張雅莉

【摘要】 地鐵時(shí)鐘系統(tǒng)為調(diào)度控制中心調(diào)度員、車(chē)站值班員、各部門(mén)工作人員及乘客提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息，為地鐵通信系統(tǒng)及其它專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)（ATS、AFC、ISCS、SCADA等）提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，以供設(shè)備準(zhǔn)確追時(shí)，統(tǒng)一運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。地鐵時(shí)鐘系統(tǒng)普遍采用GPS作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘源，GPS信號(hào)的采用為保證系統(tǒng)運(yùn)行計(jì)時(shí)準(zhǔn)確、提高運(yùn)營(yíng)服務(wù)質(zhì)量起著重要的作用。由于地鐵運(yùn)行的環(huán)境特殊，常常需要多條線(xiàn)路共用一路GPS信號(hào)，以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間統(tǒng)一的目的。

【關(guān)鍵詞】 時(shí)鐘系統(tǒng) GPS 運(yùn)營(yíng)服務(wù)

引言：時(shí)鐘子系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間來(lái)源于GPS，并使用該時(shí)間信號(hào)對(duì)系統(tǒng)各級(jí)設(shè)備進(jìn)行逐級(jí)校時(shí)。當(dāng)中央GPS接收故障時(shí)，需使用其他外部時(shí)鐘信號(hào)源為既有線(xiàn)路提供GPS信號(hào)，保障地鐵準(zhǔn)時(shí)定點(diǎn)、高效安全運(yùn)營(yíng)。

一、GPS

利用GPS定位衛(wèi)星，在全球范圍內(nèi)實(shí)時(shí)進(jìn)行定位、導(dǎo)航的系統(tǒng)，稱(chēng)為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)GPS。GPS是由美國(guó)國(guó)防部研制建立的一種具有全方位、全天候、全時(shí)段、高精度的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，能為全球用戶(hù)提供低成本、高精度的三維位置、速度和精確定時(shí)等導(dǎo)航信。

二、時(shí)鐘系統(tǒng)

廣州地鐵時(shí)鐘系統(tǒng)一般采用中心一級(jí)母鐘和車(chē)站、車(chē)輛段二級(jí)母鐘兩級(jí)組網(wǎng)方式設(shè)置。中心一級(jí)母鐘設(shè)備接收GPS/北斗標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，產(chǎn)生精確的同步時(shí)間碼，通過(guò)傳輸通道向各車(chē)站和車(chē)輛段的二級(jí)母鐘傳送，統(tǒng)一校準(zhǔn)二級(jí)母鐘。

1、一級(jí)母鐘。中心一級(jí)母鐘設(shè)在控制中心，其中高穩(wěn)晶振工作鐘模塊采用主備用方式，主備工作鐘能自動(dòng)和手動(dòng)倒換且人工調(diào)整時(shí)間。時(shí)鐘系統(tǒng)的設(shè)置對(duì)保證地鐵運(yùn)行計(jì)時(shí)準(zhǔn)確、提高運(yùn)營(yíng)服務(wù)質(zhì)量起著重要的作用。

2、二級(jí)母鐘。車(chē)站/車(chē)輛段時(shí)鐘系統(tǒng)由二級(jí)母鐘（含輸入接口）和子鐘等設(shè)備構(gòu)成。二級(jí)母鐘設(shè)于各車(chē)站/車(chē)輛段通信設(shè)備室內(nèi)，用于接收一級(jí)母鐘的校時(shí)信號(hào)，并驅(qū)動(dòng)本站的子鐘。

3、同步網(wǎng)。同步網(wǎng)是現(xiàn)代通信網(wǎng)運(yùn)行的支持系統(tǒng)之一，為地鐵范圍內(nèi)所有需定時(shí)設(shè)備的時(shí)鐘（或載波）提供同步控制信號(hào)。在這個(gè)通信網(wǎng)內(nèi)任何兩個(gè)數(shù)字交換設(shè)備的時(shí)鐘速率差超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，會(huì)使接收信號(hào)交換機(jī)的緩沖存儲(chǔ)器讀、寫(xiě)時(shí)鐘有速率差，當(dāng)這個(gè)差值超過(guò)某一定值時(shí)就會(huì)產(chǎn)生滑碼、以致造成接收數(shù)字流的誤碼或失步。換句話(huà)而言在地鐵范圍內(nèi)若數(shù)字流誤碼失步較大，可能會(huì)引起時(shí)間偏差進(jìn)而影響運(yùn)營(yíng)。

為保證地鐵正常運(yùn)營(yíng)，同步網(wǎng)的基準(zhǔn)時(shí)鐘同步是重要條件之一，其中時(shí)鐘同步是同步網(wǎng)必不可少的重要組成部分，是通信系統(tǒng)正常運(yùn)行的質(zhì)量保證。

三、時(shí)鐘在地鐵系統(tǒng)中的重要作用

地鐵時(shí)鐘系統(tǒng)不僅為控制中心、車(chē)站、列車(chē)司機(jī)等提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，通過(guò)RS422接口與子鐘相連實(shí)現(xiàn)功能，同時(shí)通過(guò)TCP/IP協(xié)議處理時(shí)鐘源信號(hào)，并通過(guò)信號(hào)介質(zhì)傳輸至其他系統(tǒng)提供同步基準(zhǔn)的定時(shí)信號(hào)。

四、時(shí)鐘系統(tǒng)多路共用原理

4.1組成介紹

時(shí)鐘系統(tǒng)由設(shè)置在控制中心的中心一級(jí)母鐘、沿線(xiàn)車(chē)站及車(chē)輛段的二級(jí)母鐘和子鐘、連接中心一級(jí)母鐘和二級(jí)母鐘的傳輸通道以及必要的系統(tǒng)網(wǎng)管終端設(shè)備等組成。時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)備主要包括 GPS、北斗同步接收單元、控制中心主備一級(jí)母鐘系統(tǒng)、 中心監(jiān)控計(jì)算機(jī)、車(chē)站/車(chē)輛段/停車(chē)場(chǎng)主備二級(jí)母鐘、時(shí)間顯示單元（簡(jiǎn)稱(chēng)子鐘）、 NTP 輸出接口設(shè)備、傳輸通道、RS422 接口設(shè)備和電源等組成。

4.2方案原理

（1）使用GPS接收器接收時(shí)鐘系統(tǒng)源信號(hào)。時(shí)鐘系統(tǒng)GPS接收器接收天線(xiàn)信號(hào)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部協(xié)議轉(zhuǎn)換，傳送至本套設(shè)備一級(jí)母鐘后輸出至中央接口層，在GPS原始信號(hào)處理前，接收模塊會(huì)分一路GPS源信號(hào)至輸出接口供其他線(xiàn)路時(shí)鐘信號(hào)作為信號(hào)源。但由于各條線(xiàn)路使用設(shè)備內(nèi)部協(xié)議不同，轉(zhuǎn)換接口也不同，所以在多路共用時(shí)需要經(jīng)過(guò)協(xié)議適配，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試信號(hào)接收功能及下級(jí)時(shí)鐘運(yùn)行情況。

（2）使用一級(jí)母鐘接收協(xié)議適配后的信號(hào)源。在協(xié)議適配的前提下，一級(jí)母鐘可直接接收由GPS接收器發(fā)出的時(shí)鐘信息，時(shí)鐘設(shè)備提供以太及RS422兩種協(xié)議的時(shí)鐘信令，滿(mǎn)足不同設(shè)備的同步需求，由于協(xié)議單一，所有與時(shí)鐘信號(hào)相連的設(shè)備都可接收RS422的信號(hào)。

（3）將GPS信號(hào)分路處理。在GPS信號(hào)接收器接收衛(wèi)星信號(hào)之前采用功分器或分線(xiàn)器將GPS信號(hào)（同軸電纜）進(jìn)行分路處理，接入新線(xiàn)設(shè)備與既有線(xiàn)設(shè)備的GPS接收器，各線(xiàn)路一級(jí)母鐘采用各自時(shí)鐘信號(hào)。但GPS信號(hào)不能直接進(jìn)行分路處理，故此方案現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施難度較大。

結(jié)束語(yǔ)：將GPS信號(hào)在各線(xiàn)路分路處理后接入各自中央時(shí)鐘系統(tǒng)的方案需要考慮協(xié)議適配的問(wèn)題，共用GPS接收器的方案不利于系統(tǒng)異常情況下故障點(diǎn)判斷的精確性，且增加了故障處理的人員投入。解決GPS天線(xiàn)分路的問(wèn)題是方案的關(guān)鍵。在地鐵線(xiàn)網(wǎng)大發(fā)展下，時(shí)鐘信號(hào)多路共用也會(huì)成為解決現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題的有效方案之一。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]崔建樂(lè).《地鐵時(shí)鐘系統(tǒng)淺析》.都市快軌交通.第19卷第1期，2006年2月本文摘自中國(guó)論文網(wǎng)，原文地址：http：//www.xzbu.com/6/view-4563154.htm