地鐵時鐘系統故障問題分析及建議

任晨迪

（中鐵電氣化局集團有限公司，北京 100036）

1 系統概述

時鐘系統是地鐵運行的重要組成部分之一，其主要作用是為地鐵控制中心調度員、車站值班員、各部門工作人員及乘客提供統一的標準時間信息，并為本工程其它系統提供統一的時間信號，使各系統與本系統時間同步，從而實現軌道交通全線統一的標準時間。時鐘系統可向多個系統發送標準時間信號，包括地鐵通信系統內部的傳輸系統、無線通信系統、專用電話系統、公務電話系統、閉路電視監視系統（CCTV）、廣播系統等，以及外部其他系統，包括信號系統、電力監控系統(SCADA)、自動售檢票系統(AFC)、火災自動報警系統(FAS)、環境與設備監控系統(BAS)和列車自動控制(ATC)系統等。通過對時鐘系統的設置，可以使地鐵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信號，這對保證地鐵運行計時準確、提高運營效率起到了至關重要的作用。

2 地鐵時鐘系統構成

地鐵時鐘系統一般為兩級組網方式，即控制中心及車站/車輛段的兩級組網，控制中心設備與車輛段、各車站間的信息傳遞由光傳輸系統提供的數據通道實現。以北京地鐵某線為例，時鐘系統由一級母鐘（含信號接收單元、網絡接口箱、RS422 接口箱、NTP 接口箱等）、二級母鐘（含網絡接口箱、RS422 接口箱、NTP 接口箱等）、子鐘、網管設備和傳輸通道五部分組成。

3 系統工作原理

設置在控制中心的一級母鐘接收來自TCC 同步信號的標準時間信號，作為控制中心時鐘系統的主標準時間外部時鐘源信號，中心一級母鐘在控制中心通過傳輸系統，以以太網接口與沿線車輛段（備用控制中心）、各車站、停車場的二級母鐘通訊，發送一級母鐘的標準時間信號，并在控制中心采用以太網接口和RS422 接口兩種接口方式為其它通信各系統提供統一的時間信號，使各子系統設備與時鐘系統同步，從而實現軌道交通全線執行統一的時間標準。

控制中心設備與車輛段（備用控制中心）、各車站、停車場的二級母鐘通過傳輸子系統連接，接口形式采用標準以太網接口（共線）。控制中心的子鐘通過通信電纜（低煙無鹵阻燃超五類屏蔽雙絞線）直接與一級母鐘連接，各車站、停車場、車輛段（備用控制中心）的子鐘通過通信電纜（低煙無鹵阻燃超五類屏蔽雙絞線）連接至各自的二級母鐘。

一級母鐘定時（每秒或自定時間）向各二級母鐘發送校時信號，并負責向包括控制中心在內的所有子鐘提供標準時間信號。中心一級母鐘通過傳輸子系統將校準標準時間信號傳給各個二級母鐘，再由二級母鐘按標準時間信號指揮子鐘統一顯示標準時間，為各車站運行管理及各車站站廳等主要工作場所的工作人員提供統一標準的時間信息，為廣大乘客提供統一的標準時間，同時為其他各系統提供統一的標準時間信號，使全線其他通信系統與時鐘系統同步，從而實現全線統一的時間標準。

4 地鐵時鐘系統常見故障問題分析及措施

在地鐵運營后，時鐘系統最常見的故障問題是網管系統子鐘告警問題。表現形式分為3 種。

（1）網管告警，子鐘全黑，無時間顯示；當子鐘全黑時，一般為電源問題，需要觀察是否只有單一子鐘黑屏。

①若只有單一子鐘故障則優先檢查故障子鐘端電源線是否鏈接牢固，應保證接口可靠連接、無松動，有金屬線露出部分用絕緣膠布包裹，以免短路。

②若有多個子鐘同時故障則考慮是機房設備端電源線接觸不良，因子鐘多為一路主線路串聯連接，多個子鐘出現電源問題則很有可能為電源線主路出現問題，應優先排查機房端接線，有必要時重新制作接頭，保證在電源分配箱側可靠連接，無松動。若非電源問題，則一般考慮為子鐘內部芯片版損壞，可維修或替換新的芯片。

（2）網管告警，子鐘有時間顯示，但間隔符號閃爍；如果子鐘有時間顯示則說明電源無故障，間隔符號閃爍表明子鐘掉線，與二級母鐘的連接已斷開。可能有如下幾種情況。

①子鐘背部的信號線接線端子掉落。這種情況應重新制作端頭，保證可靠連接無松動。

②信號線收、發線序連接錯誤或者其中某根線松動，應重新制作接線端子，并注意理清信號線的收端及發端，保證子鐘可以接收母鐘信號并將反饋信息送回母鐘。

③受其他設備、線路干擾，或者線路距離過長。這種情況應在子鐘端添加匹配電阻，保證電路穩定。

（3）網管告警，子鐘有時間顯示，時間數字及間隔符號長明不閃爍。若網管系統顯示告警而子鐘終端顯示無異樣，則可能是子鐘編碼有重復，導致子鐘信號掉線進而告警。此時應核查各子鐘編碼，找出重復編碼的子鐘并重新編碼、撥碼，保證每個子鐘都擁有獨立的編碼并與網管系統內錄入一致。應注意的是，子鐘重新撥碼前應提前斷電，以保證子鐘芯片安全。

5 針對時鐘系統常見故障問題的建議

在地鐵運營后，會遇到各種故障問題，而通過對這些已建成線路設備設施的運營使用情況以及故障問題做梳理和總結，可以為今后新工程、新線路的施工建設及管理留下更好的經驗。而對于地鐵通信工程時鐘系統，結合上述常見的故障問題可提出以下幾點建議：

（1）施工方面的建議。

①網線的連接。可以發現大部分故障都源于網線連接，這說明了其在時鐘系統施工過程中的重要性。所以在施工過程中，應采用高品質的網線，避免在施工中網線斷裂。在網線兩頭都要做好標記，黏貼機打標簽，設立臺賬，以便今后的維護。如發現網線的RJ45 接頭上的鎖緊卡扣折斷，應立即更換該水晶頭。有金屬線露出部分用絕緣膠布包裹，以免短路。尤其應注意網線收發的線序，避免接錯位置。

②電源線的連接。電源線線纜連接必須可靠、安全，所有接頭需可靠連接、無松動，有金屬線露出部分用絕緣膠布包裹，以免短路。

③應盡量避免母鐘到子鐘之間線路過長，傳輸距離應小于1000 米。如需要長距離傳輸，應在終端添加匹配電阻以保證線路穩定。

④連線資料的記錄。將所有連線的資料整理成臺賬，清晰地標明每根線的用途及連接方式，以便今后的維護和運營管理。

⑤正確撥碼并標記。在安裝子鐘前可以按車站加數字序號的方式給每一個子鐘做標記、貼標簽，并按照數字序號正確撥碼，保證子鐘按照規劃安裝在指定位置并形成臺賬，方便網管系統監控以及日后的維護和運營。

（2）管理方面的建議。

①針對故障發生較高的問題，可利用魚骨圖，將其進行分類。針對相關問題總結應對措施并吸取相關經驗，在今后的施工中對相關設備的可靠性和功能要求進行合理要求。

②在圖紙會審階段應注意核查施工圖是否合理，例如子鐘距母鐘距離是否過長，從而導致子鐘掉線的問題。如需要長距離傳輸，應在終端添加匹配電阻以保證線路穩定。

③在施工圖圖紙交底時，要對關鍵的施工工藝提出嚴格要求，實行責任制，盡量減少或避免因施工問題造成的故障。

④對于某個施工難度大、技術要求高的工序，應設置質檢員并由有經驗的工人監督指導，便于重點控制施工材料的質量以及操作人員的施工工藝水平。

⑤若發生質量通病現象，應及時歸納總結，找出問題原因。通過會議、演示等形式糾正錯誤，保證今后的施工質量。同時當遇到新工藝、新設備、新技術、新材料時，要及時培訓，確保能滿足工程對工期、質量的要求。

6 結語

時鐘系統雖然是一個小系統，組網結構相對簡單，但是其在地鐵系統中扮演的角色卻十分重要。通過歸納總結時鐘系統常見的故障問題，并分析給出應對措施和建議，提前做好預防準備，使時鐘系統可以達到穩定可靠的性能，更好的為工作人員及乘客提供精準的時間服務，進一步提高城市地鐵的服務水平。