地鐵通信時鐘系統(tǒng)淺析和管理

李文彬 張寶林 廖謹宇

摘要：時鐘系統(tǒng)是城市地鐵弱電系統(tǒng)的重要組成子系統(tǒng)之一，時鐘系統(tǒng)的運行精準度一定程度上會影響了軌道交通運營質(zhì)量，地鐵通信系統(tǒng)的正常運營離不開一套準確、可靠的時鐘系統(tǒng)。本文首先對地鐵時鐘系統(tǒng)的主要功能進行了概述，再詳細介紹了時鐘系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，并結(jié)合日常工作分析了設(shè)備維護的重點內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：地鐵 時鐘 淺析 維護

中圖分類號：U231.9 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）07-0022-02

1 系統(tǒng)概述

時鐘系統(tǒng)是城市地鐵弱電系統(tǒng)的重要組成子系統(tǒng)之一，其基本作用不僅是為OCC調(diào)度人員、車站人員、維保人員以及辦公人員提供統(tǒng)一的標準時間，同時也為其他子系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時鐘信號，比如信號、通信、AFC、ISCS及ACS等專業(yè)系統(tǒng)。因此，時鐘系統(tǒng)的運行精準度一定程度上會影響了軌道交通運營質(zhì)量，而配備穩(wěn)定的時鐘源也一定程度上提高了管理水平，進而保證了整個地鐵交通系統(tǒng)的高效運營。

2 地鐵通信時鐘系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)

2.1 系統(tǒng)特點

時鐘系統(tǒng)若要滿足實際使用需求則要具備優(yōu)良的系統(tǒng)功能，具有特點如下：

（1）可管理性：時鐘系統(tǒng)的一級、二級母鐘均可在管理界面上實現(xiàn)點對點監(jiān)控，若發(fā)現(xiàn)故障則網(wǎng)管能實現(xiàn)自動恢復(fù)和報警功能，提示維護人員及時進行響應(yīng)處置。例如：一級母鐘配置的主、備母鐘之間可以互相監(jiān)督狀態(tài)，在主用母鐘發(fā)生故障時可以自動切換。（2）可擴展性：系統(tǒng)在前期建設(shè)中需要考慮后續(xù)線路或其他子系統(tǒng)的接入，系統(tǒng)硬件只需要通過增加簡單的模塊單元即可實現(xiàn)有效的擴容，如增加422或NTP服務(wù)器。（3）易維護性：系統(tǒng)在設(shè)計時對關(guān)鍵部位設(shè)置維護和檢測點，故障發(fā)生時能夠及時準確地上報故障信息和位置；一級、二級目中的控制面板及外圍辦卡均支持熱拔插功能，系統(tǒng)在線維護工作趨于簡單化，對一般故障可以隨時進行處理。（4）適應(yīng)性：信息技術(shù)的不斷發(fā)展，使得時鐘信號的承載網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了一定的變化，時鐘系統(tǒng)因具有較強的適應(yīng)性而支持采用多種傳輸方式承載時鐘信號業(yè)務(wù)，比如SDH、ATM、OTN或者最原始的PCM業(yè)務(wù)都可以。（5）時鐘準確性：時鐘系統(tǒng)一級母鐘與外部時標信號同步誤差小于10ms。同時，二級與一級母鐘之間的同步誤差更是小于1ms，而子鐘與一級母鐘或二級母鐘的同步誤差小于10ms。（6）高可靠性：對于地鐵來說，時鐘系統(tǒng)要求長時間可靠穩(wěn)定地輸出時間信號。時鐘系統(tǒng)中設(shè)置的一級、二級母鐘及子鐘的MTBF指標一般均為80000小時以上，能夠24小時內(nèi)連續(xù)運行。

2.2 系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)

時鐘系統(tǒng)設(shè)備主要包含兩部分：中心、車站及場段時鐘系統(tǒng)。中心時鐘系統(tǒng)包含一級母鐘、外部標準時間信號接收設(shè)備、中心接口單元、子鐘和網(wǎng)管終端等。車站及場段時鐘系統(tǒng)則只包含二級母鐘、子鐘。

對于中心時鐘系統(tǒng)來說，，它收來自GPS/北斗接收裝置解碼的標準時間信號，也就作為了既有時鐘系統(tǒng)的標準外部時鐘源信號。OCC一級母鐘通過傳輸系統(tǒng)的PCM低速通道與各站、車輛段、停車場的二級母鐘通訊，接口方式普遍采用標準 RS422；另外，OCC還采用了以太網(wǎng)和RS422兩種接口方式為其它地鐵專業(yè)系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時間信號，使其核心設(shè)備與時鐘系統(tǒng)同步，從而實現(xiàn)地鐵全線執(zhí)行統(tǒng)一的時間標準。

車站及場段時鐘系統(tǒng)主要僅設(shè)置有二級母鐘和子鐘，其中二級母鐘均設(shè)于各車站、車輛段、停車場的通信設(shè)備房內(nèi)。通過數(shù)據(jù)光纖傳輸系統(tǒng)接收中心一級母鐘發(fā)出的標準時間信號，使得二級母鐘與中心一級母鐘隨時保持同步，并輸出422時間驅(qū)動信號，用于驅(qū)動本站所有的模擬、數(shù)字子鐘正確運行。

2.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和原理

目前成都地鐵1、2、3、4號線時鐘系統(tǒng)采用星型分布式結(jié)構(gòu)（點對多點方式），由一級母鐘、二級母鐘、子鐘及傳輸通道等組成，通過計算機進行集散式控制，保證了二級母鐘獨立于中心一級母鐘，網(wǎng)管則可單獨控制子鐘，而一級母鐘可對二級母鐘進行管理監(jiān)控。

時鐘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.4 時鐘系統(tǒng)具體工作原理

（1）中心母鐘收到GPS/北斗接收裝置解碼的標準時間信號后，采用廣播的方式發(fā)送標準時間給各二級母鐘，該方式一次發(fā)送即可到達所有二級母鐘。中心母鐘如果要了解二級母鐘的時間工作狀態(tài)，首先需要采用輪詢方式發(fā)送地址信息集，二級母鐘判斷收到的地址信息屬于自己時再發(fā)信息給母鐘。

（2）網(wǎng)管可監(jiān)控性是通過設(shè)置在控制中心的監(jiān)控計算機實現(xiàn)的，其實時監(jiān)測時鐘系統(tǒng)主要設(shè)備的運行狀態(tài)及故障狀態(tài)，并能接入集中告警和遠程聯(lián)網(wǎng)告警功能。在接入傳輸系統(tǒng)設(shè)備后，時鐘系統(tǒng)能夠運行正常，也即：二級母鐘能夠正確接收母鐘信息（表現(xiàn)為一級母鐘、二級母鐘的時間保持同步）；母鐘能夠接收到各二級母鐘的響應(yīng)信號（一級母鐘可查詢到二級母鐘的狀態(tài)）。

此外，為提高系統(tǒng)的可靠性，時鐘系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，實施隔離技術(shù)、掉電保護、軟件自診斷措施等，軟硬件設(shè)計采用較大的硬件冗余度。

3 時鐘系統(tǒng)的管理工作

根據(jù)當前地鐵通信維護經(jīng)驗和故障記錄來看，時鐘系統(tǒng)的故障率非常低。因此，時鐘系統(tǒng)的維護工作相對其他系統(tǒng)來說并不繁雜，而如何提升未來故障高發(fā)時的處置能力是當前需要做好工作之一。在日常工作中，基層班組可充分利用既有閑置的設(shè)備資源，通過組織各類時鐘系統(tǒng)比武方式來深入學習其工作原理和基本特點，以期從內(nèi)部開始逐步認識系統(tǒng)設(shè)備的細節(jié)，進而掌握維保工作的主動性。另外，從技術(shù)發(fā)展的角度來看待維護性工作，就必須要弄清NTP和422方式的優(yōu)缺點，進而在系統(tǒng)設(shè)計階段梳理未來的運維需求，選擇可靠性、便捷性更強的系統(tǒng)建設(shè)方案。

4 結(jié)語

時鐘系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)雖然相對簡單，但是其在地鐵系統(tǒng)中扮演的角色卻十分重要。通過為地鐵相關(guān)工作人員和普通乘客提供精準的時鐘服務(wù)，進一步提高了地鐵的服務(wù)水平。通信、信號及AFC等諸多子系統(tǒng)都是通過從時鐘系統(tǒng)獲取時鐘源信號，從根本上保證了上述系統(tǒng)每個節(jié)點都有相同的定時標準，也保障了地鐵的安全準點。

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