地鐵通信時(shí)鐘系統(tǒng)方案解析

摘要：本文通過(guò)針對(duì)軌道交通時(shí)鐘系統(tǒng)，詳細(xì)分析了地鐵通信時(shí)鐘系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則、設(shè)備組成、工作原理及其技術(shù)特點(diǎn)。指出了時(shí)鐘系統(tǒng)對(duì)保證地鐵正常運(yùn)營(yíng)起到了重要作用。

關(guān)鍵詞：軌道交通；時(shí)間系統(tǒng)；設(shè)計(jì)原則；工作原理；標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間

一、概述

通信時(shí)間系統(tǒng)在地鐵系統(tǒng)中占據(jù)著重要位置，通信時(shí)間系統(tǒng)的主要任務(wù)是要為地鐵工作人員以及乘客能夠提供標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間，使全線(xiàn)各機(jī)電系統(tǒng)的定時(shí)設(shè)備與時(shí)間系統(tǒng)同步，從而實(shí)現(xiàn)全線(xiàn)統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，以提高運(yùn)營(yíng)效率和質(zhì)量。

二、設(shè)計(jì)原則

為了取得有效的目的時(shí)鐘系統(tǒng)采取分布式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過(guò)集散式方式來(lái)進(jìn)行控制。一級(jí)母鐘通?？梢詫?duì)二級(jí)母鐘進(jìn)行管理，二級(jí)母鐘則能夠單獨(dú)控制子鐘。通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)最終來(lái)達(dá)到科學(xué)高效的目的；要具有可監(jiān)控性。實(shí)際工作過(guò)程中控制中心的計(jì)算機(jī)應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)實(shí)對(duì)時(shí)間系統(tǒng)的有效監(jiān)測(cè)，為了保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行還需要使得設(shè)備具有集中報(bào)警以及遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)告警功能，這樣在設(shè)備出現(xiàn)故障之后，系統(tǒng)就能夠及時(shí)作出反應(yīng)；要保證系統(tǒng)時(shí)間的精確性及一致性。在實(shí)際工作過(guò)程中為了有效達(dá)到這個(gè)目的，一級(jí)母鐘就需要接受系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，從而產(chǎn)生精確時(shí)間碼。一級(jí)母鐘主要是通過(guò)公共信息網(wǎng)時(shí)間系統(tǒng)時(shí)間接收單元來(lái)進(jìn)行接收的；要保證實(shí)時(shí)通信。實(shí)際工作過(guò)程中保證通信系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有重要意義，為了保證它的實(shí)時(shí)性各個(gè)子系統(tǒng)每隔一段時(shí)間就需要向公用通信傳輸時(shí)間系統(tǒng)服務(wù)器來(lái)進(jìn)行同步，通常情況下間隔時(shí)間是不能夠小于5s。

三、時(shí)間系統(tǒng)工作原理

（一）工作原理

時(shí)間系統(tǒng)由一級(jí)母鐘、網(wǎng)管設(shè)備、二級(jí)母鐘、輸出接口設(shè)備、子鐘等組成。一級(jí)母鐘接收來(lái)自共用信息傳輸網(wǎng)時(shí)間同步系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，一級(jí)母鐘與二級(jí)母鐘利用通信傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通道總線(xiàn)連接，母鐘與子鐘間通過(guò)電纜連接。

在控制中心的弱電綜合機(jī)房?jī)?nèi)安裝一級(jí)母鐘及輸出接口箱等設(shè)備。數(shù)字式日歷子鐘安裝在調(diào)度大廳，數(shù)字式子鐘安裝在弱電綜合機(jī)房、信號(hào)機(jī)房以及其他相關(guān)辦公用房。網(wǎng)管設(shè)備及打印輸出設(shè)備設(shè)于網(wǎng)管室內(nèi)。一級(jí)母鐘通過(guò)以太網(wǎng)（基于NTP協(xié)議）接口接收共用信息傳輸網(wǎng)時(shí)間同步系統(tǒng)的時(shí)間數(shù)據(jù)，用以校準(zhǔn)自身的內(nèi)部時(shí)鐘，與共用信息傳輸網(wǎng)時(shí)間同步系統(tǒng)的基準(zhǔn)時(shí)間保持同步。

在各車(chē)站的弱電綜合機(jī)房?jī)?nèi)安裝二級(jí)母鐘及輸出接口箱等設(shè)備。數(shù)字式日歷子鐘安裝在各車(chē)站的車(chē)控室。數(shù)字式子鐘安裝在弱電綜合機(jī)房、站長(zhǎng)室、收款室、交接班室等。

各車(chē)站站廳公共區(qū)設(shè)數(shù)字式子鐘，安裝于主客服中心內(nèi)，供客服人員及乘客觀(guān)看；站臺(tái)公共區(qū)不設(shè)子鐘，該區(qū)域時(shí)間信息顯示由時(shí)間系統(tǒng)提供。

在停車(chē)場(chǎng)的弱電綜合機(jī)房?jī)?nèi)安裝二級(jí)母鐘及輸出接口箱等設(shè)備。數(shù)字式日歷子鐘安裝在基地綜合樓運(yùn)轉(zhuǎn)室和運(yùn)用聯(lián)合庫(kù)運(yùn)轉(zhuǎn)值班室。數(shù)字式子鐘安裝在弱電綜合機(jī)房、信號(hào)機(jī)房、值班室以及其他相關(guān)辦公用房等。

一級(jí)母鐘將經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的時(shí)間數(shù)據(jù)通過(guò)傳輸系統(tǒng)傳給車(chē)站/停車(chē)場(chǎng)的二級(jí)母鐘，由二級(jí)母鐘按精確的時(shí)鐘信號(hào)指揮子鐘統(tǒng)一顯示標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，為各車(chē)站/停車(chē)場(chǎng)的運(yùn)行管理及各車(chē)站站廳等主要工作場(chǎng)所的工作人員提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息和定時(shí)信號(hào)，為廣大乘客提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。

一級(jí)母鐘與車(chē)站二級(jí)母鐘通過(guò)傳輸系統(tǒng)連接，采用共線(xiàn)傳輸連接，由傳輸系統(tǒng)提供一個(gè)以太網(wǎng)總線(xiàn)通道給時(shí)間系統(tǒng)。

地鐵通信時(shí)鐘系統(tǒng)連線(xiàn)圖

（二）地鐵通信時(shí)鐘系統(tǒng)構(gòu)成及功能說(shuō)明

1、控制中心一級(jí)母鐘。一級(jí)母鐘設(shè)置在控制中心內(nèi)，利用共用信息傳輸網(wǎng)時(shí)間同步系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)進(jìn)行校時(shí)，當(dāng)接收不到來(lái)自其校準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，母鐘利用自身高精度的晶振信號(hào)作為基準(zhǔn)信號(hào)，并進(jìn)行報(bào)警。時(shí)間系統(tǒng)接收來(lái)自共用信息傳輸網(wǎng)時(shí)間同步系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，分別向一級(jí)母鐘的主、備母鐘提供同步時(shí)間源信號(hào)，并通過(guò)利用該信號(hào)自動(dòng)對(duì)時(shí)間系統(tǒng)以NTP方式進(jìn)行校正，使時(shí)間系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)累積誤差運(yùn)行。

一級(jí)母鐘與上層時(shí)間同步系統(tǒng)二級(jí)時(shí)間服務(wù)器的同步周期不大于6分鐘，不小于0.5分鐘。一級(jí)時(shí)間服務(wù)器輸出時(shí)間與GPS時(shí)間的偏差不大于1ms；二級(jí)時(shí)間服務(wù)器輸出時(shí)間與一級(jí)時(shí)間服務(wù)器的輸出時(shí)間之間的精度不大于5ms；一級(jí)母鐘輸出時(shí)間與二級(jí)時(shí)間服務(wù)器的輸出時(shí)間之間的精度不大于20ms。一級(jí)母鐘的主備信號(hào)處理單元是整個(gè)時(shí)間系統(tǒng)的中樞部分，其工作的穩(wěn)定性很大程度上決定了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，因此將其設(shè)計(jì)為主、備機(jī)配置的雙機(jī)系統(tǒng)模式。主、備機(jī)具有自檢和互檢功能，并且主、備機(jī)之間可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或手動(dòng)切換。

一級(jí)母鐘具有萬(wàn)年歷功能，能夠顯示年、月、日、星期、時(shí)、分、秒等全時(shí)標(biāo)時(shí)間信息，可通過(guò)設(shè)置在帶鎖前面板上的鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間的統(tǒng)一調(diào)整。一級(jí)母鐘接收共用信息傳輸網(wǎng)時(shí)間同步系統(tǒng)的時(shí)間信號(hào)作為外部時(shí)鐘源，當(dāng)外部時(shí)鐘源發(fā)生故障或時(shí)間信號(hào)中斷時(shí)，一級(jí)母鐘確認(rèn)后立即進(jìn)入“自由運(yùn)行”模式，判斷外部時(shí)鐘源失效的過(guò)程不超過(guò)5秒鐘，處于自由運(yùn)行模式時(shí)，一級(jí)母鐘根據(jù)最后收到的共用信息傳輸網(wǎng)時(shí)間同步系統(tǒng)信號(hào)來(lái)生成時(shí)間信息為參照時(shí)間。在外部信號(hào)中斷期間，一級(jí)母鐘繼續(xù)獨(dú)立工作，采用自身產(chǎn)生的時(shí)間信號(hào)作為時(shí)間基準(zhǔn)，以“獨(dú)立運(yùn)行”模式運(yùn)行，使其本身及附屬系統(tǒng)保持連續(xù)性，并同時(shí)向時(shí)間系統(tǒng)維護(hù)終端及控制中心集中告警發(fā)出告警。一級(jí)母鐘具有統(tǒng)一調(diào)整起始時(shí)間、變更時(shí)鐘快慢的功能。一級(jí)母鐘通過(guò)分路輸出接口箱采用MODBUS TCP/IP 10/100Mbps RJ45接口與傳輸系統(tǒng)相連接，通過(guò)傳輸系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)通道向設(shè)置于各車(chē)站的二級(jí)母鐘發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，統(tǒng)一校準(zhǔn)各個(gè)二級(jí)母鐘，并向控制中心大樓內(nèi)有關(guān)處所的子鐘提供時(shí)間信號(hào)。當(dāng)二級(jí)母鐘、子鐘或傳輸通道出現(xiàn)故障時(shí)，能立即向時(shí)間系統(tǒng)維護(hù)終端及控制中心集中告警發(fā)出告警。

一級(jí)母鐘同時(shí)通過(guò)傳輸系統(tǒng)提供的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通道經(jīng)由分路輸出接口箱接收控制中心內(nèi)子鐘和各車(chē)站二級(jí)母鐘回送的自身和二級(jí)母鐘所屬子鐘的運(yùn)行狀態(tài)信息。一級(jí)母鐘通過(guò)1路標(biāo)準(zhǔn)的RS232/422接口與設(shè)在控制中心的監(jiān)控終端相連，以實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間系統(tǒng)主要設(shè)備和部件的監(jiān)控。一級(jí)母鐘通過(guò)對(duì)主、備母鐘工作狀態(tài)的循環(huán)自檢和互檢，在發(fā)現(xiàn)故障時(shí)能夠立即實(shí)現(xiàn)母鐘主、備機(jī)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，平常主、備母鐘也可以手動(dòng)轉(zhuǎn)換。

2、車(chē)站二級(jí)母鐘。二級(jí)母鐘設(shè)置在各車(chē)站、停車(chē)場(chǎng)的通信設(shè)備室內(nèi)，為了保證系統(tǒng)的可靠性，二級(jí)母鐘設(shè)置為雙機(jī)熱備份模式，在正常情況下，主機(jī)工作，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)換到備用機(jī)上工作，提高了系統(tǒng)的可靠性。

各車(chē)站、停車(chē)場(chǎng)的二級(jí)母鐘在正常條件下，接收一級(jí)母鐘經(jīng)傳輸系統(tǒng)發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，消除累計(jì)誤差，與一級(jí)母鐘保持同步，并向本車(chē)站、停車(chē)場(chǎng)所有子鐘發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，同時(shí)把自己區(qū)域內(nèi)各子鐘的時(shí)間及運(yùn)行狀態(tài)碼傳送回一級(jí)母鐘。當(dāng)一級(jí)母鐘或傳輸通道出現(xiàn)故障時(shí)，二級(jí)母鐘自動(dòng)報(bào)警并用自身晶振發(fā)送時(shí)間信號(hào)給子鐘。二級(jí)母鐘輸出時(shí)間與一級(jí)母鐘輸出時(shí)間之間的精度，不大于20ms。

二級(jí)母鐘有數(shù)字顯示板，顯示板上可顯示年、月、日、星期、時(shí)、分、秒時(shí)間信息。二級(jí)母鐘的主、備母鐘及電源模塊具有熱備份功能。二級(jí)母鐘通過(guò)10/100M以太網(wǎng)接口每秒一次接收一級(jí)母鐘發(fā)送的時(shí)間信號(hào)，一級(jí)母鐘從每秒的零毫秒時(shí)刻開(kāi)始連續(xù)發(fā)送21個(gè)含有年、月、日、星期、時(shí)、分、秒的時(shí)間字符，并且包含起始位、結(jié)束位、校驗(yàn)位、共用信息傳輸網(wǎng)時(shí)間同步系統(tǒng)校時(shí)等字符信息。二級(jí)母鐘在接收到結(jié)束符后可直接用接收到的時(shí)間信息來(lái)替換自身設(shè)備的毫秒計(jì)時(shí)；然后再依次校準(zhǔn)分、時(shí)、日、月、年、星期等計(jì)時(shí)單元。

二級(jí)母鐘具有獨(dú)立的高穩(wěn)定晶振，一級(jí)母鐘對(duì)二級(jí)母鐘是校對(duì)的關(guān)系，而不是絕對(duì)的指揮關(guān)系，當(dāng)一級(jí)母鐘或數(shù)據(jù)傳輸通道出現(xiàn)故障時(shí)，以“獨(dú)立運(yùn)行”模式運(yùn)行，并使其本身及其附屬系統(tǒng)保持連續(xù)性，二級(jí)母鐘將依靠自身產(chǎn)生的時(shí)間信號(hào)獨(dú)立工作并指子鐘運(yùn)行，并在本地發(fā)出聲光報(bào)警同時(shí)通過(guò)一級(jí)母鐘向時(shí)鐘系統(tǒng)維護(hù)終端發(fā)出告警。一級(jí)母鐘信號(hào)恢復(fù)，二級(jí)母鐘重新與之同步，必要時(shí)進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)，并發(fā)布修正的時(shí)間數(shù)據(jù)。自動(dòng)校準(zhǔn)在5秒鐘之內(nèi)完成。二級(jí)母鐘完成自動(dòng)校準(zhǔn)后，在下一個(gè)“周期”內(nèi)完成對(duì)相應(yīng)輸出的校準(zhǔn)。

二級(jí)母鐘設(shè)置數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)傳輸接口，通過(guò)RS232接口可接入移動(dòng)網(wǎng)管設(shè)備，在各個(gè)車(chē)站實(shí)現(xiàn)對(duì)本站設(shè)備的監(jiān)測(cè)。二級(jí)母鐘具有日期、時(shí)間顯示功能，時(shí)間顯示器以年、月、日、星期、時(shí)、分、秒格式顯示。時(shí)間顯示器平常顯示日歷和時(shí)間，需要時(shí)也可作為檢測(cè)窗口使用，用戶(hù)可以通過(guò)切換按鍵很方便的順序查詢(xún)本二級(jí)主備母鐘、接口模塊以及本站所有子鐘的運(yùn)行狀態(tài)。二級(jí)母鐘具備人工調(diào)整功能。在電源故障后重新開(kāi)動(dòng)或系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，可以手工將時(shí)間信息輸入二級(jí)母鐘。二級(jí)母鐘具有子鐘分路輸出接口，通過(guò)0.5平方毫米的超五類(lèi)八芯雙絞線(xiàn)連接本車(chē)站內(nèi)各子鐘。二級(jí)母鐘采用標(biāo)準(zhǔn)RS422接口，采用直接電纜以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式與所在區(qū)域的子鐘相連接。連接子鐘的接口數(shù)量為9路，其接口同時(shí)可接模擬式和數(shù)字式子鐘。二級(jí)母鐘另配有3路NTP接口，提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)給其他系統(tǒng)。

3、子鐘。子鐘為數(shù)字式子鐘，數(shù)字式子鐘從外觀(guān)結(jié)構(gòu)上均為單面型。從顯示內(nèi)容上可分為日歷數(shù)字式子鐘和無(wú)日歷數(shù)字式子鐘。

控制中心、車(chē)站/停車(chē)場(chǎng)的子鐘均通過(guò)RS422接口，采用超五類(lèi)八芯線(xiàn)等直接電纜以共線(xiàn)或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式與一級(jí)母鐘或本站二級(jí)母鐘相連，接收一級(jí)母鐘或二級(jí)母鐘發(fā)送的同步時(shí)間信號(hào)，對(duì)自身的內(nèi)部時(shí)鐘進(jìn)行校準(zhǔn)，向工作人員及乘客直接指示時(shí)間信息。子鐘在接收到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)后，向所屬一級(jí)母鐘或二級(jí)母鐘回送自身的工作狀態(tài)。

子鐘接收來(lái)自一級(jí)母鐘或二級(jí)母鐘的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)精度進(jìn)行校準(zhǔn)，顯示統(tǒng)一的時(shí)間。車(chē)站輸出接口設(shè)備其顯示時(shí)間與車(chē)站二級(jí)母鐘輸出時(shí)間之間的精度要求不大于20ms。當(dāng)子鐘從一級(jí)母鐘或本地二級(jí)母鐘接收到有效控制信號(hào)時(shí)，其與一級(jí)母鐘或二級(jí)母鐘的時(shí)間誤差不超過(guò)10毫秒。子鐘均具有獨(dú)立的計(jì)時(shí)功能，用于跟蹤一級(jí)母鐘或二級(jí)母鐘工作，當(dāng)一級(jí)母鐘或二級(jí)母鐘出現(xiàn)故障或因其它原因，接收不到同步時(shí)間信號(hào)時(shí)，子鐘仍能依靠自身晶振工作，并通過(guò)RS422接口向一級(jí)母鐘或二級(jí)母鐘發(fā)送告警信息。子鐘具有記憶功能，內(nèi)置實(shí)時(shí)時(shí)鐘集成電路和可充電電池，停電后可繼續(xù)保持實(shí)時(shí)時(shí)間數(shù)據(jù)十年，恢復(fù)用電后數(shù)字式子鐘自動(dòng)刷新和顯示正確時(shí)間。子鐘物理地址具有靈活的配置功能，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，并在網(wǎng)管設(shè)備上進(jìn)行管理。

4、時(shí)鐘監(jiān)控計(jì)算機(jī)。在控制中心設(shè)置一套時(shí)間系統(tǒng)監(jiān)測(cè)管理PC機(jī)即監(jiān)控終端，用于管理時(shí)間系統(tǒng)設(shè)備。監(jiān)控終端可進(jìn)行系統(tǒng)性能管理、配置管理、故障管理、安全管理?？梢院芊奖愕剡M(jìn)行需要監(jiān)控的二級(jí)母鐘和子鐘數(shù)量的增刪和更改。它通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的RS232/422或以太網(wǎng)接口與一級(jí)母鐘相連，具有集中維護(hù)和自診斷功能。

管理功能，網(wǎng)管設(shè)備終端顯示的操作界面，能以電子地圖形式直觀(guān)地反映網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，反映其物理連接狀態(tài)及各點(diǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并能夠?qū)ο到y(tǒng)子鐘進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的控制。

故障管理功能，系統(tǒng)具有自診斷、故障管理功能，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)系統(tǒng)主要設(shè)備的工作狀態(tài)、故障狀態(tài)，并能打印輸出及存儲(chǔ)記錄。

安全管理功能，為了系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行，時(shí)間系統(tǒng)設(shè)三級(jí)安全管理權(quán)限：管理員級(jí)、操作員級(jí)和用戶(hù)級(jí)，分級(jí)別對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理；能夠保留操作日志；能為全線(xiàn)系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)提供時(shí)間基準(zhǔn)接口及網(wǎng)卡。

四、時(shí)間系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

整個(gè)時(shí)間系統(tǒng)以中心主、備母鐘為核心，通過(guò)傳輸系統(tǒng)的傳輸通道連接各站的二級(jí)母鐘及子鐘，并通過(guò)中心一級(jí)母鐘將各種參數(shù)傳入時(shí)間系統(tǒng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地顯示一級(jí)母鐘、二級(jí)母鐘、子鐘、傳輸通道等設(shè)備各種工作狀態(tài)。中心母鐘本身有高穩(wěn)定的晶振作為時(shí)鐘源，同時(shí)時(shí)間系統(tǒng)通過(guò)采集共用信息傳輸網(wǎng)時(shí)間同步系統(tǒng)的時(shí)標(biāo)信號(hào)作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間源，該時(shí)間源實(shí)時(shí)對(duì)母鐘內(nèi)的時(shí)鐘信號(hào)源進(jìn)行校準(zhǔn)。通過(guò)該信號(hào)對(duì)時(shí)間系統(tǒng)進(jìn)行校對(duì)，可以使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)積累誤差運(yùn)行。

為了保證各二級(jí)母鐘及子鐘的準(zhǔn)確性，中心母鐘設(shè)備不斷接收共用信息傳輸網(wǎng)時(shí)間同步系統(tǒng)時(shí)鐘源發(fā)送的時(shí)間碼及其相關(guān)代碼，并對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷這些數(shù)據(jù)是否真實(shí)可靠。如果數(shù)據(jù)可靠即對(duì)自身母鐘進(jìn)行校對(duì)。如果數(shù)據(jù)庫(kù)不可靠便放棄，下次繼續(xù)接收。中心母鐘給二級(jí)母鐘發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間采用廣播式發(fā)送對(duì)各站二級(jí)母鐘和子鐘的工作狀態(tài)參數(shù)采用輪詢(xún)的方式查詢(xún)，實(shí)時(shí)查詢(xún)整個(gè)系統(tǒng)工作狀態(tài)，并通過(guò)監(jiān)控計(jì)算機(jī)反映出來(lái)，用戶(hù)對(duì)時(shí)間系統(tǒng)的管理實(shí)現(xiàn)快捷、方便、直觀(guān)。

各車(chē)站/停車(chē)場(chǎng)以二級(jí)母鐘為中心，二級(jí)母鐘經(jīng)由超五類(lèi)八芯線(xiàn)直接與附屬各子鐘連接，二級(jí)母鐘將中心一級(jí)母鐘發(fā)來(lái)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)同步發(fā)送給附屬子鐘，對(duì)子鐘進(jìn)行實(shí)時(shí)校時(shí)，同時(shí)負(fù)責(zé)收集匯聚本站內(nèi)子鐘的運(yùn)行狀態(tài)信息，通過(guò)傳輸系統(tǒng)通道將這些信息送回中心母鐘進(jìn)行處理。

為了保證時(shí)間系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)參數(shù)的準(zhǔn)確、快速和實(shí)時(shí)，整個(gè)時(shí)間系統(tǒng)的傳輸通道采用以太網(wǎng)接口和標(biāo)準(zhǔn)的RS422接口方式通訊，允許時(shí)間系統(tǒng)內(nèi)二級(jí)母鐘及子鐘工作在總線(xiàn)方式或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式。

中心母鐘的主、備兩個(gè)母鐘組成雙重?zé)醾浞輽C(jī)制、兩個(gè)母鐘可以互相自動(dòng)切換，如果主母鐘出現(xiàn)故障，立即自動(dòng)切換到備母鐘，備母鐘全面代替主母鐘工作。主母鐘恢復(fù)正常，備母鐘立即切換到主母鐘，從而確保系統(tǒng)的安全不間斷運(yùn)行。母鐘顯示板上可顯示年、月、日、時(shí)、分、秒時(shí)間信息。

中心母鐘通過(guò)以太網(wǎng)接口輸出時(shí)間碼，給軌道交通各相關(guān)系統(tǒng)提供時(shí)間同步信號(hào)。

中心一級(jí)母鐘接收來(lái)自共用信息傳輸網(wǎng)時(shí)間同步系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)作為同步時(shí)鐘源，接口類(lèi)型是基于NTP協(xié)議的以太網(wǎng)接口，NTP協(xié)議服從共用信息傳輸網(wǎng)時(shí)間同步系統(tǒng)的統(tǒng)一要求，端節(jié)點(diǎn)處接口界面在共用通信傳輸網(wǎng)。時(shí)間系統(tǒng)與外部時(shí)鐘信號(hào)源的校時(shí)誤差小于10毫秒。經(jīng)過(guò)解碼、比對(duì)、處理后通過(guò)10/100M以太網(wǎng)接口向各車(chē)站/停車(chē)場(chǎng)的二級(jí)母鐘發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)。

二級(jí)母鐘接收一級(jí)母鐘標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，隨時(shí)對(duì)自身內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)源進(jìn)行校準(zhǔn)，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)累積誤差運(yùn)行。二級(jí)母鐘不斷接一級(jí)母鐘發(fā)送的時(shí)間碼及其相關(guān)代碼，并對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷這些數(shù)據(jù)是否真實(shí)可靠。如果數(shù)據(jù)可靠即對(duì)母鐘進(jìn)行校對(duì)。如果數(shù)據(jù)不可靠便放棄，繼續(xù)接收。當(dāng)外部信號(hào)中斷或無(wú)效時(shí)，二級(jí)母鐘能轉(zhuǎn)入獨(dú)立工作狀態(tài)，采用自身的高穩(wěn)定晶振產(chǎn)生的時(shí)間信號(hào)作為時(shí)間基準(zhǔn)，以“獨(dú)立運(yùn)行”模式運(yùn)行，使其本身及附屬系統(tǒng)保持連續(xù)性。判斷出外部信號(hào)中斷或無(wú)效時(shí)，二級(jí)母鐘將依靠自身晶振產(chǎn)生的時(shí)間信號(hào)獨(dú)立工作并指揮所轄子鐘運(yùn)行，并在本地發(fā)出聲光報(bào)警同時(shí)通過(guò)一級(jí)母鐘向時(shí)間系統(tǒng)維護(hù)終端發(fā)出告警。一旦外部信號(hào)恢復(fù)，二級(jí)母鐘立即重新與之同步，必要時(shí)進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)，并發(fā)布修正的時(shí)間數(shù)據(jù)。自動(dòng)校準(zhǔn)在5秒鐘之內(nèi)完成。二級(jí)母鐘完成自動(dòng)校準(zhǔn)后，在下一個(gè)“周期”內(nèi)完成對(duì)相應(yīng)輸出的校準(zhǔn)。二級(jí)母鐘通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的10/100M以太網(wǎng)接口接收一級(jí)母鐘發(fā)送的時(shí)間信號(hào)。一級(jí)母鐘從每秒的零毫秒時(shí)刻開(kāi)始連續(xù)發(fā)送21個(gè)含有年、月、日、星期、時(shí)、分、秒的時(shí)間字符，并且包含起始位、結(jié)束位、校驗(yàn)位、共用信息傳輸網(wǎng)時(shí)間同步系統(tǒng)信號(hào)校時(shí)等字符信息。二級(jí)母鐘在接收到結(jié)束符后可直接用接收到的時(shí)間信息來(lái)替換自身設(shè)備的毫秒計(jì)時(shí)；然后再依次校準(zhǔn)分、時(shí)、日、月、年、星期等計(jì)時(shí)單元。

當(dāng)外部時(shí)標(biāo)校時(shí)信號(hào)中斷或無(wú)效時(shí)，二級(jí)母鐘利用自身的高穩(wěn)定度晶振產(chǎn)生的時(shí)間信號(hào)仍可向數(shù)字子鐘及其他需要同步時(shí)間信號(hào)的系統(tǒng)發(fā)送校時(shí)信號(hào)，確保各設(shè)備和系統(tǒng)時(shí)間嚴(yán)格同步，并且檢測(cè)單元能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)出來(lái)，以醒目的方式向系統(tǒng)的操作人員告警提示。

時(shí)間系統(tǒng)的二級(jí)母鐘采用兩個(gè)時(shí)鐘頻率發(fā)生器（雙主機(jī)時(shí)鐘裝置），其中一個(gè)作為系統(tǒng)校時(shí)信號(hào)的主要內(nèi)部時(shí)鐘源，另一個(gè)作為時(shí)間系統(tǒng)的熱備份，以備緊急故障時(shí)自動(dòng)啟用。母鐘顯示板上可顯示年、月、日、時(shí)、分、秒時(shí)間信息。

系統(tǒng)具備自檢功能，能定時(shí)自動(dòng)檢測(cè)整個(gè)系統(tǒng)的工作狀況，包括外部信號(hào)接收單元、一級(jí)母鐘、二級(jí)母鐘、監(jiān)控終端、子鐘、通訊線(xiàn)路工作狀態(tài)等，發(fā)出檢測(cè)信號(hào)對(duì)子鐘及通訊線(xiàn)路進(jìn)行檢測(cè)，并能在監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)終端上直觀(guān)顯示出故障部件的位置、內(nèi)容、時(shí)間，且顯示記錄故障和打印輸出，極大方便系統(tǒng)維護(hù)人員維護(hù)和修理。信號(hào)發(fā)送是實(shí)時(shí)的，發(fā)送頻率可由軟件進(jìn)行設(shè)定。時(shí)間系統(tǒng)系統(tǒng)還具備內(nèi)置校驗(yàn)系統(tǒng)，可根據(jù)用戶(hù)要求實(shí)施定時(shí)自動(dòng)校驗(yàn)，配合時(shí)間補(bǔ)償功能，不斷修正補(bǔ)償量以消除系統(tǒng)微小的時(shí)鐘漂移。

本時(shí)間系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期無(wú)故障地連續(xù)不間斷工作。時(shí)間系統(tǒng)的使用壽命20年；平均無(wú)故障時(shí)間60000小時(shí)；平均故障修復(fù)時(shí)間小于1.5小時(shí)。

五、總結(jié)

地鐵通信時(shí)間系統(tǒng)是軌道交通運(yùn)行的重要組成部分，為地鐵工作人員和廣大乘客提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，并為其他各有關(guān)系統(tǒng)提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，使各系統(tǒng)的定時(shí)設(shè)備于本系統(tǒng)同步，從而實(shí)現(xiàn)地鐵全線(xiàn)統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。時(shí)間系統(tǒng)的設(shè)置對(duì)保證地鐵正常運(yùn)營(yíng)起到了重要作用。

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