GPS時間同步裝置（衛星時鐘服務器）在地鐵系統方案

GPS時間同步裝置（衛星時鐘服務器）在地鐵系統方案地鐵時鐘系統

1.系統基本描述

1.1時鐘系統概況

    地鐵時鐘系統是軌道交通系統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一的標準時間信息，為地鐵通信系統及其它系統（信號、AFC、ISCS、ACS系統等）提供統一的時間信號。

時鐘系統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時鐘系統特點

高準確性

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

    系統能夠接收來自GPS/北斗衛星的標準時間信號，經母鐘處理后發送至系統的各個部分，從而實現整個時鐘系統長期無累積誤差運行。

高可靠性

    地鐵時鐘系統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，當主單元出現故障時，能夠自動切換到備用單元，保證了系統的高可靠性。同時時鐘系統還采取了“節點功能逐級延續”的運行方式，具備降級使用功能，當前級節點設備出現故障時，本級節點設備仍能正常工作；同級節點發生故障互不影響。

    系統采用分布式結構、閉環控制、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、提高了系統的可靠性。

可擴展性

    系統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。

易兼容性

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

易維護性

    系統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。

監控全面性

    時鐘系統的母鐘以及二級母鐘均可實現點對點監控、發現故障自動報警。母鐘的主備母鐘既可自檢測也能互相檢測，以及時發現系統故障，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。

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

1.3時鐘系統基本功能描述

   地鐵工程時鐘系統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，統一校準二級母鐘；

二級母鐘系統接收母鐘發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，使本區子鐘能夠進行正常統一的時間顯示。

   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 日歷數字式子鐘：“年、月、日、星期（中文字）、時、分、秒”；

Ø 數字子鐘：“時：分：秒”；

Ø 模擬式子鐘“時：分”。

1.3.3為其它系統提供標準時間信號

    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提供毫秒級標準時間信號。

1.3.4時鐘系統的管理功能

    時鐘系統可以通過設置在控制中心的時鐘系統管理終端具備如下管理功能：

監控及顯示

    監控終端能夠檢測地鐵時鐘系統主要設備的運行狀態，對系統的工作狀態、故障狀態進行顯示，并能夠對全系統時鐘進行點對點的控制，其主要監控及顯示的內容包括：

 Ø 標準信號接收單元的工作狀態；

 Ø 信號處理單元的工作狀態；

 Ø 母鐘、二級母鐘、每個子鐘的工作狀態；

 Ø 傳輸通道的工作狀態；

 Ø 對全系統時鐘系統的控制（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

    監控終端應能對故障狀態及故障產生的時間進行存儲記錄和打印。系統出現故障時，監控終端能夠發出聲音報警，并可在監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以太網傳輸到集中網管，便于地鐵通信系統的集中管理。

安全管理

Ø 用戶管理：提供用戶創建；

Ø 網絡監視：可看信息，不能修改任何數據；

Ø 網絡維修：能對一般維修所需的數據進行修改但不能對數據庫進行修改；

Ø 網絡管理：能修改數據庫的任何數據；

Ø 網管記錄：對所有登入者、操作內容進行實時監視、記錄和保存，監視過程用文件記錄方式。該文件可查看、打印，不能刪除。

2.時鐘系統的組成

2.1系統總圖

2.2總體結構

   地鐵時間系統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 時鐘系統的功能描述

    控制中心的母鐘，接收 GPS /北斗衛星標準時間信號，同時產生準確的同步時間碼，通過傳輸系統向各車站、車輛段的二級母鐘傳送，統一校準二級母鐘。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出的標準時間碼驅動信號，進行時間信息顯示。

時鐘系統設置獨立監測終端，通過數據通道實時監測全線時鐘系統的運行狀態，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集中管理。

2.3 時鐘系統設備分布

2.3.1控制中心

    時鐘系統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 在調度大廳安裝數字式日歷子鐘；

Ø 在運營辦公室安裝數字式日歷子鐘；

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）安裝數字式子鐘；

Ø 在車站站廳公共區域的客服中心安裝數字子鐘；

Ø 在車站站臺層因有乘客信息系統（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）安裝數字式子鐘。

Ø 在管理用房（值班室和管理室等）安裝數字式子鐘。

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