鐵路時(shí)間同步網(wǎng)概述

曲 博

（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院，北京 100073）

隨著中國(guó)鐵路速度的不斷提高和鐵路跨線跨區(qū)行駛，時(shí)間的統(tǒng)一越來越重要，建設(shè)時(shí)間同步網(wǎng)非常必要。鐵路時(shí)間同步網(wǎng)為鐵路運(yùn)輸各業(yè)務(wù)時(shí)鐘系統(tǒng)提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，使各系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)備與本系統(tǒng)同步，保證鐵路各系統(tǒng)運(yùn)行計(jì)時(shí)準(zhǔn)確。同時(shí)為鐵路調(diào)度員、車站值班員、與行車相關(guān)的各部門工作人員和車站乘客提供統(tǒng)一基準(zhǔn)時(shí)間信息。

1 鐵路時(shí)間同步網(wǎng)的系統(tǒng)構(gòu)成

鐵路時(shí)間同步網(wǎng)由地面時(shí)間同步網(wǎng)和移動(dòng)列車內(nèi)時(shí)間同步網(wǎng)兩部分組成。其中地面時(shí)間同步網(wǎng)按三級(jí)結(jié)構(gòu)組成，一級(jí)時(shí)間同步節(jié)點(diǎn)設(shè)置在鐵道部調(diào)度中心，二級(jí)時(shí)間同步節(jié)點(diǎn)設(shè)置在各鐵路局調(diào)度所/客專調(diào)度所，三級(jí)時(shí)間同步節(jié)點(diǎn)設(shè)置在站、段、所。移動(dòng)列車時(shí)間同步節(jié)點(diǎn)設(shè)置在列車內(nèi)。

鐵路時(shí)間同步網(wǎng)主要由衛(wèi)星接收設(shè)備、母鐘設(shè)備、時(shí)間顯示設(shè)備、設(shè)備網(wǎng)管和傳輸通道組成。鐵路時(shí)間同步網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

2 鐵路時(shí)間同步網(wǎng)的系統(tǒng)功能

時(shí)間同步網(wǎng)具備時(shí)間輸入、時(shí)間輸出、時(shí)間調(diào)控、設(shè)備校時(shí)和監(jiān)控管理等基本功能，可以通過NTP、IRIG-B、1PPS等方式獲取時(shí)間，也可以配備GPS接收機(jī)或其他衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)獲取時(shí)間，通過人工或自動(dòng)進(jìn)行多時(shí)間源輸入處理，正確判斷和選擇可用時(shí)間源，能進(jìn)行時(shí)延補(bǔ)償。

時(shí)間同步網(wǎng)設(shè)備配備晶體鐘，能跟蹤時(shí)間輸入信號(hào)，并具有保持的功能。各級(jí)時(shí)間同步設(shè)備可設(shè)置準(zhǔn)確度對(duì)比門限值參數(shù)，在故障情況下可對(duì)主、備時(shí)間源輸入進(jìn)行自動(dòng)切換。時(shí)間同步網(wǎng)設(shè)備還配置時(shí)間分配單元，能提供1PPS、NTP、IRIGB(AC)、DCLS、串行口ASCII碼等類型時(shí)間信號(hào)輸出接口。時(shí)間同步網(wǎng)系統(tǒng)具有自檢和網(wǎng)絡(luò)集中監(jiān)控管理功能。

移動(dòng)列車時(shí)間同步節(jié)點(diǎn)可接收GPS外部標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間源，獲得精確的北京時(shí)間，具有獨(dú)立工作能力。當(dāng)外部標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間源出現(xiàn)故障時(shí)，可通過內(nèi)置晶體鐘的保持功能，繼續(xù)提供時(shí)間信號(hào)輸出，并發(fā)出告警。它還負(fù)責(zé)向安裝于列車內(nèi)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)設(shè)備及時(shí)間顯示設(shè)備提供NTP時(shí)間信號(hào)或時(shí)間碼信號(hào)。

時(shí)間顯示設(shè)備接收母鐘發(fā)出的時(shí)間驅(qū)動(dòng)信號(hào)，進(jìn)行時(shí)間信息顯示，脫離母鐘仍能保持一定時(shí)間的獨(dú)立運(yùn)行。時(shí)間顯示設(shè)備可采用指針和數(shù)字顯示方式。

3 時(shí)間同步網(wǎng)級(jí)間時(shí)間信號(hào)傳送方式

鐵路時(shí)間同步網(wǎng)各級(jí)之間的時(shí)間同步信號(hào)傳送方式采用主從樹狀結(jié)構(gòu)，時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)從一級(jí)時(shí)間同步設(shè)備傳送到二級(jí)時(shí)間同步設(shè)備，再傳送到三級(jí)時(shí)間同步設(shè)備。時(shí)間同步設(shè)備只允許從較高等級(jí)的節(jié)點(diǎn)接受時(shí)間同步，不允許同級(jí)設(shè)備之間進(jìn)行串接或多級(jí)時(shí)間分配單元級(jí)連。

鐵路時(shí)間同步網(wǎng)各級(jí)之間傳送時(shí)間信號(hào)采用DCLS時(shí)，傳輸手段為64K或E1專線。

鐵路時(shí)間同步網(wǎng)各級(jí)之間傳送時(shí)間信號(hào)采用NTP協(xié)議時(shí)，傳輸手段為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)專線（10/100M EF）方式傳送。

4 各業(yè)務(wù)系統(tǒng)及時(shí)間顯示設(shè)備時(shí)間信號(hào)接引方式

鐵路運(yùn)輸各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的時(shí)間服務(wù)單元能通過各種時(shí)間接口從一級(jí)或二級(jí)時(shí)間同步設(shè)備獲取時(shí)間信號(hào)，并能為各種業(yè)務(wù)網(wǎng)管系統(tǒng)和業(yè)務(wù)網(wǎng)元設(shè)備提供時(shí)間服務(wù)。當(dāng)接收不到母鐘時(shí)間同步信號(hào)時(shí)，采用各業(yè)務(wù)系統(tǒng)自身的時(shí)鐘。

時(shí)間顯示設(shè)備能通過各種時(shí)間接口從相應(yīng)的一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)時(shí)間同步設(shè)備獲取時(shí)間信號(hào)，并能在母鐘時(shí)間信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)下顯示時(shí)間信息。

在每級(jí)可配置一個(gè)或多個(gè)時(shí)間分配單元，向本級(jí)內(nèi)不同的業(yè)務(wù)網(wǎng)（各業(yè)務(wù)網(wǎng)可設(shè)置各自的VPN或防火墻）提供時(shí)間服務(wù)。

時(shí)間顯示設(shè)備的時(shí)間信號(hào)接引采用就近原則，即時(shí)間顯示設(shè)備就近接入各級(jí)時(shí)間同步網(wǎng)的母鐘設(shè)備。

鐵路運(yùn)輸各業(yè)務(wù)系統(tǒng)時(shí)間源的接引可采用集中和分散接引方式，建議采用集中接引方式。

(1) 集中接引方式：時(shí)間同步網(wǎng)為各業(yè)務(wù)系統(tǒng)中心時(shí)間服務(wù)器提供時(shí)間同步信號(hào)接引，各業(yè)務(wù)網(wǎng)元設(shè)備通過本業(yè)務(wù)系統(tǒng)與其中心時(shí)間服務(wù)器進(jìn)行時(shí)間同步。

(2) 分散接引方式：當(dāng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過集中接引方式不能達(dá)到各業(yè)務(wù)網(wǎng)元設(shè)備的時(shí)間同步準(zhǔn)確度要求，則采用分散接引方式。各業(yè)務(wù)系統(tǒng)設(shè)備可分別就近從母鐘接引時(shí)間信號(hào)。

本級(jí)母鐘設(shè)備至鐵路運(yùn)輸各業(yè)務(wù)系統(tǒng)和時(shí)間顯示設(shè)備的時(shí)間信號(hào)鏈路，可根據(jù)需要采用同軸電纜、屏蔽控制電纜、音頻通信電纜和光纖進(jìn)行時(shí)間信號(hào)傳送，具體方式如下。

(1) 同軸電纜：用于高質(zhì)量傳輸TTL電平信號(hào)，如1PPS和IRIG-B(DC)碼TTL電平信號(hào)等。

(2) 屏蔽控制電纜：用于傳輸IRIG-B（AC）信號(hào)、DCLS信號(hào)和串行口ASCII字符串信號(hào)。

(3) 音頻通信電纜：用于傳輸IRIG-B信號(hào)。

(4) 音頻五類線或六類線電纜：用于傳輸NTP時(shí)間信號(hào)，以及IRIG-B信號(hào)、DCLS信號(hào)、串行口ASCII字符串信號(hào)。

(5) 光纖：用于遠(yuǎn)距離傳輸各種時(shí)間信號(hào)，傳輸距離取決于光纖的類型。