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

1.系統(tǒng)基本描述

1.1時(shí)鐘系統(tǒng)概況

    地鐵時(shí)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(shí)間信息，為地鐵通信系統(tǒng)及其它系統(tǒng)（信號(hào)、AFC、ISCS、ACS系統(tǒng)等）提供統(tǒng)一的時(shí)間信號(hào)。

時(shí)鐘系統(tǒng)的設(shè)置對(duì)保證地鐵運(yùn)行計(jì)時(shí)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(shí)鐘系統(tǒng)特點(diǎn)

高準(zhǔn)確性

    地鐵時(shí)鐘系統(tǒng)中的母鐘和二級(jí)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(shí)間信號(hào)，經(jīng)母鐘處理后發(fā)送至系統(tǒng)的各個(gè)部分，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)時(shí)鐘系統(tǒng)長期無累積誤差運(yùn)行。

高可靠性

    地鐵時(shí)鐘系統(tǒng)的控制中心母鐘和車站/車輛段二級(jí)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(shí)，能夠自動(dòng)切換到備用單元，保證了系統(tǒng)的高可靠性。同時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)還采取了“節(jié)點(diǎn)功能逐級(jí)延續(xù)”的運(yùn)行方式，具備降級(jí)使用功能，當(dāng)前級(jí)節(jié)點(diǎn)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，本級(jí)節(jié)點(diǎn)設(shè)備仍能正常工作；同級(jí)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(shí)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(tái)上。為保證系統(tǒng)持久可靠地運(yùn)行，設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到地鐵/輕軌各種強(qiáng)電設(shè)備對(duì)時(shí)鐘系統(tǒng)的電磁干擾

易維護(hù)性

    系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)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(gè)時(shí)鐘系統(tǒng)采取了故障隔離、故障自診斷技術(shù)和自動(dòng)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(jí)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(shí)鐘系統(tǒng)的母鐘以及二級(jí)母鐘均可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)監(jiān)控、發(fā)現(xiàn)故障自動(dòng)報(bào)警。母鐘的主備母鐘既可自檢測也能互相檢測，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障，并進(jìn)行主備母鐘自動(dòng)轉(zhuǎn)換。

    二級(jí)母鐘可以通過切換按鍵顯示備用二級(jí)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(gè)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(jí)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(shí)鐘系統(tǒng)基本功能描述

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

1.3.1同步校對(duì)

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

二級(jí)母鐘系統(tǒng)接收母鐘發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間碼信號(hào)，與母鐘隨時(shí)保持同步，并產(chǎn)生輸出時(shí)間驅(qū)動(dòng)信號(hào)，用于驅(qū)動(dòng)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(duì)：當(dāng)母鐘接收不到GPS /北斗標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)時(shí)（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(shí)間碼，對(duì)各車站及車輛段的二級(jí)母鐘進(jìn)行同步校對(duì)。

二級(jí)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(shí)間信號(hào)驅(qū)動(dòng)本站子鐘的驅(qū)動(dòng)信息，使本區(qū)子鐘能夠進(jìn)行正常統(tǒng)一的時(shí)間顯示。

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

1.3.2時(shí)間顯示

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

Ø 數(shù)字子鐘：“時(shí)：分：秒”；

Ø 模擬式子鐘“時(shí)：分”。

1.3.3為其它系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)

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

1.3.4時(shí)鐘系統(tǒng)的管理功能

    時(shí)鐘系統(tǒng)可以通過設(shè)置在控制中心的時(shí)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(shí)鐘系統(tǒng)主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)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(shí)鐘進(jìn)行點(diǎn)對(duì)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(hào)接收單元的工作狀態(tài)；

 Ø 信號(hào)處理單元的工作狀態(tài)；

 Ø 母鐘、二級(jí)母鐘、每個(gè)子鐘的工作狀態(tài)；

 Ø 傳輸通道的工作狀態(tài)；

 Ø 對(duì)全系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)的控制（加快、減速、復(fù)位、校對(duì)、追時(shí)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(duì)故障狀態(tài)及故障產(chǎn)生的時(shí)間進(jìn)行存儲(chǔ)記錄和打印。系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，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(hào)能通過手動(dòng)操作去除。同時(shí)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(duì)一般維修所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改但不能對(duì)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(duì)所有登入者、操作內(nèi)容進(jìn)行實(shí)時(shí)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(shí)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(shí)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(jí)母鐘、子鐘等組成。

2.2 時(shí)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(shí)間信號(hào)，同時(shí)產(chǎn)生準(zhǔn)確的同步時(shí)間碼，通過傳輸系統(tǒng)向各車站、車輛段的二級(jí)母鐘傳送，統(tǒng)一校準(zhǔn)二級(jí)母鐘。母鐘同時(shí)驅(qū)動(dòng)控制中心各子鐘。

    各車站、車輛段的二級(jí)母鐘，接收母鐘的校時(shí)信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)本站所有的子鐘正常工作。

    子鐘接收二級(jí)母鐘發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間碼驅(qū)動(dòng)信號(hào)，進(jìn)行時(shí)間信息顯示。

時(shí)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(shí)監(jiān)測全線時(shí)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(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)備分布

2.3.1控制中心

    時(shí)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(shí)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(jí)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(tái)層因有乘客信息系統(tǒng)（PIS）顯示時(shí)間信息，故不單獨(dú)設(shè)置子鐘。

2.2.3車輛段

    時(shí)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(jí)母鐘及輸出接口設(shè)備等設(shè)備；

Ø 在信號(hào)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(hào)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(shí)間信號(hào)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