城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)時(shí)鐘不同步故障分析及優(yōu)化

蔣 磊

(邵陽(yáng)學(xué)院電氣工程學(xué)院，湖南 邵陽(yáng) 422000)

1 某城市地鐵時(shí)鐘不同步故障分析

1.1 故障現(xiàn)象

某城市地鐵線路由于其外部時(shí)鐘的跳變而導(dǎo)致信號(hào)系統(tǒng)出現(xiàn)的改變，出現(xiàn)此情況后發(fā)現(xiàn)列車(chē)的時(shí)鐘也出現(xiàn)了不同步的現(xiàn)象，列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)也被限速，并且其中一部分車(chē)站的乘客信息系統(tǒng)中也沒(méi)有相應(yīng)的列車(chē)到站信息。

1.2 故障現(xiàn)象分析

在正常運(yùn)行過(guò)程中，此地鐵線路的信號(hào)系統(tǒng)主要使用過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議的方式與外部時(shí)鐘源進(jìn)行連接的，并且采取網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(NTP)開(kāi)展時(shí)鐘的同步工作。就在2019年4月30日，該地鐵外部時(shí)鐘源由于發(fā)生了時(shí)鐘故障而致使時(shí)鐘跳變至2019年4月23日的狀態(tài)中，并且信號(hào)系統(tǒng)的通信前置機(jī)也檢測(cè)到時(shí)鐘源的跳變已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1000s，在此，相關(guān)檢測(cè)人員立即停止了NTP服務(wù)。通信前置機(jī)主要根據(jù)主備機(jī)來(lái)對(duì)NTP的時(shí)鐘服務(wù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，在此期間，其主機(jī)會(huì)間隔5min自動(dòng)檢查NTP的運(yùn)行狀態(tài)，若此時(shí)NTP服務(wù)處于未啟動(dòng)狀態(tài)，相關(guān)工作人員需要立即啟動(dòng)相應(yīng)服務(wù)，并依據(jù)此備機(jī)關(guān)閉NTP服務(wù)。通常情況下，NTP服務(wù)會(huì)無(wú)限制接受外部時(shí)鐘所呈現(xiàn)的時(shí)間，并在其接受之后將通信前置機(jī)主機(jī)時(shí)間跳變至2019年4月23日的狀態(tài)，而由于通信前置機(jī)的時(shí)間出現(xiàn)跳變，CATS就會(huì)檢測(cè)出其時(shí)鐘與時(shí)鐘源相差時(shí)間超過(guò)1000s，此時(shí)，起就會(huì)自動(dòng)停止NTP服務(wù)。

由上述可知CATS跳變至2019年4月23日，并且網(wǎng)關(guān)也檢測(cè)到此時(shí)時(shí)鐘與時(shí)鐘源主機(jī)相差時(shí)間超過(guò)1000s，此時(shí)就會(huì)立即停止NPT服務(wù)，在此階段，網(wǎng)關(guān)并沒(méi)有利用其中的主備機(jī)對(duì)NPT服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，但是由于前期NPT協(xié)議的相關(guān)工具一直處于不太穩(wěn)定的狀態(tài)，并且也出現(xiàn)過(guò)明顯的自動(dòng)停止情況，所以在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，相關(guān)工作人員針對(duì)NPT服務(wù)創(chuàng)建了一個(gè)任務(wù)自啟動(dòng)的功能，如果此時(shí)網(wǎng)關(guān)將自啟動(dòng)任務(wù)設(shè)置在7點(diǎn)，那么在7點(diǎn)時(shí)，網(wǎng)關(guān)同樣也會(huì)跳變至2019年4月23日。

2 優(yōu)化時(shí)鐘同步的方案

(1)信號(hào)系統(tǒng)通信前置機(jī)與系統(tǒng)外部的時(shí)鐘系統(tǒng)應(yīng)采用自開(kāi)發(fā)軟件，由于NTP協(xié)議中的Meinberg工具針對(duì)于時(shí)鐘源在1000s內(nèi)發(fā)生的偏差或跳變有效，而在信號(hào)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行中需要外部時(shí)鐘源只存在幾秒或幾十秒的偏差時(shí)，則需要將信號(hào)系統(tǒng)的通信前置機(jī)和外部的時(shí)鐘系統(tǒng)取消同步狀態(tài)。

(2)當(dāng)同步上一層的時(shí)鐘設(shè)備處于雙套狀態(tài)下，且時(shí)鐘之間的偏差已經(jīng)超過(guò)50ms，那么，此時(shí)必須將一臺(tái)設(shè)備中的時(shí)鐘源停止，以確保下一層時(shí)鐘設(shè)備的同步工作順利進(jìn)行。

(3)如果2臺(tái)信號(hào)系統(tǒng)通信前置機(jī)均采用自開(kāi)發(fā)軟件接口與外部的時(shí)鐘源同步，但是此時(shí)其不能確保2臺(tái)通信前置機(jī)的時(shí)鐘精度均在50ms之內(nèi)，那么這2臺(tái)通信前置機(jī)不能同時(shí)為下一層的時(shí)鐘源提供相關(guān)的時(shí)間服務(wù)。

(4)若2臺(tái)通信前置機(jī)有一個(gè)為主機(jī)、一個(gè)為備機(jī)，那么2臺(tái)設(shè)備的熱備可進(jìn)行隨時(shí)的切換，當(dāng)主機(jī)進(jìn)行NPT服務(wù)時(shí)，備機(jī)則會(huì)中停止對(duì)NPT的服務(wù)工作，以此來(lái)確保2臺(tái)服務(wù)器能夠與一臺(tái)通信前置機(jī)進(jìn)行同步，這樣做可以將2臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器的精準(zhǔn)卻控制在50ms之內(nèi)。

(5)如果時(shí)鐘的下一層設(shè)備的精度控制在50ms之內(nèi)，那么就可以將下一層設(shè)備中的2臺(tái)服務(wù)器設(shè)置為時(shí)鐘源，這樣就在一定程度上提高了設(shè)備的冗余性。

(6)將2臺(tái)網(wǎng)關(guān)服務(wù)器進(jìn)行2臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器的同步工作時(shí)，由于應(yīng)用服務(wù)器的的精準(zhǔn)卻被控制在了50ms以內(nèi)，那么企業(yè)就可以保證2臺(tái)網(wǎng)關(guān)服務(wù)器的精度在50ms之內(nèi)。

(7)車(chē)載控制器可將設(shè)備中的2臺(tái)網(wǎng)關(guān)服務(wù)器作為時(shí)鐘源進(jìn)行同步工作；而其他的列車(chē)控制終端以及車(chē)站列車(chē)控制終端則可以將下一層設(shè)備中的2臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器作為時(shí)鐘源進(jìn)行同步工作。

3 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，信號(hào)系統(tǒng)和時(shí)鐘同步系統(tǒng)是保證城市軌道交通正常運(yùn)行的重要部分，其在提高列車(chē)運(yùn)行安全性和可靠性上發(fā)揮著重要的作用。因此，相關(guān)工作人員必須要對(duì)信號(hào)系統(tǒng)的時(shí)鐘同步故障問(wèn)題進(jìn)行全面的分析，并針對(duì)這些問(wèn)題不斷優(yōu)化時(shí)鐘同步的工作方案，為列車(chē)運(yùn)行的安全性和可靠性提供保障。