軌道交通時鐘系統(tǒng)部署方案研究

周晨

（北京市地鐵運營有限公司通信信號分公司，北京100082）

0 引言

軌道交通中，在其各個系統(tǒng)的相互支持下，通過時間信號進行信息的傳輸，才可使各類設(shè)備的時間都滿足標準時間。因此，系統(tǒng)需要通過定時設(shè)備的支持，保證與時鐘系統(tǒng)之間的同步關(guān)系，也為工作人員和乘客提供較為直觀的時間，此后所顯示出來的時間也滿足了精準需求。時鐘系統(tǒng)的部署方案應(yīng)該滿足軌道交通中的各方面需要，所以應(yīng)該保證其準確性，才可提高軌道交通整體的運營服務(wù)質(zhì)量和效率。為了保證軌道交通中各個通信領(lǐng)域時鐘系統(tǒng)來源的準確性，需要時間系統(tǒng)起到同步時間的作用，進而保證時鐘系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。同時時鐘系統(tǒng)也可以為行車有關(guān)部門提供標準的時間信息，最終推動軌道交通的有效運行。一般情況下，時鐘系統(tǒng)的有效布置可以幫助軌道交通運輸部門進行有效規(guī)劃，后續(xù)在時鐘系統(tǒng)支持下，更能提高軌道交通運行的質(zhì)量和效率。

1 軌道交通時鐘系統(tǒng)概述

時鐘系統(tǒng)是軌道交通領(lǐng)域較為重要的組成部分之一，可以保證控制中心調(diào)度人員按照時間內(nèi)容進行調(diào)度工作，還可以讓車站值班人員進行有效輪換，為工作人員和乘客提供標準的時間信息。此過程也可以實現(xiàn)對軌道交通中出現(xiàn)的各類系統(tǒng)進行時間信號的統(tǒng)一，主要統(tǒng)一通信系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、AFC、ISCS、ACS 系統(tǒng)等[1]。

2 時鐘系統(tǒng)架構(gòu)組成

時鐘系統(tǒng)是交通軌道系統(tǒng)運行過程中最不可或缺的部分。其主要對控制中心的運行時間進行控制，后續(xù)還可以傳輸相應(yīng)的信號內(nèi)容。因此，時鐘系統(tǒng)內(nèi)部不僅包括母鐘、信號接收部分、軌道控制系統(tǒng)、車輛二級母鐘及信號等，還包括傳輸渠道。上述各部分軟件需要大面積覆蓋才可保證對交通軌道內(nèi)部進行有效控制，最終對各車輛時間進行控制，保證系統(tǒng)顯示時間的準確性，并且推進信號輸出效率[2]。

2.1 中心母鐘

在時鐘系統(tǒng)中，控制中心需要發(fā)揮其自身的作用，結(jié)合集成和輸送向各部分輸送時間信息。在自身功能方面，可以在接收信息后利用GPS 進行時間校準，保證時間信息發(fā)送后與自身各組成部分達成一致，如果出現(xiàn)失誤可以自動進行調(diào)整，此過程也是級別同步的一種。除此之外，在軌道交通中信號輸送過程可以將信號直接安排在車站、運行車輛、二級母鐘等組成部分中。因此，在對交通軌道中各類設(shè)備進行時間調(diào)整時，可以結(jié)合信號接收端口對系統(tǒng)的調(diào)整工作進行監(jiān)控，以此達成調(diào)整需要，保證系統(tǒng)在控制后在時間單元方面保證一致。

2.2 二級母鐘

二級母鐘可以被稱為一個應(yīng)用的子系統(tǒng)，所以在接收到信號內(nèi)容后對主控制中心中出現(xiàn)的信息進行核對和分析，才可以達成后期的時間同步需要，最終結(jié)合自身時間信號對交通軌道中各組成部分進行信號驅(qū)動。驅(qū)動可以在子系統(tǒng)中對時間控制系統(tǒng)進行控制，還可以結(jié)合主系統(tǒng)發(fā)出的信號進行接收。

2.3 子鐘

子鐘是二級母鐘下的一個組成部分，使用子鐘的主要目的是接收上級帶來的時間信號，通過時間信號中出現(xiàn)的脈沖，判斷主系統(tǒng)中的時間，最終有效調(diào)整時間內(nèi)容，并且可以控制自身時間。在自身時間得到控制后將整體信息傳輸給上級系統(tǒng)，逐一進行檢測和校對。

2.4 輸送管網(wǎng)

時鐘系統(tǒng)中出現(xiàn)的各級別時鐘都會對信號內(nèi)容進行接收，并且也會傳輸各種信號，整個過程都需要信息管網(wǎng)的支持。在信息管網(wǎng)支持下，信號才可被有效傳輸。此過程中需要使用類似于網(wǎng)絡(luò)管理模式的方式對輸送管網(wǎng)中出現(xiàn)的各種變量和模擬量進行交換，才可保證對系統(tǒng)內(nèi)部的各類時鐘進行控制，最終讓各類系統(tǒng)進行時間信號的統(tǒng)一。

3 時鐘系統(tǒng)的特點

3.1 高精準性、可靠性

時鐘系統(tǒng)是一個具有一定特點的系統(tǒng)，它需要滿足其自身的穩(wěn)定性和功能性，后續(xù)才可保證高精準需要，從而推進時鐘系統(tǒng)的可靠性，最終有效控制時鐘的準確性。在使用時鐘系統(tǒng)后，需要對各系統(tǒng)中的時間進行控制，還需保證時間控制的精準性，才可確保整個時鐘系統(tǒng)可以為交通軌道提供準確時間。后續(xù)在整個系統(tǒng)運行過程中，為了確保運行的有效性，整體選擇使用分布式的結(jié)構(gòu)進行安排，才可規(guī)避各個因素對系統(tǒng)的影響，因此也降低了影響因素的影響力度[3]。

3.2 可擴展性和兼容性

時鐘系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)采取了分布式的結(jié)構(gòu)，此類模式的使用需要考慮后期軌道交通的發(fā)展，還需要針對功能性的強度進行系統(tǒng)分析，盡可能規(guī)避系統(tǒng)擁擠問題。時鐘系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以直接決定可擴展性。因此時鐘系統(tǒng)在設(shè)置過程中應(yīng)該滿足與時俱進的需要，才可保證軌道交通系統(tǒng)的有效推進。

3.3 可維護性

系統(tǒng)在設(shè)計過程中不僅要保證安全性需求，也要為后期系統(tǒng)維護和保養(yǎng)提供支持。基于此，時鐘系統(tǒng)應(yīng)該在前期試驗時充分預(yù)留測試點，測試主要目的是規(guī)避故障，并且保證人工診斷需要，確保各項技術(shù)操作都可得到有效試驗，因此要定期進行測試維護工作。對于軌道交通中出現(xiàn)的時鐘系統(tǒng)而言，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，包括各種元件，所以在安排時需要保證設(shè)備的可維護性，才可延長其使用壽命，有效運行時鐘系統(tǒng)，為乘客和工作人員提供準確的時間支持。

3.4 良好的人機交互

當前人們思想逐步發(fā)生變化，想法更加前衛(wèi)，因此對各方面都提出了更高的要求。我國計算技術(shù)現(xiàn)已突破人們需求，并且也有新的發(fā)展趨勢，尤其針對人工智能方面，有了較多的創(chuàng)新，讓生活更便捷。在人機交互支持下，時鐘系統(tǒng)自身的可操作性得到了提升，并且為了保障系統(tǒng)的可操作性，相關(guān)設(shè)計人員需要對系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置干預(yù)措施。較為良好的人機交互措施可以優(yōu)化軌道交通中時鐘系統(tǒng)的工作效率和質(zhì)量，也更能為使用者提供支持。

4 軌道交通時鐘系統(tǒng)部署方案策略

4.1 整體架構(gòu)

在交通軌道中設(shè)置主、備用控制中心各一個、多座車站、一個停車場、一個車輛段。為了滿足主控制中心和備用控制中心可以完全實現(xiàn)備份需求，具體方案如圖1 所示。

圖1 時鐘系統(tǒng)架構(gòu)圖

4.2 實施步驟

首先，要保證主控制中心母鐘設(shè)備可以與備用控制中心、多座車站、停車場、車輛段的二級母鐘設(shè)備納入同一個傳輸網(wǎng)管內(nèi)工作，保證工作的關(guān)聯(lián)性。其次，備用控制中心母鐘需要滿足可以接收兩個端口的信息，并且保證各個端口都具備GPS 信號接收的能力，推進各個單元接口位置的安排。后續(xù)主控制中心中母鐘需要正常工作才可對二級母鐘進行控制，因此部署工作應(yīng)該保證母鐘的正常運行。在正常運行背景下，接收外界傳輸?shù)母鞣N信號，結(jié)合信號內(nèi)容，讓各級別母鐘對自身時間進行調(diào)整和控制。如果不滿足準確度需求，在二者支持下可以滿足信號內(nèi)容校準的需要。如果后期在主控制中心母鐘設(shè)備出現(xiàn)故障時，可以結(jié)合信號傳輸內(nèi)容直接切換為其他單元，以此保證時間的準確性，也可以解決主控制中心母鐘出現(xiàn)的問題。除此之外，各級別的母鐘都可以接收到標準信號，以此改變自身時間問題。最后，各車站、停車場、車輛段二級母鐘可以同時接收不同的信號內(nèi)容，從中分辨出主控制中心的需求，按照主控制中心的要求進行其他工作，通過各個端口對信號的接收，為后續(xù)工作提供支持。在各車站、停車場、車輛段二級母鐘備用控制中心，往往存在大量設(shè)備共同運行，如果某一個設(shè)備出現(xiàn)了故障，主備用控制中心都可采取直接切換模式，確保母鐘可以有效運行，并且保證母鐘可以第一時間接收時間信號[4]。

4.3 實現(xiàn)方法

為了讓時鐘系統(tǒng)發(fā)揮出實際作用，相關(guān)部署人員還需站在二級母鐘在控制中心的作用進行部署工作，確保控制中心都可以安排多個母鐘同時進行操作，才可保證信號接收的有效性。在端口方面也應(yīng)該同時安排多個端口進行信號接收工作，針對地址方面問題也會對母鐘信號接收造成影響。因此，后期地址問題應(yīng)該得到有效控制。在施工系統(tǒng)中出現(xiàn)的各類二級母鐘IP 地址要結(jié)合整體IP 地址進行設(shè)置，而且主備用控制中心應(yīng)該設(shè)置統(tǒng)一的地址，此過程不僅可以對控制中心中出現(xiàn)的各類母鐘進行控制，也可以保證后期所提供的時間滿足標準需求。對于備用控制中心而言，其中母鐘控制需要為其提供多個地址，才可滿足對母鐘地址的優(yōu)化，此過程也可以加大主控制系統(tǒng)接收信號的能力，保證從多個角度控制信號的接收。對于IP 地址的設(shè)置工作，需要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)接口中程序軟件的各種工作設(shè)備出廠時間進行控制，才可保證滿足整體需要。

一般情況下，備用控制中心時鐘設(shè)備需要與車站和停車場中二級母鐘同時應(yīng)用傳輸設(shè)備。在使用傳輸設(shè)備時，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)該保證對傳輸系統(tǒng)的有效控制，并且需確保二級母鐘可以接收到一級母鐘出現(xiàn)的各種信息內(nèi)容，以此對自身的時間進行調(diào)整，此過程也是二級母鐘校準自身時間的一種方式，所以一級母鐘在發(fā)出信號后需要統(tǒng)一各個子鐘的時間。后續(xù)在主控制中心中如果接收GPS 信號的設(shè)備出現(xiàn)了故障，在主控制中心中一級母鐘可以自動切換備用控制中心的信號接收裝置，此時也可以對不準確的時間進行校準，持續(xù)向各子系統(tǒng)傳輸時間信號，保證其他系統(tǒng)和備用系統(tǒng)中出現(xiàn)的各類設(shè)備都可以按照所接收到的信號發(fā)送準確時間信號，也能保證信號的統(tǒng)一要求。

主備用控制中心中任何一個GPS 信號接收裝置中的一級母鐘出現(xiàn)故障問題，都可直接切換至備用控制中心的母鐘，此時傳輸通道可以將各類信號傳輸至備用中心，保證系統(tǒng)可以將信號直接輸入控制中心的母鐘，還可結(jié)合實際需求將其傳輸至車站和各個車輛段，保證二級母鐘可以對自身時間進行校準。在利用主控制中心母鐘連接外部時間源時，可以使用主控制中心的GPS 信號接收其他設(shè)備的信號，從而滿足主備控制中心的接收狀態(tài)需要。

對于備用控制中心而言，其中的母鐘外部時間源包括主用控制中心一級母鐘、主用控制中心GPS/北斗衛(wèi)星接收裝置和備用控制中心GPS/北斗衛(wèi)星接收裝置。在交通軌道中，各車站、停車場、車輛段中都涵蓋了二級母鐘，二級母鐘在使用過程中需要對時間源進行設(shè)置，保證主控制中心母鐘設(shè)備可以規(guī)避備用時間源的影響作用，以此有效控制母鐘設(shè)備。備用時間源可以直接對備用控制中心中出現(xiàn)的二級母鐘進行有效控制。如果主控制中心母鐘出現(xiàn)了故障，控制系統(tǒng)可以直接接觸備用控制系統(tǒng)，并且自動切換備用控制系統(tǒng)中的母鐘系統(tǒng)，也可以直接對時間信號進行接收。因此，在所有設(shè)備使用后都可以直接接收外部時間源，并且讓設(shè)備可以正常使用，但是整體選擇仍然是按照主控制設(shè)備母鐘為基準。

5 結(jié)語

綜上所述，地鐵通信時間系統(tǒng)是軌道交通運行的主要組成部分，身為交通運維人員通過時鐘系統(tǒng)的支持，也可以有效為乘客提供統(tǒng)一的標準時間，保證乘客可以在指定時間內(nèi)上車。同時，各系統(tǒng)可以結(jié)合時間信號選擇進行后續(xù)工作，各部門可以在同步狀態(tài)下進行相關(guān)工作，保證交通軌道全系統(tǒng)統(tǒng)一時間。所以不難看出，時鐘系統(tǒng)的控制對于交通軌道運營工作起到重要作用。