地鐵通信時鐘系統方案分析

劉志紅

(中鐵一局集團電務工程有限公司，陜西 西安 710054)

地鐵通信時鐘系統方案分析

劉志紅

(中鐵一局集團電務工程有限公司，陜西 西安 710054)

針對地鐵時鐘傳輸系統，介紹了其系統設計原則和系統方案設計、系統工作原理和設備構成，敘述了其系統功能，并指出系統對地鐵運營的重要性。

地鐵；時鐘系統；方案設計；工作原理

1 概述

地鐵時間系統是軌道交通運行的重要組成部分之一，其主要作用是為地鐵工作人員和乘客提供統一的標準時間，并為其他各有關系統如通信系統、信號系統等提供統一的標準時間信號，使各系統的定時設備與本系統同步，從而實現地鐵全線統一的時間標準。時間系統的設置對保證地鐵運行計時準確、提高運營服務質量起到了重要的作用。

2 系統設計思想

2.1 設計原則

系統具備可監控性，通過設置在控制中心的監控計算機能夠實時監測時間系統主要設備的運行狀態及故障狀態，并具有集中告警和遠程聯網告警功能，可滿足每天24 h不間斷連續運行。

系統采用分布式結構，由一級母鐘、二級母鐘、監控設備、子鐘、防雷保護器及傳輸通道等組成。通過計算機進行集散式控制。二級母鐘獨立于一級母鐘，可單獨控制子鐘，一級母鐘可對二級母鐘進行管理監控。

一級母鐘通過公共信息網時間系統時間信號接收單元接收來自公共信息網時間系統的標準時間信號，產生精確時間碼。從而保證整個系統時間的精確性和一致性。接口類型是基于NTP協議RJ45以太網接口。

系統接口界面在共用通信傳輸網的EDF配線架。通信各子系統每隔一段時間主動申請與共用通信傳輸網時間系統服務器同步，同步間隔時間不小于5 s。全線各車站/車輛段/停車場至OCC之間需要提供一個以太網總線通道給時間系統，接口類型為10/100M自適應接口。

2.2 系統方案設計

時間系統由一級母鐘、輸出接口箱(增加基于NTP的以太網接口以使一級母鐘接收來自上層網時間同步系統的標準時間信號、發送標準時間信號至各新設二級母鐘)、監控設備、二級母鐘、輸出接口箱、子鐘等組成。一級母鐘與二級母鐘間利用傳輸通道總線連接，二級母鐘與子鐘間通過電纜連接。

二級母鐘及輸出接口箱等設備安裝在各車站的通信設備機房內，各車站車控室安裝數字式日歷子鐘、辦公室安裝單面指針式子鐘，站臺、站廳公共區安裝雙面指針式子鐘。

中心一級母鐘設在控制中心中央設備室，能接收共用通信傳輸網時鐘系統的標準時間信息；各車站的通信設備室設置二級母鐘設備。二級母鐘通過傳輸系統數據通道接收一級母鐘發送的標準的時間信息，使二級母鐘與一級母鐘保持同步，并產生輸出時間驅動信息，用于驅動車站的所有子鐘。二級母鐘通過以太網傳輸通道向中心一級母鐘回饋各車站時間系統設備的網管信息。

控制中心維護終端用來監控時鐘系統，實時監測時鐘系統設備的運行狀態。系統出現故障時，監控終端能夠進行聲音報警，指示故障部位。

3 系統工作原理

3.1 工作原理

時間系統采用控制中心與車站兩級組網方式。主要由中心一級母鐘、車站二級母鐘、子鐘、信號輸出接口及系統網管設備(維護管理終端)組成。

一級母鐘設于控制中心中央設備室，其中高穩晶振工作鐘采用主備用方式，主備工作鐘能自動和手動倒換且可人工調整時間。

二級母鐘設于各車站通信設備室內，二級母鐘采用一主一備工作方式，接收一級母鐘的校時信號，并向子鐘發送標準時間信號校準子鐘。

子鐘設于各車站的站臺、站廳等公共區域；車站控制室、弱電綜合機房、客服中心、票務室、站長室、站臺值班室、變電所值班室、多功能隊伍辦公室及其他與行車有關的處所。

時間系統網管設備設于OCC(運營維護中心)網管室，用于管理時間系統，實時監測一級母鐘、二級母鐘及子鐘的工作狀態，當某個時鐘設備產生故障時，一級母鐘、二級母鐘可實時將告警信號發送到控制中心時鐘系統網管設備。

圖1 時間系統工作原理結構圖

3.2 設備構成

3.2.1 控制中心設備構成

控制中心的時鐘設備包括設于通信機房的一級母鐘、網管設備、控制中心的數顯式子鐘組成。其基于NTP協議的以太網口輸出設備，接收上層網的標準時間信號作為時間基準，一級母鐘與二級母鐘的通信通道為10M/100M以太網口，母鐘設備校時基于標準NTP協議，時鐘設備網管協議基于TCP/IP協議，增強校時的準確性和網絡監控的實時性，見圖2。

圖2 控制中心設備構成圖

3.2.2 車站設備構成

在每個車站通信設備室設置1臺二級母鐘。數字式日歷子鐘安裝在各車站的車控室，單面指針式子鐘安裝在站長室、變電所值班室、弱電綜合機房、票務室、站臺值班室等辦公室，在站臺、站廳等公共區域設雙面指針式子鐘。數字式日歷子鐘尺寸為640×300×70mm，時、分、秒字高為 0.99 m，年、月、日字高為0.594m；在辦公室設置單面指針式子鐘為Φ330mm，時、分針顯示；公共區域雙面指針式子鐘尺寸為Φ600×220mm，時分針顯示，鐘面內照明。車站時鐘設備構成見圖3。

圖3 車站設備構成圖

4 系統功能

4.1 一級母鐘功能

一級母鐘設置在控制中心內。一級母鐘的主備信號處理單元是整個時間系統的中樞部分，其工作的穩定性很大程度上決定了整個系統的可靠性，因此將其設計為主、備機配置的雙機系統模式，主、備機具有自檢和互檢功能，并且主、備機之間可實現自動或手動切換。一級母鐘的輸出為數字信號，符合行業標準及國際電信聯盟(ITU)相關規范。

4.2 二級母鐘功能

二級母鐘機設置在各車站/車輛段/停車場的通信設備室內。為了保證系統的可靠性，二級母鐘設置為雙機熱備份模式。在正常情況下，主機工作，當出現故障時，自動轉換到備用機上工作，提高了系統的可靠性。

4.3 子鐘功能

控制中心、車站/車輛段/停車場的子鐘均通過RS422接口，采用超五類八芯線等直接電纜以共線或點對點的方式與一級母鐘或本站二級母鐘相連，接收一級母鐘或二級母鐘發送的同步時間信號，對自身的內部時鐘進行校準，向工作人員及乘客直接指示時間信息。子鐘在接收到標準時間信號后，向所屬一級母鐘或二級母鐘回送自身的工作狀態。

子鐘不直接接入車站電源系統均由一級母鐘或二級母鐘采用點對點的方式提供220 V交流電源。各子鐘通過點亮時鐘面板上的LED指示燈，表示接收到正確的控制數據，并已與一級母鐘/二級母鐘同步。

當子鐘從一級母鐘或本地二級母鐘接收到有效控制信號時，其與一級母鐘或二級母鐘的時間誤差不超過10ms。

所有子鐘均具有獨立的計時功能，平時跟蹤一級母鐘或二級母鐘工作。當一級母鐘或二級母鐘出現故障或因其他原因，接收不到同步時間信號時，子鐘仍能依靠自身晶振工作，并通過RS422接口向一級母鐘或二級母鐘發送告警信息。

5 總結

時鐘子系統作為地鐵通信系統的組成部分，在地鐵運營過程中為工作人員、乘客及全線其他系統(如信號系統等)提供統一的時間標準，對于列車的安全、正點、高效運營提供可靠保障。

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Thesubway communication clock system schemeanalysis

Liu Zhihong

In the subway clock transmission system,introduces the system design principle and system design,system working principle and equipmentstructure,describes the system function,and thatsystem to the importanceofmetro operation.

the subway;The clock system;Design;Working principle

U 231+.7

A

1000-8136(2011)29-0153-02