GPS時間同步裝置（衛(wèi)星時鐘服務(wù)器）在地鐵系統(tǒng)方案地鐵時鐘系統(tǒng)

1.系統(tǒng)基本描述

1.1時鐘系統(tǒng)概況

    地鐵時鐘系統(tǒng)是軌道交通系統(tǒng)的重要組成部份之一，其主要作用是為控制中心調(diào)度員、車站值班員、各部門工作人員及乘客提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時間信息，為地鐵通信系統(tǒng)及其它系統(tǒng)（信號、AFC、ISCS、ACS系統(tǒng)等）提供統(tǒng)一的時間信號。

時鐘系統(tǒng)的設(shè)置對保證地鐵運(yùn)行計(jì)時準(zhǔn)確、提高運(yùn)營服務(wù)質(zhì)量起到了重要的作用。

1.2時鐘系統(tǒng)特點(diǎn)

高準(zhǔn)確性

    地鐵時鐘系統(tǒng)中的母鐘和二級母鐘均采用高穩(wěn)定、高精度的晶體振蕩器，以確保系統(tǒng)高穩(wěn)定性、高精度。

    系統(tǒng)能夠接收來自GPS/北斗衛(wèi)星的標(biāo)準(zhǔn)時間信號，經(jīng)母鐘處理后發(fā)送至系統(tǒng)的各個部分，從而實(shí)現(xiàn)整個時鐘系統(tǒng)長期無累積誤差運(yùn)行。

高可靠性

    地鐵時鐘系統(tǒng)的控制中心母鐘和車站/車輛段二級母鐘的關(guān)鍵部件都采用熱備份，當(dāng)主單元出現(xiàn)故障時，能夠自動切換到備用單元，保證了系統(tǒng)的高可靠性。同時時鐘系統(tǒng)還采取了“節(jié)點(diǎn)功能逐級延續(xù)”的運(yùn)行方式，具備降級使用功能，當(dāng)前級節(jié)點(diǎn)設(shè)備出現(xiàn)故障時，本級節(jié)點(diǎn)設(shè)備仍能正常工作；同級節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障互不影響。

    系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)、閉環(huán)控制、掉電保護(hù)、故障自診斷、故障隔離技術(shù)、軟硬件冗余措施、保護(hù)接地、嚴(yán)格篩選元器件、抗電氣干擾及電磁干擾、提高了系統(tǒng)的可靠性。

可擴(kuò)展性

    系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)方式，充分考慮了地鐵的工程的擴(kuò)建(延長線)。時鐘系統(tǒng)的擴(kuò)展可以通過保持軟件不變，硬件只需少量增加控制單元的方法實(shí)現(xiàn)。

易兼容性

    系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)化的軟件及硬件組成，用戶可按照自己的需要靈活配置。系統(tǒng)軟件能夠適應(yīng)計(jì)算機(jī)技術(shù)的急速發(fā)展，采用語言編譯，運(yùn)行在操作系統(tǒng)平臺上。為保證系統(tǒng)持久可靠地運(yùn)行，設(shè)計(jì)時充分考慮到地鐵/輕軌各種強(qiáng)電設(shè)備對時鐘系統(tǒng)的電磁干擾

易維護(hù)性

    系統(tǒng)設(shè)計(jì)時在關(guān)鍵設(shè)備的關(guān)鍵部位設(shè)置了用于維護(hù)和檢測的測試點(diǎn)；整個時鐘系統(tǒng)采取了故障隔離、故障自診斷技術(shù)和自動報(bào)警措施；標(biāo)準(zhǔn)化高集成元器件的選用、具有互換性板卡的模塊化設(shè)計(jì)（相同規(guī)格的設(shè)備、接口板都具有互換性）；母鐘、二級母鐘的控制板均支持熱拔插技術(shù)，使得系統(tǒng)維護(hù)極為簡便快捷。

易適配性

    傳輸通道可以采用SDH、ATM、OTN、PCM等多種方式實(shí)現(xiàn)。

監(jiān)控全面性

    時鐘系統(tǒng)的母鐘以及二級母鐘均可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)監(jiān)控、發(fā)現(xiàn)故障自動報(bào)警。母鐘的主備母鐘既可自檢測也能互相檢測，以及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障，并進(jìn)行主備母鐘自動轉(zhuǎn)換。

    二級母鐘可以通過切換按鍵顯示備用二級母鐘以及所帶子鐘的工作狀態(tài)。

    維護(hù)管理終端除了監(jiān)控各個子鐘運(yùn)行情況外，還可以監(jiān)控到控制中心母鐘、各車站、車輛段二級母鐘接口板的工作狀態(tài)，并可控制母鐘的主備母鐘自由切換。

1.3時鐘系統(tǒng)基本功能描述

   地鐵工程時鐘系統(tǒng)按控制中心母鐘和車站、車輛段二級母鐘兩級方式設(shè)置，系統(tǒng)基本功能如下：

1.3.1同步校對

   正常情況下的同步校對：母鐘設(shè)備接收外部GPS/北斗衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)時間信號進(jìn)行自動校時（也可以接收公用信息傳輸網(wǎng)系的標(biāo)準(zhǔn)時間信號），保持同步。同時產(chǎn)生準(zhǔn)確的同步時間碼，通過傳輸通道向各車站、車輛段二級母鐘傳送，統(tǒng)一校準(zhǔn)二級母鐘；

二級母鐘系統(tǒng)接收母鐘發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)時間碼信號，與母鐘隨時保持同步，并產(chǎn)生輸出時間驅(qū)動信號，用于驅(qū)動本站所有的子鐘，并能向中心設(shè)備回饋車站子系統(tǒng)的工作信息。

   非正常情況下的同步校對：當(dāng)母鐘接收不到GPS /北斗標(biāo)準(zhǔn)時間信號時（傳輸通道或GPS /北斗接收單元出現(xiàn)故障），母鐘能夠以自身高精度晶振產(chǎn)生準(zhǔn)確的同步時間碼，對各車站及車輛段的二級母鐘進(jìn)行同步校對。

二級母鐘在傳輸通道中斷的情況下，能夠獨(dú)立正常工作，以自身高精度晶振產(chǎn)生時間信號驅(qū)動本站子鐘的驅(qū)動信息，使本區(qū)子鐘能夠進(jìn)行正常統(tǒng)一的時間顯示。

   傳輸通道或其他故障恢復(fù)情況下的同步校對：二級母鐘或子鐘重新接收到母鐘的時間信號后應(yīng)具有自動校對功能。

1.3.2時間顯示

   母鐘顯示：“年，月，日，星期（中文字），時，分，秒，毫秒”全時標(biāo)信息；

   子鐘顯示：

Ø 日歷數(shù)字式子鐘：“年、月、日、星期（中文字）、時、分、秒”；

Ø 數(shù)字子鐘：“時：分：秒”；

Ø 模擬式子鐘“時：分”。

1.3.3為其它系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)時間信號

    母鐘設(shè)備設(shè)有多路同步時間碼輸出接口，能夠在整秒時刻給其它各系統(tǒng)提供毫秒級標(biāo)準(zhǔn)時間信號。

1.3.4時鐘系統(tǒng)的管理功能

    時鐘系統(tǒng)可以通過設(shè)置在控制中心的時鐘系統(tǒng)管理終端具備如下管理功能：

監(jiān)控及顯示

    監(jiān)控終端能夠檢測地鐵時鐘系統(tǒng)主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，對系統(tǒng)的工作狀態(tài)、故障狀態(tài)進(jìn)行顯示，并能夠?qū)θ到y(tǒng)時鐘進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)的控制，其主要監(jiān)控及顯示的內(nèi)容包括：

 Ø 標(biāo)準(zhǔn)信號接收單元的工作狀態(tài)；

 Ø 信號處理單元的工作狀態(tài)；

 Ø 母鐘、二級母鐘、每個子鐘的工作狀態(tài)；

 Ø 傳輸通道的工作狀態(tài)；

 Ø 對全系統(tǒng)時鐘系統(tǒng)的控制（加快、減速、復(fù)位、校對、追時等）；

 Ø 常用故障排除信息及列表等幫助信息。

故障管理

    監(jiān)控終端應(yīng)能對故障狀態(tài)及故障產(chǎn)生的時間進(jìn)行存儲記錄和打印。系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，監(jiān)控終端能夠發(fā)出聲音報(bào)警，并可在監(jiān)控終端主界面上顯示主要故障內(nèi)容及設(shè)備位置。聲音報(bào)警信號能通過手動操作去除。同時故障信息能夠通過10/100M以太網(wǎng)傳輸?shù)郊芯W(wǎng)管，便于地鐵通信系統(tǒng)的集中管理。

安全管理

Ø 用戶管理：提供用戶創(chuàng)建；

Ø 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視：可看信息，不能修改任何數(shù)據(jù)；

Ø 網(wǎng)絡(luò)維修：能對一般維修所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改但不能對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行修改；

Ø 網(wǎng)絡(luò)管理：能修改數(shù)據(jù)庫的任何數(shù)據(jù)；

Ø 網(wǎng)管記錄：對所有登入者、操作內(nèi)容進(jìn)行實(shí)時監(jiān)視、記錄和保存，監(jiān)視過程用文件記錄方式。該文件可查看、打印，不能刪除。

2.時鐘系統(tǒng)的組成

2.1系統(tǒng)總圖

2.2總體結(jié)構(gòu)

   地鐵時間系統(tǒng)主要由控制中心母鐘、網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備、各車站、車輛段二級母鐘、子鐘等組成。

2.2 時鐘系統(tǒng)的功能描述

    控制中心的母鐘，接收 GPS /北斗衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)時間信號，同時產(chǎn)生準(zhǔn)確的同步時間碼，通過傳輸系統(tǒng)向各車站、車輛段的二級母鐘傳送，統(tǒng)一校準(zhǔn)二級母鐘。母鐘同時驅(qū)動控制中心各子鐘。

    各車站、車輛段的二級母鐘，接收母鐘的校時信號用于驅(qū)動本站所有的子鐘正常工作。

    子鐘接收二級母鐘發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)時間碼驅(qū)動信號，進(jìn)行時間信息顯示。

時鐘系統(tǒng)設(shè)置獨(dú)立監(jiān)測終端，通過數(shù)據(jù)通道實(shí)時監(jiān)測全線時鐘系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)施故障定位、報(bào)警，并通過10/100M網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備向通信集中網(wǎng)管終端傳輸告警信息以實(shí)現(xiàn)集中管理。

2.3 時鐘系統(tǒng)設(shè)備分布

2.3.1控制中心

    時鐘系統(tǒng)在控制中心內(nèi)應(yīng)安裝以下設(shè)備：

Ø 在控制中心通信設(shè)備室安裝母鐘及輸出接口設(shè)備等設(shè)備；

Ø 在調(diào)度大廳安裝數(shù)字式日歷子鐘；

Ø 在運(yùn)營辦公室安裝數(shù)字式日歷子鐘；

Ø 在設(shè)備機(jī)房以及其他相關(guān)辦公用房等處安裝數(shù)字式子鐘；

Ø 在網(wǎng)管室安裝網(wǎng)管設(shè)備及打印輸出設(shè)備。

2.3.2車站

    時間系統(tǒng)在各車站應(yīng)安裝一下設(shè)備：

Ø 在車站通信機(jī)房安裝二級母鐘及輸出接口設(shè)備等設(shè)備；

Ø 在車站管理用房（車控室、站長室、通信機(jī)房、交接班室和站務(wù)員室等）安裝數(shù)字式子鐘；

Ø 在車站站廳公共區(qū)域的客服中心安裝數(shù)字子鐘；

Ø 在車站站臺層因有乘客信息系統(tǒng)（PIS）顯示時間信息，故不單獨(dú)設(shè)置子鐘。

2.2.3車輛段

    時間系統(tǒng)在車輛段應(yīng)安裝一下設(shè)備：

Ø 在車輛段通信機(jī)房安裝二級母鐘及輸出接口設(shè)備等設(shè)備；

Ø 在信號樓調(diào)度室和停車列檢庫運(yùn)轉(zhuǎn)值班室安裝數(shù)字式日歷子鐘；

Ø 在設(shè)備管理用房（如通信、信號設(shè)備機(jī)房）安裝數(shù)字式子鐘。

Ø 在管理用房（值班室和管理室等）安裝數(shù)字式子鐘。

2.4主要設(shè)備

2.4.1母鐘

    母鐘安裝于控制中心通信機(jī)房內(nèi)，其內(nèi)部構(gòu)成圖如圖1所示。母鐘主要包括以下模塊：

Ø 主、備GPS標(biāo)準(zhǔn)時間信號接收機(jī)；

Ø 主、備母鐘；

Ø 分路輸出接口箱；

Ø NTP服務(wù)器模塊；

Ø 電源模塊等