地铁通信时钟系统浅析和管理

李文彬 张宝林 廖谨宇

摘要：时钟系统是城市地铁弱电系统的重要组成子系统之一，时钟系统的运行精准度一定程度上会影响了轨道交通运营质量，地铁通信系统的正常运营离不开一套准确、可靠的时钟系统。本文首先对地铁时钟系统的主要功能进行了概述，再详细介绍了时钟系统的基本结构，并结合日常工作分析了设备维护的重点内容。

关键词：地铁 时钟 浅析 维护

中图分类号：U231.9 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）07-0022-02

1 系统概述

时钟系统是城市地铁弱电系统的重要组成子系统之一，其基本作用不仅是为OCC调度人员、车站人员、维保人员以及办公人员提供统一的标准时间，同时也为其他子系统提供统一的时钟信号，比如信号、通信、AFC、ISCS及ACS等专业系统。因此，时钟系统的运行精准度一定程度上会影响了轨道交通运营质量，而配备稳定的时钟源也一定程度上提高了管理水平，进而保证了整个地铁交通系统的高效运营。

2 地铁通信时钟系统功能和结构

2.1 系统特点

时钟系统若要满足实际使用需求则要具备优良的系统功能，具有特点如下：

（1）可管理性：时钟系统的一级、二级母钟均可在管理界面上实现点对点监控，若发现故障则网管能实现自动恢复和报警功能，提示维护人员及时进行响应处置。例如：一级母钟配置的主、备母钟之间可以互相监督状态，在主用母钟发生故障时可以自动切换。（2）可扩展性：系统在前期建设中需要考虑后续线路或其他子系统的接入，系统硬件只需要通过增加简单的模块单元即可实现有效的扩容，如增加422或NTP服务器。（3）易维护性：系统在设计时对关键部位设置维护和检测点，故障发生时能够及时准确地上报故障信息和位置；一级、二级目中的控制面板及外围办卡均支持热拔插功能，系统在线维护工作趋于简单化，对一般故障可以随时进行处理。（4）适应性：信息技术的不断发展，使得时钟信号的承载网络发生了一定的变化，时钟系统因具有较强的适应性而支持采用多种传输方式承载时钟信号业务，比如SDH、ATM、OTN或者最原始的PCM业务都可以。（5）时钟准确性：时钟系统一级母钟与外部时标信号同步误差小于10ms。同时，二级与一级母钟之间的同步误差更是小于1ms，而子钟与一级母钟或二级母钟的同步误差小于10ms。（6）高可靠性：对于地铁来说，时钟系统要求长时间可靠稳定地输出时间信号。时钟系统中设置的一级、二级母钟及子钟的MTBF指标一般均为80000小时以上，能够24小时内连续运行。

2.2 系统配置结构

时钟系统设备主要包含两部分：中心、车站及场段时钟系统。中心时钟系统包含一级母钟、外部标准时间信号接收设备、中心接口单元、子钟和网管终端等。车站及场段时钟系统则只包含二级母钟、子钟。

对于中心时钟系统来说，，它收来自GPS/北斗接收装置解码的标准时间信号，也就作为了既有时钟系统的标准外部时钟源信号。OCC一级母钟通过传输系统的PCM低速通道与各站、车辆段、停车场的二级母钟通讯，接口方式普遍采用标准 RS422；另外，OCC还采用了以太网和RS422两种接口方式为其它地铁专业系统提供统一的时间信号，使其核心设备与时钟系统同步，从而实现地铁全线执行统一的时间标准。

车站及场段时钟系统主要仅设置有二级母钟和子钟，其中二级母钟均设于各车站、车辆段、停车场的通信设备房内。通过数据光纤传输系统接收中心一级母钟发出的标准时间信号，使得二级母钟与中心一级母钟随时保持同步，并输出422时间驱动信号，用于驱动本站所有的模拟、数字子钟正确运行。

2.3 系统网络和原理

目前成都地铁1、2、3、4号线时钟系统采用星型分布式结构（点对多点方式），由一级母钟、二级母钟、子钟及传输通道等组成，通过计算机进行集散式控制，保证了二级母钟独立于中心一级母钟，网管则可单独控制子钟，而一级母钟可对二级母钟进行管理监控。

时钟系统结构如图1所示。

2.4 时钟系统具体工作原理

（1）中心母钟收到GPS/北斗接收装置解码的标准时间信号后，采用广播的方式发送标准时间给各二级母钟，该方式一次发送即可到达所有二级母钟。中心母钟如果要了解二级母钟的时间工作状态，首先需要采用轮询方式发送地址信息集，二级母钟判断收到的地址信息属于自己时再发信息给母钟。

（2）网管可监控性是通过设置在控制中心的监控计算机实现的，其实时监测时钟系统主要设备的运行状态及故障状态，并能接入集中告警和远程联网告警功能。在接入传输系统设备后，时钟系统能够运行正常，也即：二级母钟能够正确接收母钟信息（表现为一级母钟、二级母钟的时间保持同步）；母钟能够接收到各二级母钟的响应信号（一级母钟可查询到二级母钟的状态）。

此外，为提高系统的可靠性，时钟系统采用闭环控制，实施隔离技术、掉电保护、软件自诊断措施等，软硬件设计采用较大的硬件冗余度。

3 时钟系统的管理工作

根据当前地铁通信维护经验和故障记录来看，时钟系统的故障率非常低。因此，时钟系统的维护工作相对其他系统来说并不繁杂，而如何提升未来故障高发时的处置能力是当前需要做好工作之一。在日常工作中，基层班组可充分利用既有闲置的设备资源，通过组织各类时钟系统比武方式来深入学习其工作原理和基本特点，以期从内部开始逐步认识系统设备的细节，进而掌握维保工作的主动性。另外，从技术发展的角度来看待维护性工作，就必须要弄清NTP和422方式的优缺点，进而在系统设计阶段梳理未来的运维需求，选择可靠性、便捷性更强的系统建设方案。

4 结语

时钟系统的组网结构虽然相对简单，但是其在地铁系统中扮演的角色却十分重要。通过为地铁相关工作人员和普通乘客提供精准的时钟服务，进一步提高了地铁的服务水平。通信、信号及AFC等诸多子系统都是通过从时钟系统获取时钟源信号，从根本上保证了上述系统每个节点都有相同的定时标准，也保障了地铁的安全准点。

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