運(yùn)行的作用。

地鐵；時(shí)鐘系統(tǒng)；分析

地鐵時(shí)鐘系統(tǒng)不僅能為乘客和地鐵工作人員提供時(shí)間，而且能夠?yàn)橥ㄐ畔到y(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)等其他系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時(shí)間信號(hào)，使整個(gè)地鐵建立統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，因而在我國(guó)的地鐵運(yùn)輸行業(yè)得到非常廣泛的應(yīng)用。地鐵時(shí)鐘系統(tǒng)對(duì)保障地鐵運(yùn)行的準(zhǔn)確計(jì)時(shí)、提高地鐵的服務(wù)質(zhì)量具有十分重要的作用。

1　地鐵時(shí)鐘系統(tǒng)工作原理

時(shí)鐘系統(tǒng)主要由控制中心設(shè)備包括GPS信號(hào)接受單元、主備一級(jí)母鐘系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、車站（車輛段）主備二級(jí)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(shí)間信號(hào)，將自身的時(shí)間精度與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)同步，中心母鐘通過(guò)傳輸通道向各車站的二級(jí)母鐘傳送，統(tǒng)一校準(zhǔn)二級(jí)母鐘。并將同步信號(hào)通過(guò)接口送給監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其他系統(tǒng)，為其它系統(tǒng)提供時(shí)間信號(hào)。

二級(jí)母鐘：接收中心母鐘發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間碼信號(hào)，實(shí)現(xiàn)與中心母鐘隨時(shí)保持同步，并產(chǎn)生輸出時(shí)間驅(qū)動(dòng)信號(hào)，用于驅(qū)動(dòng)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(jí)母鐘發(fā)出的時(shí)間驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，進(jìn)行時(shí)間信息顯示，并將自身狀態(tài)信息回饋給二級(jí)母鐘。

時(shí)間系統(tǒng)網(wǎng)管設(shè)備：主要設(shè)立在運(yùn)營(yíng)維護(hù)中心網(wǎng)管室，用于對(duì)時(shí)間系統(tǒng)的管理，對(duì)一級(jí)母鐘、二級(jí)母鐘和子鐘的工作狀態(tài)進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦某個(gè)時(shí)鐘設(shè)備出現(xiàn)了故障，一級(jí)母鐘和二級(jí)母鐘可以立即將告警信號(hào)發(fā)送到控制中心的時(shí)鐘系統(tǒng)網(wǎng)管設(shè)備。

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

圖1　地鐵時(shí)鐘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2　地鐵時(shí)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(shí)鐘設(shè)備主要由通信機(jī)房一級(jí)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(shí)間信號(hào)作為時(shí)間基準(zhǔn)，一級(jí)母鐘和二級(jí)母鐘的通信通道均為10M/100M的以太網(wǎng)口，時(shí)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(shí)主要基于標(biāo)準(zhǔn)NTP協(xié)議，校時(shí)的準(zhǔn)確性和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性均有所增強(qiáng)。

2.2車站設(shè)備構(gòu)成

每個(gè)車站通信設(shè)備室應(yīng)該設(shè)立1臺(tái)二級(jí)母鐘，數(shù)字式日歷子鐘應(yīng)該在各個(gè)車站的車控室進(jìn)行安裝，數(shù)字式子鐘應(yīng)該在站長(zhǎng)室、弱電綜合機(jī)房、站臺(tái)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(shí)鐘系統(tǒng)功能

3.1一級(jí)母鐘功能

一級(jí)母鐘主要設(shè)置在控制中心，其主備信號(hào)的處理單元是整個(gè)事件系統(tǒng)的中樞部分，一級(jí)母鐘的工作穩(wěn)定性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的可靠性具有十分重要的影響。因此，我們把一級(jí)母鐘設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)手動(dòng)切換和自動(dòng)切換。一級(jí)母鐘的輸出信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，符合相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2二級(jí)母鐘功能

二級(jí)母鐘主要設(shè)置在車站、車輛段和停車場(chǎng)的通信設(shè)備室內(nèi)。一般來(lái)說(shuō)，二級(jí)母鐘設(shè)置為雙機(jī)熱備份模式，這樣可以有效保障二級(jí)母鐘系統(tǒng)的可靠性。正常情況下，如果出現(xiàn)故障，將會(huì)自動(dòng)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(jí)母鐘可以對(duì)一級(jí)母鐘的校時(shí)信號(hào)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(hào)及時(shí)的進(jìn)行發(fā)送，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)一定范圍內(nèi)子鐘的控制。一旦一級(jí)母鐘出現(xiàn)故障，二級(jí)母鐘仍然可以使子鐘繼續(xù)工作，從而減少一級(jí)母鐘故障造成的影響，同時(shí)，二級(jí)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(huì)知道一級(jí)母鐘發(fā)生的故障。此外，二級(jí)母鐘還可以進(jìn)行人工輸入和設(shè)置，通過(guò)二級(jí)母鐘可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)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(guò)RS422接口，一般采用直接電纜通過(guò)共線或者點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式同一級(jí)母鐘或二級(jí)母鐘相連，對(duì)一級(jí)母鐘或二級(jí)母鐘發(fā)送的同步時(shí)間信號(hào)進(jìn)行接收，校準(zhǔn)自身的內(nèi)部時(shí)鐘，向工作人員和乘客直接指示時(shí)間信息。對(duì)于子鐘不接入車站電源的系統(tǒng)，都應(yīng)該由一級(jí)母鐘和二級(jí)母鐘采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式提供220V的交流電源。當(dāng)子鐘在一級(jí)或者二級(jí)母鐘接收到有效控制的信號(hào)時(shí)，子鐘與一級(jí)母鐘或者二級(jí)母鐘的誤差時(shí)間不應(yīng)該超過(guò)10ms。所有的子鐘都應(yīng)該具有獨(dú)立計(jì)時(shí)的功能，一旦一級(jí)母鐘或者二級(jí)母鐘發(fā)生故障接收不到同步的時(shí)間信號(hào)，此時(shí)子鐘仍然可以依靠自身的晶振進(jìn)行工作，并且能夠通過(guò)RS422接口對(duì)一級(jí)母鐘和二級(jí)母鐘發(fā)送告警信息。

4　結(jié)語(yǔ)

本文主要介紹了地鐵時(shí)鐘系統(tǒng)，對(duì)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(shí)鐘系統(tǒng)對(duì)地鐵正常運(yùn)行的作用。地鐵時(shí)鐘系統(tǒng)對(duì)保障地鐵運(yùn)行的準(zhǔn)確計(jì)時(shí)、提高地鐵的服務(wù)質(zhì)量具有十分重要的作用。

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2015-5-23