鐵路時(shí)間同步網(wǎng)電務(wù)系統(tǒng)銀川站點(diǎn)測(cè)試研究

楊永成，馮雅茹

鐵路時(shí)間同步網(wǎng)電務(wù)系統(tǒng)銀川站點(diǎn)測(cè)試研究

楊永成，馮雅茹

（蘭州鐵路局銀川電務(wù)段，寧夏銀川750000）

首先介紹了鐵路時(shí)間同步網(wǎng)的發(fā)展歷程及其建立的必要性，其次從網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架、同步方式、同步協(xié)議等方面對(duì)現(xiàn)行鐵路時(shí)間同步網(wǎng)電務(wù)子系統(tǒng)做了詳細(xì)介紹，最后使用中國鐵路通信信號(hào)上海電信測(cè)試中心開發(fā)的TT2000時(shí)間同步系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)在蘭州鐵路局銀川電務(wù)站點(diǎn)對(duì)鐵路時(shí)間同步網(wǎng)電務(wù)子系統(tǒng)主要性能指標(biāo)做了測(cè)試評(píng)估。測(cè)試結(jié)果表明，現(xiàn)行鐵路時(shí)間同步網(wǎng)連接成功率及守時(shí)性能滿足鐵路總公司對(duì)于運(yùn)營及故障分析的需求。

電務(wù)系統(tǒng)；時(shí)間同步；測(cè)試

0　引言

鐵路時(shí)間同步網(wǎng)是鐵路的重要基礎(chǔ)支撐網(wǎng)絡(luò)之一，其作用是為鐵路內(nèi)部各系統(tǒng)提供統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)、高精度的時(shí)間信息。現(xiàn)今，鐵路行車密度大、速度快，各個(gè)系統(tǒng)間業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)頻繁，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的時(shí)間信息對(duì)于各系統(tǒng)業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)至關(guān)重要，尤其是在故障處理分析過程中，對(duì)于時(shí)間信息的精確度提出了更高的要求。

1　鐵路時(shí)間同步網(wǎng)的發(fā)展

早期，我國鐵路車站室內(nèi)與室外信、聯(lián)、閉信號(hào)設(shè)備之間結(jié)合均采用繼電電路方式，行車調(diào)度指揮采用人工控制方式，在這一生產(chǎn)組織模式下，對(duì)時(shí)間同步的應(yīng)用需求并不明顯。

隨著計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖、列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）等電子設(shè)備在既有線逐漸上道和推廣應(yīng)用，特別是2000年以后全路TDCS全覆蓋逐步實(shí)現(xiàn)，為了滿足電務(wù)子系統(tǒng)自身設(shè)備間時(shí)間同步、各子系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)信息互傳以及電務(wù)維護(hù)和事故分析的需要，對(duì)時(shí)間同步出現(xiàn)了新的需求。但受制于當(dāng)時(shí)認(rèn)識(shí)、資金和技術(shù)等方面的局限，信號(hào)系統(tǒng)內(nèi)部并未提出明確的需求和統(tǒng)一規(guī)劃、制定相關(guān)的時(shí)間同步方案［1］。

2007年后，隨著國內(nèi)高速鐵路建設(shè)，鐵路各專業(yè)系統(tǒng)和設(shè)備的時(shí)間同步提出急需要求，鐵路總公司運(yùn)輸局為了規(guī)范統(tǒng)一鐵路時(shí)間同步網(wǎng)建設(shè)，首先對(duì)鐵路時(shí)間同步網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了規(guī)范，并于2008年正式發(fā)布《鐵路時(shí)間同步網(wǎng)技術(shù)條件V1.0》。自該標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后，鐵路工程通信專業(yè)均按此標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)時(shí)間同步網(wǎng)的一級(jí)、二級(jí)時(shí)間同步節(jié)點(diǎn)設(shè)備，其他專業(yè)根據(jù)需要建設(shè)三級(jí)時(shí)間同步節(jié)點(diǎn)設(shè)備［2］。

2　鐵路時(shí)間同步網(wǎng)電務(wù)系統(tǒng)構(gòu)架

鐵路時(shí)間同步網(wǎng)在結(jié)構(gòu)上分為三級(jí)，對(duì)于鐵路電務(wù)系統(tǒng)，鐵路時(shí)間同步網(wǎng)每級(jí)為不同子系統(tǒng)提供時(shí)間基準(zhǔn)信息，各級(jí)之間使用光纖傳輸時(shí)間信息，具體構(gòu)架見圖1所示［3］。

一級(jí)節(jié)點(diǎn)布置在鐵路總公司調(diào)度中心，核心為設(shè)在鐵路總公司調(diào)度中心的一級(jí)母鐘。一級(jí)母鐘采用GPS（GlobalPositioningSystem，全球定位系統(tǒng)）接收機(jī)、北斗接收機(jī)冗余方式接收衛(wèi)星提供的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息UTC（UniversalTimeCoordinated，協(xié)調(diào)世界時(shí)），接收機(jī)把接收到的時(shí)鐘頻率信號(hào)進(jìn)行比對(duì)、過濾校正，然后輸出時(shí)鐘頻率信號(hào)及時(shí)間同步信號(hào)。GPS接收機(jī)為主用時(shí)間接收機(jī)，北斗衛(wèi)星接收機(jī)為熱備冗余設(shè)備。

二級(jí)節(jié)點(diǎn)設(shè)在各鐵路局，其核心為設(shè)在各鐵路局調(diào)度中心的二級(jí)母鐘。二級(jí)母鐘通過光纖接收由一級(jí)母鐘傳達(dá)的時(shí)間信息并對(duì)自身時(shí)間進(jìn)行同步，同步RBC（RadioBlockCenter，無線閉塞中心）、TSRS（TemporarySpeedRestrictionSystem，臨時(shí)限速）、CSM（CentralizedMonitoringSystem，信號(hào)集中監(jiān)測(cè)）時(shí)間信息。

三級(jí)節(jié)點(diǎn)設(shè)在各站、段、所，主要同步CBI（ComputerInterlockingSystem，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖），TCC（TrainControl Center，車站列控中心），SCADA（SupervisoryControland DataAcquisition，監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）時(shí)間信息。

圖1　鐵路時(shí)間同步網(wǎng)電務(wù)系統(tǒng)構(gòu)架

3　鐵路時(shí)間同步網(wǎng)同步技術(shù)

為確保時(shí)間信息的準(zhǔn)確可靠，鐵路時(shí)間同步網(wǎng)采用主從同步的方式來同步時(shí)間信息，即時(shí)間信息僅允許上級(jí)同步下級(jí)系統(tǒng)，不允許同級(jí)之間互相同步及下級(jí)系統(tǒng)同步上級(jí)系統(tǒng)［4］。同時(shí)時(shí)間同步網(wǎng)各級(jí)節(jié)點(diǎn)應(yīng)具備獨(dú)立工作的功能，當(dāng)外部標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)中斷，時(shí)間同步節(jié)點(diǎn)設(shè)備通過內(nèi)置鐘的保持功能，提供時(shí)間信號(hào)輸出［5］。

時(shí)間同步網(wǎng)各級(jí)之間使用E1專線、NTP協(xié)議傳送時(shí)間信號(hào)，采用E1專線方式傳送網(wǎng)采用PDH、SDH或MSTP傳輸網(wǎng)提供通道［6］。

4　鐵路時(shí)間同步網(wǎng)測(cè)試

對(duì)鐵路時(shí)間同步網(wǎng)電務(wù)系統(tǒng)的測(cè)試主要從同步成功率及同步精度兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。本論述采用中國鐵路通信信號(hào)上海電信測(cè)試中心開發(fā)的TT2000時(shí)間同步系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)，測(cè)試在NTP協(xié)議下的鐵路時(shí)間同步網(wǎng)電務(wù)系統(tǒng)時(shí)間同步性能，測(cè)試平臺(tái)時(shí)間穩(wěn)定度不超過1ms/d。

測(cè)試數(shù)據(jù)和2012年3月15日原鐵道部運(yùn)輸局下發(fā)的《信號(hào)地面設(shè)備系統(tǒng)時(shí)鐘同步方案》（運(yùn)電信號(hào)函［2012］109號(hào)）及2008年由運(yùn)基通信發(fā)布的《鐵路時(shí)間同步網(wǎng)技術(shù)條件V1.0》進(jìn)行對(duì)比參照，電務(wù)系統(tǒng)時(shí)間信息同步成功率測(cè)試平臺(tái)測(cè)試結(jié)果見圖2所示。結(jié)果顯示在系統(tǒng)剛啟動(dòng)50s內(nèi)同步成功率急劇上升。因此建議在系統(tǒng)出故障，故障恢復(fù)1min內(nèi)繼續(xù)使用節(jié)點(diǎn)母鐘自帶晶體時(shí)鐘守時(shí)，待故障恢復(fù)1min后再讓同步系統(tǒng)同步的時(shí)間信息介入更新系統(tǒng)時(shí)間信息，以使時(shí)間信息更加精確。

圖2　電務(wù)系統(tǒng)時(shí)間信息同步成功率測(cè)試曲線

圖3　時(shí)間同步間隔30min同步曲線

按照標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)置銀川電務(wù)站點(diǎn)時(shí)間同步周期為30min，三級(jí)時(shí)間同步網(wǎng)電務(wù)系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的誤差波動(dòng)見圖3所示。設(shè)置銀川電務(wù)站點(diǎn)時(shí)間同步周期為500ms，三級(jí)時(shí)間同步網(wǎng)電務(wù)系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的誤差波動(dòng)見圖4所示。對(duì)比于圖3、圖4中時(shí)間誤差峰值明顯降低，期望值也降低。但是同步過于頻繁時(shí)，由于每次時(shí)間同步涉及到的子系統(tǒng)及設(shè)備較多，會(huì)極大地浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源，因此需要折中考慮。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，系統(tǒng)同步周期為30min時(shí)，銀川站點(diǎn)電務(wù)子系統(tǒng)時(shí)間誤差已滿足鐵路總公司對(duì)于時(shí)間精確度的要求，建議以后在鐵路行車密度再次加大及提速過程中把時(shí)間同步周期做適當(dāng)調(diào)整，以再一次提升時(shí)間同步精確度。

圖4　時(shí)間同步間隔1min同步曲線

5　結(jié)束語

鐵路時(shí)間同步網(wǎng)的時(shí)間精確度對(duì)于故障分析至關(guān)重要，從鐵路時(shí)間同步網(wǎng)銀川電務(wù)站點(diǎn)測(cè)試得到的數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)行時(shí)間同步網(wǎng)同步周期下同步連接成功率及守時(shí)性能均滿足鐵路總公司規(guī)范要求，但是還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)電務(wù)各系統(tǒng)時(shí)間接口的維護(hù)檢測(cè)，以保障鐵路的運(yùn)營安全。

［1］陸紅群.關(guān)于鐵路通信同步網(wǎng)發(fā)展的探討［J］.鐵道通信信號(hào)，2012，48（8）：54-58.

［2］曲博.鐵路時(shí)間同步網(wǎng)概述［J］.鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2010，7（4）：43-45.

［3］屈芳玲，呂建瑞.關(guān)于計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖、微機(jī)監(jiān)測(cè)與TDCS時(shí)間同步解決方案探討［J］.鐵道通信信號(hào)，2012，48（12）：57-58.

［4］沙玉林.鐵路通信時(shí)鐘網(wǎng)的規(guī)劃研究［J］.鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2012，9（3）：34-37.

［5］程華.關(guān)于鐵路同步網(wǎng)引入北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)方案研究［J］.電信技術(shù)，2013，10（10）：47-50.

［6］沙玉林.鐵路通信時(shí)鐘網(wǎng)的規(guī)劃研究［J］.鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2012，9（3）：34-37.

U282+.1

A

10.3969/j.issn.1672-6375.2016.09.013

2016-5-17

楊永成（1989-），男，漢族，甘肅靜寧人，大學(xué)本科，助理工程師，主要研究方向：鐵路時(shí)間同步網(wǎng)測(cè)試及維護(hù)技術(shù)。