GPS时间同步装置（卫星时钟服务器）在地铁系统方案

GPS时间同步装置（卫星时钟服务器）在地铁系统方案地铁时钟系统

1.系统基本描述

1.1时钟系统概况

    地铁时钟系统是轨道交通系统的重要组成部份之一，其主要作用是为控制中心调度员、车站值班员、各部门工作人员及乘客提供统一的标准时间信息，为地铁通信系统及其它系统（信号、AFC、ISCS、ACS系统等）提供统一的时间信号。

时钟系统的设置对保证地铁运行计时准确、提高运营服务质量起到了重要的作用。

1.2时钟系统特点

高准确性

    地铁时钟系统中的母钟和二级母钟均采用高稳定、高精度的晶体振荡器，以确保系统高稳定性、高精度。

    系统能够接收来自GPS/北斗卫星的标准时间信号，经母钟处理后发送至系统的各个部分，从而实现整个时钟系统长期无累积误差运行。

高可靠性

    地铁时钟系统的控制中心母钟和车站/车辆段二级母钟的关键部件都采用热备份，当主单元出现故障时，能够自动切换到备用单元，保证了系统的高可靠性。同时时钟系统还采取了“节点功能逐级延续”的运行方式，具备降级使用功能，当前级节点设备出现故障时，本级节点设备仍能正常工作；同级节点发生故障互不影响。

    系统采用分布式结构、闭环控制、掉电保护、故障自诊断、故障隔离技术、软硬件冗余措施、保护接地、严格筛选元器件、抗电气干扰及电磁干扰、提高了系统的可靠性。

可扩展性

    系统采用分布式结构方式，充分考虑了地铁的工程的扩建(延长线)。时钟系统的扩展可以通过保持软件不变，硬件只需少量增加控制单元的方法实现。

易兼容性

    系统由标准化的软件及硬件组成，用户可按照自己的需要灵活配置。系统软件能够适应计算机技术的急速发展，采用语言编译，运行在操作系统平台上。为保证系统持久可靠地运行，设计时充分考虑到地铁/轻轨各种强电设备对时钟系统的电磁干扰

易维护性

    系统设计时在关键设备的关键部位设置了用于维护和检测的测试点；整个时钟系统采取了故障隔离、故障自诊断技术和自动报警措施；标准化高集成元器件的选用、具有互换性板卡的模块化设计（相同规格的设备、接口板都具有互换性）；母钟、二级母钟的控制板均支持热拔插技术，使得系统维护极为简便快捷。

易适配性

    传输通道可以采用SDH、ATM、OTN、PCM等多种方式实现。

监控全面性

    时钟系统的母钟以及二级母钟均可实现点对点监控、发现故障自动报警。母钟的主备母钟既可自检测也能互相检测，以及时发现系统故障，并进行主备母钟自动转换。

    二级母钟可以通过切换按键显示备用二级母钟以及所带子钟的工作状态。

    维护管理终端除了监控各个子钟运行情况外，还可以监控到控制中心母钟、各车站、车辆段二级母钟接口板的工作状态，并可控制母钟的主备母钟自由切换。

1.3时钟系统基本功能描述

   地铁工程时钟系统按控制中心母钟和车站、车辆段二级母钟两级方式设置，系统基本功能如下：

1.3.1同步校对

   正常情况下的同步校对：母钟设备接收外部GPS/北斗卫星标准时间信号进行自动校时（也可以接收公用信息传输网系的标准时间信号），保持同步。同时产生准确的同步时间码，通过传输通道向各车站、车辆段二级母钟传送，统一校准二级母钟；

二级母钟系统接收母钟发出的标准时间码信号，与母钟随时保持同步，并产生输出时间驱动信号，用于驱动本站所有的子钟，并能向中心设备回馈车站子系统的工作信息。

   非正常情况下的同步校对：当母钟接收不到GPS /北斗标准时间信号时（传输通道或GPS /北斗接收单元出现故障），母钟能够以自身高精度晶振产生准确的同步时间码，对各车站及车辆段的二级母钟进行同步校对。

二级母钟在传输通道中断的情况下，能够独立正常工作，以自身高精度晶振产生时间信号驱动本站子钟的驱动信息，使本区子钟能够进行正常统一的时间显示。

   传输通道或其他故障恢复情况下的同步校对：二级母钟或子钟重新接收到母钟的时间信号后应具有自动校对功能。

1.3.2时间显示

   母钟显示：“年，月，日，星期（中文字），时，分，秒，毫秒”全时标信息；

   子钟显示：

Ø 日历数字式子钟：“年、月、日、星期（中文字）、时、分、秒”；

Ø 数字子钟：“时：分：秒”；

Ø 模拟式子钟“时：分”。

1.3.3为其它系统提供标准时间信号

    母钟设备设有多路同步时间码输出接口，能够在整秒时刻给其它各系统提供毫秒级标准时间信号。

1.3.4时钟系统的管理功能

    时钟系统可以通过设置在控制中心的时钟系统管理终端具备如下管理功能：

监控及显示

    监控终端能够检测地铁时钟系统主要设备的运行状态，对系统的工作状态、故障状态进行显示，并能够对全系统时钟进行点对点的控制，其主要监控及显示的内容包括：

 Ø 标准信号接收单元的工作状态；

 Ø 信号处理单元的工作状态；

 Ø 母钟、二级母钟、每个子钟的工作状态；

 Ø 传输通道的工作状态；

 Ø 对全系统时钟系统的控制（加快、减速、复位、校对、追时等）；

 Ø 常用故障排除信息及列表等帮助信息。

故障管理

    监控终端应能对故障状态及故障产生的时间进行存储记录和打印。系统出现故障时，监控终端能够发出声音报警，并可在监控终端主界面上显示主要故障内容及设备位置。声音报警信号能通过手动操作去除。同时故障信息能够通过10/100M以太网传输到集中网管，便于地铁通信系统的集中管理。

安全管理

Ø 用户管理：提供用户创建；

Ø 网络监视：可看信息，不能修改任何数据；

Ø 网络维修：能对一般维修所需的数据进行修改但不能对数据库进行修改；

Ø 网络管理：能修改数据库的任何数据；

Ø 网管记录：对所有登入者、操作内容进行实时监视、记录和保存，监视过程用文件记录方式。该文件可查看、打印，不能删除。

2.时钟系统的组成

2.1系统总图

2.2总体结构

   地铁时间系统主要由控制中心母钟、网络管理设备、各车站、车辆段二级母钟、子钟等组成。

2.2 时钟系统的功能描述

    控制中心的母钟，接收 GPS /北斗卫星标准时间信号，同时产生准确的同步时间码，通过传输系统向各车站、车辆段的二级母钟传送，统一校准二级母钟。母钟同时驱动控制中心各子钟。

    各车站、车辆段的二级母钟，接收母钟的校时信号用于驱动本站所有的子钟正常工作。

    子钟接收二级母钟发出的标准时间码驱动信号，进行时间信息显示。

时钟系统设置独立监测终端，通过数据通道实时监测全线时钟系统的运行状态，实施故障定位、报警，并通过10/100M网络接口设备向通信集中网管终端传输告警信息以实现集中管理。

2.3 时钟系统设备分布

2.3.1控制中心

    时钟系统在控制中心内应安装以下设备：

Ø 在控制中心通信设备室安装母钟及输出接口设备等设备；

Ø 在调度大厅安装数字式日历子钟；

Ø 在运营办公室安装数字式日历子钟；

Ø 在设备机房以及其他相关办公用房等处安装数字式子钟；

Ø 在网管室安装网管设备及打印输出设备。

2.3.2车站

    时间系统在各车站应安装一下设备：

Ø 在车站通信机房安装二级母钟及输出接口设备等设备；

Ø 在车站管理用房（车控室、站长室、通信机房、交接班室和站务员室等）安装数字式子钟；

Ø 在车站站厅公共区域的客服中心安装数字子钟；

Ø 在车站站台层因有乘客信息系统（PIS）显示时间信息，故不单独设置子钟。

2.2.3车辆段

    时间系统在车辆段应安装一下设备：

Ø 在车辆段通信机房安装二级母钟及输出接口设备等设备；

Ø 在信号楼调度室和停车列检库运转值班室安装数字式日历子钟；

Ø 在设备管理用房（如通信、信号设备机房）安装数字式子钟。

Ø 在管理用房（值班室和管理室等）安装数字式子钟。

2.4主要设备

2.4.1母钟

    母钟安装于控制中心通信机房内，其内部构成图如图1所示。母钟主要包括以下模块：

Ø 主、备GPS标准时间信号接收机；

Ø 主、备母钟；

Ø 分路输出接口箱；

Ø NTP服务器模块；

Ø 电源模块等