GPS時間同步裝置（衛(wèi)星時鐘服務器）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度員、車站值班員、各部門工作人員及乘客提供統(tǒng)一的標準時間信息，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)的設置對保證地鐵運行計時準確、提高運營服務質量起到了重要的作用。

1.2時鐘系統(tǒng)特點

高準確性

    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)星的標準時間信號，經母鐘處理后發(fā)送至系統(tǒng)的各個部分，從而實現(xiàn)整個時鐘系統(tǒng)長期無累積誤差運行。

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鍵部件都采用熱備份，當主單元出現(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)點功能逐級延續(xù)”的運行方式，具備降級使用功能，當前級節(jié)點設備出現(xiàn)故障時，本級節(jié)點設備仍能正常工作；同級節(jié)點發(fā)生故障互不影響。

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

可擴展性

    系統(tǒng)采用分布式結構方式，充分考慮了地鐵的工程的擴建(延長線)。時鐘系統(tǒng)的擴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現(xiàn)。

易兼容性

    系統(tǒng)由標準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)軟件能夠適應計算機技術的急速發(fā)展，采用語言編譯，運行在操作系統(tǒng)平臺上。為保證系統(tǒng)持久可靠地運行，設計時充分考慮到地鐵/輕軌各種強電設備對時鐘系統(tǒng)的電磁干擾

易維護性

    系統(tǒng)設計時在關鍵設備的關鍵部位設置了用于維護和檢測的測試點；整個時鐘系統(tǒng)采取了故障隔離、故障自診斷技術和自動報警措施；標準化高集成元器件的選用、具有互換性板卡的模塊化設計（相同規(guī)格的設備、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，使得系統(tǒng)維護極為簡便快捷。

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現(xiàn)點對點監(jiān)控、發(fā)現(xiàn)故障自動報警。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，并進行主備母鐘自動轉換。

    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)。

    維護管理終端除了監(jiān)控各個子鐘運行情況外，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：母鐘設備接收外部GPS/北斗衛(wèi)星標準時間信號進行自動校時（也可以接收公用信息傳輸網系的標準時間信號），保持同步。同時產生準確的同步時間碼，通過傳輸通道向各車站、車輛段二級母鐘傳送，統(tǒng)一校準二級母鐘；

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

   非正常情況下的同步校對：當母鐘接收不到GPS /北斗標準時間信號時（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生準確的同步時間碼，對各車站及車輛段的二級母鐘進行同步校對。

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

   傳輸通道或其他故障恢復情況下的同步校對：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)提供標準時間信號

    母鐘設備設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)提供毫秒級標準時間信號。

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)主要設備的運行狀態(tài)，對系統(tǒng)的工作狀態(tài)、故障狀態(tài)進行顯示，并能夠對全系統(tǒng)時鐘進行點對點的控制，其主要監(jiān)控及顯示的內容包括：

 Ø 標準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)控終端應能對故障狀態(tài)及故障產生的時間進行存儲記錄和打印。系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，監(jiān)控終端能夠發(fā)出聲音報警，并可在監(jiān)控終端主界面上顯示主要故障內容及設備位置。聲音報警信號能通過手動操作去除。同時故障信息能夠通過10/100M以太網傳輸?shù)郊芯W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 網絡監(jiān)視：可看信息，不能修改任何數(shù)據(jù)；

Ø 網絡維修：能對一般維修所需的數(shù)據(jù)進行修改但不能對數(shù)據(jù)庫進行修改；

Ø 網絡管理：能修改數(shù)據(jù)庫的任何數(shù)據(jù)；

Ø 網管記錄：對所有登入者、操作內容進行實時監(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總體結構

   地鐵時間系統(tǒng)主要由控制中心母鐘、網絡管理設備、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)星標準時間信號，同時產生準確的同步時間碼，通過傳輸系統(tǒng)向各車站、車輛段的二級母鐘傳送，統(tǒng)一校準二級母鐘。母鐘同時驅動控制中心各子鐘。

    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)出的標準時間碼驅動信號，進行時間信息顯示。

時鐘系統(tǒng)設置獨立監(jiān)測終端，通過數(shù)據(jù)通道實時監(jiān)測全線時鐘系統(tǒng)的運行狀態(tài)，實施故障定位、報警，并通過10/100M網絡接口設備向通信集中網管終端傳輸告警信息以實現(xiàn)集中管理。

2.3 時鐘系統(tǒng)設備分布

2.3.1控制中心

    時鐘系統(tǒng)在控制中心內應安裝以下設備：

Ø 在控制中心通信設備室安裝母鐘及輸出接口設備等設備；

Ø 在調度大廳安裝數(shù)字式日歷子鐘；

Ø 在運營辦公室安裝數(shù)字式日歷子鐘；

Ø 在設備機房以及其他相關辦公用房等處安裝數(shù)字式子鐘；

Ø 在網管室安裝網管設備及打印輸出設備。

2.3.2車站

    時間系統(tǒng)在各車站應安裝一下設備：

Ø 在車站通信機房安裝二級母鐘及輸出接口設備等設備；

Ø 在車站管理用房（車控室、站長室、通信機房、交接班室和站務員室等）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，故不單獨設置子鐘。

2.2.3車輛段

    時間系統(tǒng)在車輛段應安裝一下設備：

Ø 在車輛段通信機房安裝二級母鐘及輸出接口設備等設備；

Ø 在信號樓調度室和停車列檢庫運轉值班室安裝數(shù)字式日歷子鐘；

Ø 在設備管理用房（如通信、信號設備機房）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主要設備

2.4.1母鐘

    母鐘安裝于控制中心通信機房內，其內部構成圖如圖1所示。母鐘主要包括以下模塊：

Ø 主、備GPS標準時間信號接收機；

Ø 主、備母鐘；

Ø 分路輸出接口箱；

Ø NTP服務器模塊；

Ø 電源模塊等