地鐵通信時(shí)鐘系統(tǒng)淺析和管理

李文彬 張寶林 廖謹(jǐn)宇

摘要：時(shí)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(shí)鐘系統(tǒng)的運(yùn)行精準(zhǔn)度一定程度上會(huì)影響了軌道交通運(yùn)營(yíng)質(zhì)量，地鐵通信系統(tǒng)的正常運(yùn)營(yíng)離不開一套準(zhǔn)確、可靠的時(shí)鐘系統(tǒng)。本文首先對(duì)地鐵時(shí)鐘系統(tǒng)的主要功能進(jìn)行了概述，再詳細(xì)介紹了時(shí)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(hù)的重點(diǎn)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：地鐵 時(shí)鐘 淺析 維護(hù)

中圖分類號(hào)：U231.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）07-0022-02

1 系統(tǒng)概述

時(shí)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(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，同時(shí)也為其他子系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時(shí)鐘信號(hào)，比如信號(hào)、通信、AFC、ISCS及ACS等專業(yè)系統(tǒng)。因此，時(shí)鐘系統(tǒng)的運(yùn)行精準(zhǔn)度一定程度上會(huì)影響了軌道交通運(yùn)營(yíng)質(zhì)量，而配備穩(wěn)定的時(shí)鐘源也一定程度上提高了管理水平，進(jìn)而保證了整個(gè)地鐵交通系統(tǒng)的高效運(yùn)營(yíng)。

2 地鐵通信時(shí)鐘系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)

2.1 系統(tǒng)特點(diǎn)

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

（1）可管理性：時(shí)鐘系統(tǒng)的一級(jí)、二級(jí)母鐘均可在管理界面上實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)監(jiān)控，若發(fā)現(xiàn)故障則網(wǎng)管能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恢復(fù)和報(bào)警功能，提示維護(hù)人員及時(shí)進(jìn)行響應(yīng)處置。例如：一級(jí)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(shí)可以自動(dòng)切換。（2）可擴(kuò)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(jiǎn)單的模塊單元即可實(shí)現(xiàn)有效的擴(kuò)容，如增加422或NTP服務(wù)器。（3）易維護(hù)性：系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)關(guān)鍵部位設(shè)置維護(hù)和檢測(cè)點(diǎn)，故障發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)準(zhǔn)確地上報(bào)故障信息和位置；一級(jí)、二級(jí)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(hù)工作趨于簡(jiǎn)單化，對(duì)一般故障可以隨時(shí)進(jìn)行處理。（4）適應(yīng)性：信息技術(shù)的不斷發(fā)展，使得時(shí)鐘信號(hào)的承載網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了一定的變化，時(shí)鐘系統(tǒng)因具有較強(qiáng)的適應(yīng)性而支持采用多種傳輸方式承載時(shí)鐘信號(hào)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(shí)鐘準(zhǔn)確性：時(shí)鐘系統(tǒng)一級(jí)母鐘與外部時(shí)標(biāo)信號(hào)同步誤差小于10ms。同時(shí)，二級(jí)與一級(jí)母鐘之間的同步誤差更是小于1ms，而子鐘與一級(jí)母鐘或二級(jí)母鐘的同步誤差小于10ms。（6）高可靠性：對(duì)于地鐵來(lái)說(shuō)，時(shí)鐘系統(tǒng)要求長(zhǎng)時(shí)間可靠穩(wěn)定地輸出時(shí)間信號(hào)。時(shí)鐘系統(tǒng)中設(shè)置的一級(jí)、二級(jí)母鐘及子鐘的MTBF指標(biāo)一般均為80000小時(shí)以上，能夠24小時(shí)內(nèi)連續(xù)運(yùn)行。

2.2 系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)

時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)備主要包含兩部分：中心、車站及場(chǎng)段時(shí)鐘系統(tǒng)。中心時(shí)鐘系統(tǒng)包含一級(jí)母鐘、外部標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)接收設(shè)備、中心接口單元、子鐘和網(wǎng)管終端等。車站及場(chǎng)段時(shí)鐘系統(tǒng)則只包含二級(jí)母鐘、子鐘。

對(duì)于中心時(shí)鐘系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，，它收來(lái)自GPS/北斗接收裝置解碼的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，也就作為了既有時(shí)鐘系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)外部時(shí)鐘源信號(hào)。OCC一級(jí)母鐘通過傳輸系統(tǒng)的PCM低速通道與各站、車輛段、停車場(chǎng)的二級(jí)母鐘通訊，接口方式普遍采用標(biāo)準(zhǔn) 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(shí)間信號(hào)，使其核心設(shè)備與時(shí)鐘系統(tǒng)同步，從而實(shí)現(xiàn)地鐵全線執(zhí)行統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。

車站及場(chǎng)段時(shí)鐘系統(tǒng)主要僅設(shè)置有二級(jí)母鐘和子鐘，其中二級(jí)母鐘均設(shè)于各車站、車輛段、停車場(chǎng)的通信設(shè)備房?jī)?nèi)。通過數(shù)據(jù)光纖傳輸系統(tǒng)接收中心一級(jí)母鐘發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，使得二級(jí)母鐘與中心一級(jí)母鐘隨時(shí)保持同步，并輸出422時(shí)間驅(qū)動(dòng)信號(hào)，用于驅(qū)動(dòng)本站所有的模擬、數(shù)字子鐘正確運(yùn)行。

2.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和原理

目前成都地鐵1、2、3、4號(hào)線時(shí)鐘系統(tǒng)采用星型分布式結(jié)構(gòu)（點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式），由一級(jí)母鐘、二級(jí)母鐘、子鐘及傳輸通道等組成，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行集散式控制，保證了二級(jí)母鐘獨(dú)立于中心一級(jí)母鐘，網(wǎng)管則可單獨(dú)控制子鐘，而一級(jí)母鐘可對(duì)二級(jí)母鐘進(jìn)行管理監(jiān)控。

時(shí)鐘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.4 時(shí)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(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)后，采用廣播的方式發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間給各二級(jí)母鐘，該方式一次發(fā)送即可到達(dá)所有二級(jí)母鐘。中心母鐘如果要了解二級(jí)母鐘的時(shí)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(jí)母鐘判斷收到的地址信息屬于自己時(shí)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(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的，其實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)時(shí)鐘系統(tǒng)主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及故障狀態(tài)，并能接入集中告警和遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)告警功能。在接入傳輸系統(tǒng)設(shè)備后，時(shí)鐘系統(tǒng)能夠運(yùn)行正常，也即：二級(jí)母鐘能夠正確接收母鐘信息（表現(xiàn)為一級(jí)母鐘、二級(jí)母鐘的時(shí)間保持同步）；母鐘能夠接收到各二級(jí)母鐘的響應(yīng)信號(hào)（一級(jí)母鐘可查詢到二級(jí)母鐘的狀態(tài)）。

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

3 時(shí)鐘系統(tǒng)的管理工作

根據(jù)當(dāng)前地鐵通信維護(hù)經(jīng)驗(yàn)和故障記錄來(lái)看，時(shí)鐘系統(tǒng)的故障率非常低。因此，時(shí)鐘系統(tǒng)的維護(hù)工作相對(duì)其他系統(tǒng)來(lái)說(shuō)并不繁雜，而如何提升未來(lái)故障高發(fā)時(shí)的處置能力是當(dāng)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(shí)鐘系統(tǒng)比武方式來(lái)深入學(xué)習(xí)其工作原理和基本特點(diǎn)，以期從內(nèi)部開始逐步認(rèn)識(shí)系統(tǒng)設(shè)備的細(xì)節(jié)，進(jìn)而掌握維保工作的主動(dòng)性。另外，從技術(shù)發(fā)展的角度來(lái)看待維護(hù)性工作，就必須要弄清NTP和422方式的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)而在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段梳理未來(lái)的運(yùn)維需求，選擇可靠性、便捷性更強(qiáng)的系統(tǒng)建設(shè)方案。

4 結(jié)語(yǔ)

時(shí)鐘系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)雖然相對(duì)簡(jiǎn)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(zhǔn)的時(shí)鐘服務(wù)，進(jìn)一步提高了地鐵的服務(wù)水平。通信、信號(hào)及AFC等諸多子系統(tǒng)都是通過從時(shí)鐘系統(tǒng)獲取時(shí)鐘源信號(hào)，從根本上保證了上述系統(tǒng)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有相同的定時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，也保障了地鐵的安全準(zhǔn)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉粵，林蘭蘭.廣州地鐵一號(hào)線時(shí)鐘系統(tǒng)的應(yīng)用[J].科技資訊，2008（26）.

[2]崔建樂.地鐵時(shí)鐘系統(tǒng)淺析[J].都市快軌交通，2006（1）：28-31.

[3]費(fèi)振豪.基于NTP的地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)鐘同步技術(shù)的研究[J].西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2004（9）.

[4]劉志紅.地鐵通信時(shí)鐘系統(tǒng)方案分析[J].科學(xué)之友，2011（10）：153-154.

[5]閆健.地鐵通信時(shí)鐘系統(tǒng)方案分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2014（16）.

[6]席林發(fā).成都地鐵1，2號(hào)線時(shí)鐘系統(tǒng)比較[J].信息通信，2015（2）：144-145.

[7]李守杰.城市軌道交通時(shí)鐘系統(tǒng)淺述[J].科技資訊，2010（05）：89-89.