城市轨道交通时钟系统浅述

2022-09-12

1 系统概述

城市轨道交通时钟系统采用分布式集中控制原理, 一般采用控制中心/车站两级组网方式, 由一级母钟、二级母钟及子钟等设备构成。一级母钟接收来自GPS的标准时间信号校正本身晶振, 产生稳定的标准时间信号, 通过传输系统传给车站、车辆段的二级母钟。二级母钟接收一级母钟标准时间信号, 校正本身晶振, 产生稳定标准时间信号, 驱动所带全部子钟显示统一时间, 为城市轨道交通乘客和运营工作人员提供统一时间。一级母钟在控制中心为其它系统提供统一的同步时间信号, 使城市轨道交通内各机电系统的定时设备与时钟系统同步, 从而实现城市轨道交通全线统一的时间标准。子钟一般设在各车站站厅、站台、车辆段和有关生产办公用房。

2 时钟系统的组成

时钟系统主要由在控制中心的母钟设备、GPS标准时间信号接收单元、时钟系统的监控终端、铷原子钟设备、多路输出接口设备 (包括子钟接口、标准时间接口) 、控制中心子钟以及在各车站和车辆段各设置一台二级母钟、传输通道及各区域子钟设备构成。时钟系统按照分布式二级星型拓扑结构方式设置。

子钟接收母钟发出的标准时间信号, 进行校对并显示, 子钟脱离母钟时能够单独运行, 其显示方式有针式和数字式两种。

数字式子钟主要由以下几部分组成: (1) I/O接口模块; (2) 主控制板模块; (3) 时间显示模块; (4) 电源模块。

3 时钟系统运营模式

正常情况下, GPS作为主时钟源, 并为铷原子钟校时, 中心母钟接收来自GPS的标准时间信号, 通过传输系统将标准时间信号传输给设在各车站/车辆段的二级母钟。各车站、车辆段的二级母钟按照标准时间信号校准自身精度并给所辖的子钟校时, 使所辖的子钟统一显示标准时间, 为各办公区的运营管理工作人员及公共区的乘客提供统一标准时间信息, 同时在控制中心维护终端通过10/100M网卡与集中告警系统通讯, 报告时钟系统的运行状态。

当GPS出现故障时, 系统以铷原子钟输出的标准时间信号为时间基准, 给中心母钟校时, 中心母钟通过传输通道将时间信号传输给二级母钟、时钟系统维护终端, 由二级母钟按标准时间信号指挥所辖的子钟统一显示标准时间, 为控制中心、车站、车辆段的运营管理工作人员公共区的乘客提供统一标准时间信息, 同时通过时钟监控系统发出“GPS故障”报警信息。

当GPS和铷原子钟同时出现故障时, 系统将依照中心母钟自身高稳定晶振发出的时钟信号对二级母钟、其他系统进行校时同时发出“GPS故障”和“铷原子钟故障”的报警信息。

中心一级母钟通过信号输入端口不断接收来自GPS信号接收专职发出的标准时间信号, 对自身内部时钟信号源进行校准使系统时限无积累误差运行, 一级母钟不断接受来自GPS或铷原子钟的时间码及其代码, 并对接收到的数据进行分析, 判断这些数据是否真实可靠。如果数据可靠即对母钟进行校对。如果数据不可靠便放弃, 重新接收。当GPS或铷原子钟信号中断或无效时, 中心一级母钟将自动转换采用自身的高稳定晶振发出的时间信号作为实践基准, 驱动二级母钟和自带子钟正常工作并向时钟系统网管发出告警并通过时钟系统网管向集中告警系统发出告警信息。

当一级母钟发生故障和传输通道故障时, 二级母钟接收不到一级母钟的校时信号时, 二级母钟立即转入独立工作状态, 采用自身的高稳定晶振发出的时间信号作为时间基准, 以“独立运行”模式运行, 使其本身及附属系统保持连续性。

一级母钟的标准校时信号通过传输子系统传给车站、车辆段的二级母钟, 二级母钟根据标准时间信号校准自身精度, 再由二级母钟把标准时间信号发送给所辖子钟, 子钟根据标准时间信号对自身校时, 从而使所有子钟按统一标准显示时间信息为各车站、车辆段的运行管理及各车站站厅等主要工作场所的工作人员提供统一标准时间信号。

中心一级母钟和二级时钟通过系统配置的标准多路输出接口设备为其他各系统提供统一的标准时间信号, 使全线其他系统与时钟系统同步, 从而实现地铁全线统一的时间标准。