第14章 時鐘系統(tǒng)

1、 信號與通信概論信號與通信概論第 1 4 章 時 鐘 系 統(tǒng)1第14章時鐘系統(tǒng) 信號與通信概論信號與通信概論第 1 4 章 時 鐘 系 統(tǒng)2時鐘系統(tǒng)是為城市軌道交通其他子時鐘系統(tǒng)是為城市軌道交通其他子系統(tǒng)的中心設(shè)備提供統(tǒng)一時間信號的系系統(tǒng)的中心設(shè)備提供統(tǒng)一時間信號的系統(tǒng)。包括為控制中心調(diào)度員、車站值班統(tǒng)。包括為控制中心調(diào)度員、車站值班員、列車駕駛員、各部門工作人員及乘員、列車駕駛員、各部門工作人員及乘客提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時間信息。時鐘系統(tǒng)客提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時間信息。時鐘系統(tǒng)的設(shè)置對保證地鐵運行計時準(zhǔn)確、提高的設(shè)置對保證地鐵運行計時準(zhǔn)確、提高運營服務(wù)質(zhì)量起到了重要的作用。運營服務(wù)質(zhì)量起到了重要的作用。

2、 信號與通信概論信號與通信概論第 1 4 章 時 鐘 系 統(tǒng)3 時鐘系統(tǒng)采用時鐘系統(tǒng)采用GPS(Global Position System)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)時間信息。時間信息。GPS是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，CPS的空間部的空間部分是由分是由24顆工作衛(wèi)星組成，它位于距地表顆工作衛(wèi)星組成，它位于距地表20 200 km的的上空，均勻分布在上空，均勻分布在6個軌道面上（每個軌道面?zhèn)€軌道面上（每個軌道面4顆），顆），軌道傾角為軌道傾角為550。此外，還有。此外，還有4顆有源備份衛(wèi)星在軌運顆有源備份衛(wèi)星在軌運行。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可行。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何

3、時間都可觀測到觀測到4顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖像。這就提供了在時間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰?。幾何圖像。這就提供了在時間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰?。GPS接收器捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測衛(wèi)接收器捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運行。當(dāng)接收機捕獲到跟蹤的星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運行。當(dāng)接收機捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號后，就可測量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和衛(wèi)星信號后，就可測量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和幾何距離的變化率，解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根幾何距離的變化率，解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機中的微處理計算機就

4、可按定位解據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機中的微處理計算機就可按定位解算方法進行定位計算，計算出用戶所在地理位置的經(jīng)算方法進行定位計算，計算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時間等信息。緯度、高度、速度、時間等信息。 信號與通信概論信號與通信概論第 1 4 章 時 鐘 系 統(tǒng)4知識點：知識點： 1時鐘系統(tǒng)的構(gòu)成；時鐘系統(tǒng)的構(gòu)成； 2時鐘系統(tǒng)的運行；時鐘系統(tǒng)的運行； 3對鐘系統(tǒng)的控制模式。對鐘系統(tǒng)的控制模式。技能目標(biāo)：技能目標(biāo)： 1掌握時鐘系統(tǒng)的作用；掌握時鐘系統(tǒng)的作用； 2掌握時鐘系統(tǒng)的運行方式；掌握時鐘系統(tǒng)的運行方式； 3掌握時鐘系統(tǒng)的控制模式。掌握時鐘系統(tǒng)的控制模式。 。 信號與通信概論信號與通信

5、概論第 1 4 章 時 鐘 系 統(tǒng)514.1 時鐘系統(tǒng)的構(gòu)成時鐘系統(tǒng)的構(gòu)成 時鐘系統(tǒng)采用控制中心與車站車輛時鐘系統(tǒng)采用控制中心與車站車輛段停車場兩級組網(wǎng)方式。由中心一級段停車場兩級組網(wǎng)方式。由中心一級母鐘、車站車輛段停車場母鐘（二母鐘、車站車輛段停車場母鐘（二級母鐘）、時間顯示單元（子鐘）及傳級母鐘）、時間顯示單元（子鐘）及傳輸通道、接口設(shè)備、電源和時鐘系統(tǒng)網(wǎng)輸通道、接口設(shè)備、電源和時鐘系統(tǒng)網(wǎng)管設(shè)備組成。如圖管設(shè)備組成。如圖14-1所示。所示。 信號與通信概論信號與通信概論第 1 4 章 時 鐘 系 統(tǒng)6 信號與通信概論信號與通信概論第 1 4 章 時 鐘 系 統(tǒng)7 一級母鐘設(shè)于控制中心綜合設(shè)

6、備室，其中一級母鐘設(shè)于控制中心綜合設(shè)備室，其中高穩(wěn)晶振工作鐘采用主備用方式，主備工作鐘高穩(wěn)晶振工作鐘采用主備用方式，主備工作鐘能自動和手動倒換且可人工調(diào)整時間。能自動和手動倒換且可人工調(diào)整時間。 二級母鐘設(shè)于各車站車輛段停車場通二級母鐘設(shè)于各車站車輛段停車場通信設(shè)備室內(nèi)，二級母鐘采用一主一備工作方式，信設(shè)備室內(nèi)，二級母鐘采用一主一備工作方式，接收一級母鐘的校時信號，并向子鐘發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)接收一級母鐘的校時信號，并向子鐘發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)時間信號校準(zhǔn)子鐘。時間信號校準(zhǔn)子鐘。 子鐘設(shè)于控制中心調(diào)度大廳和各車站的站子鐘設(shè)于控制中心調(diào)度大廳和各車站的站廳（部分車站）、車站控制室、公安安全室、廳（部分車站）、車站控制室

7、、公安安全室、AFC票務(wù)室、站臺監(jiān)察亭、問詢處、交接班室、票務(wù)室、站臺監(jiān)察亭、問詢處、交接班室、站長室、站區(qū)長室及其他與行車有關(guān)的處站長室、站區(qū)長室及其他與行車有關(guān)的處所，并在車輛段停車場信號樓運轉(zhuǎn)室、值班所，并在車輛段停車場信號樓運轉(zhuǎn)室、值班員室、停車列檢庫、聯(lián)合檢修庫等有關(guān)地點設(shè)員室、停車列檢庫、聯(lián)合檢修庫等有關(guān)地點設(shè)置子鐘。置子鐘。 信號與通信概論信號與通信概論第 1 4 章 時 鐘 系 統(tǒng)8 時鐘系統(tǒng)網(wǎng)管設(shè)備設(shè)于控制中心通時鐘系統(tǒng)網(wǎng)管設(shè)備設(shè)于控制中心通信網(wǎng)管中心，用于管理時鐘系統(tǒng)，實時信網(wǎng)管中心，用于管理時鐘系統(tǒng)，實時監(jiān)測一級母鐘、二級母鐘的工作狀態(tài)，監(jiān)測一級母鐘、二級母鐘的工作狀態(tài)，

8、當(dāng)某個時鐘設(shè)備產(chǎn)生故障時，一級母鐘、當(dāng)某個時鐘設(shè)備產(chǎn)生故障時，一級母鐘、二級母鐘可實時將告警信號發(fā)送到控制二級母鐘可實時將告警信號發(fā)送到控制中心時鐘系統(tǒng)網(wǎng)管設(shè)備。在車輛段通號中心時鐘系統(tǒng)網(wǎng)管設(shè)備。在車輛段通號車間設(shè)置維護管理終端，通過傳輸通道車間設(shè)置維護管理終端，通過傳輸通道與控制中心的網(wǎng)管設(shè)備相連，在軍輛段與控制中心的網(wǎng)管設(shè)備相連，在軍輛段實現(xiàn)對全線時鐘的監(jiān)控。實現(xiàn)對全線時鐘的監(jiān)控。 信號與通信概論信號與通信概論第 1 4 章 時 鐘 系 統(tǒng)9 傳輸通道服務(wù)于一級母鐘與二級母鐘之間傳輸通道服務(wù)于一級母鐘與二級母鐘之間的時鐘信號和故障告警信號的發(fā)送和接收。傳的時鐘信號和故障告警信號的發(fā)送和接收

9、。傳輸系統(tǒng)控制中心、各車站、車輛段、停車場分輸系統(tǒng)控制中心、各車站、車輛段、停車場分別為時鐘系統(tǒng)提供點對點別為時鐘系統(tǒng)提供點對點RS - 422數(shù)據(jù)通道，數(shù)據(jù)通道，用于傳送自控制中心至各車站、車輛段、停車用于傳送自控制中心至各車站、車輛段、停車場的校時信號，同時傳送各車站、車輛段、停場的校時信號，同時傳送各車站、車輛段、停車場至控制中心的網(wǎng)絡(luò)管理信號，由時鐘系統(tǒng)車場至控制中心的網(wǎng)絡(luò)管理信號，由時鐘系統(tǒng)一級母鐘負責(zé)實現(xiàn)由各車站、車輛段、停車場一級母鐘負責(zé)實現(xiàn)由各車站、車輛段、停車場至控制中心信息的匯聚功能。另在控制中心與至控制中心信息的匯聚功能。另在控制中心與車輛段通信信號車間之間提供車輛段通信

10、信號車間之間提供10/100 Mbps以以太網(wǎng)通道，用于維護管理終端接入時鐘系統(tǒng)網(wǎng)太網(wǎng)通道，用于維護管理終端接入時鐘系統(tǒng)網(wǎng)管設(shè)備。時鐘系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成框圖如圖管設(shè)備。時鐘系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成框圖如圖14-2所示。所示。 信號與通信概論信號與通信概論第 1 4 章 時 鐘 系 統(tǒng)10 信號與通信概論信號與通信概論第 1 4 章 時 鐘 系 統(tǒng)11 數(shù)字同步網(wǎng)節(jié)點時鐘設(shè)備整機配置為主從數(shù)字同步網(wǎng)節(jié)點時鐘設(shè)備整機配置為主從熱備的工作方式，該設(shè)備有完善的系統(tǒng)告警功熱備的工作方式，該設(shè)備有完善的系統(tǒng)告警功能、網(wǎng)絡(luò)管理功能和系統(tǒng)配置功能。設(shè)備自身能、網(wǎng)絡(luò)管理功能和系統(tǒng)配置功能。設(shè)備自身有聲光告警，通過標(biāo)準(zhǔn)有聲光告

11、警，通過標(biāo)準(zhǔn)RS - 232串口和以太網(wǎng)串口和以太網(wǎng)口對系統(tǒng)實現(xiàn)配置管理和告警管理?？趯ο到y(tǒng)實現(xiàn)配置管理和告警管理。 為了滿足通信網(wǎng)建設(shè)同步時鐘的需要，開為了滿足通信網(wǎng)建設(shè)同步時鐘的需要，開發(fā)了基于數(shù)字同步網(wǎng)建設(shè)需要的發(fā)了基于數(shù)字同步網(wǎng)建設(shè)需要的I級基準(zhǔn)時鐘級基準(zhǔn)時鐘源和源和級節(jié)點時鐘合而為一的獨立型節(jié)點時鐘級節(jié)點時鐘合而為一的獨立型節(jié)點時鐘設(shè)備。該設(shè)備可以作為設(shè)備。該設(shè)備可以作為I級基準(zhǔn)時鐘，接收級基準(zhǔn)時鐘，接收GPS的同步信號，產(chǎn)生同步網(wǎng)建設(shè)中必需的的同步信號，產(chǎn)生同步網(wǎng)建設(shè)中必需的2 048 kHz或或2 048 kbps信號；也可以作為信號；也可以作為級級節(jié)點時鐘，以節(jié)點時鐘，以I級時

12、鐘或級時鐘或BITS為時鐘源，產(chǎn)生為時鐘源，產(chǎn)生40路的路的2 048 kHz或或2 048 kbps的時鐘信號。的時鐘信號。 信號與通信概論信號與通信概論第 1 4 章 時 鐘 系 統(tǒng)12 在接收源自地面定時與基準(zhǔn)信號同步時，在接收源自地面定時與基準(zhǔn)信號同步時，在各種運行情況下，具有數(shù)字同步網(wǎng)在各種運行情況下，具有數(shù)字同步網(wǎng)2級節(jié)點級節(jié)點時鐘所要求的最低輸出定時特性。在接受時鐘所要求的最低輸出定時特性。在接受GPS定時信號同步時，具有數(shù)字同步網(wǎng)定時信號同步時，具有數(shù)字同步網(wǎng)l級節(jié)點時級節(jié)點時鐘所要求的跟蹤輸出定時特性。鐘所要求的跟蹤輸出定時特性。 具有簡化了的同步時鐘設(shè)備冗余配置、輸具有簡化

13、了的同步時鐘設(shè)備冗余配置、輸出能力和監(jiān)控管理能力的基本功能，兩塊電源出能力和監(jiān)控管理能力的基本功能，兩塊電源板互為雙工，平時分擔(dān)負荷，也可獨立供電，板互為雙工，平時分擔(dān)負荷，也可獨立供電，系統(tǒng)控制板提供遠程管理接口和本地維護接系統(tǒng)控制板提供遠程管理接口和本地維護接口，并提供聲光告警信號，時鐘板是口，并提供聲光告警信號，時鐘板是MSC -l的的核心模塊，主要實現(xiàn)參考源的接入，以及時核心模塊，主要實現(xiàn)參考源的接入，以及時鐘的跟蹤、保持功能；兩塊時鐘板互為備份。鐘的跟蹤、保持功能；兩塊時鐘板互為備份。 信號與通信概論信號與通信概論第 1 4 章 時 鐘 系 統(tǒng)1314.2 時鐘系統(tǒng)的運行時鐘系統(tǒng)的運

14、行 時鐘系統(tǒng)的設(shè)備主要由中央級設(shè)備和車站級設(shè)備組時鐘系統(tǒng)的設(shè)備主要由中央級設(shè)備和車站級設(shè)備組成。成。 中央級設(shè)備主要是一級母鐘系統(tǒng)，包括一級母鐘和中央級設(shè)備主要是一級母鐘系統(tǒng)，包括一級母鐘和CPS接收單元。一級母鐘自動接收接收單元。一級母鐘自動接收GPS標(biāo)準(zhǔn)時間信號，標(biāo)準(zhǔn)時間信號，?；醋陨淼臅r間精度，并分配精確時間給二級母鐘。?；醋陨淼臅r間精度，并分配精確時間給二級母鐘。中央級設(shè)備還包括中央級設(shè)備還包括GPS接收模塊、一級母鐘顯示屏和接收模塊、一級母鐘顯示屏和GPS信號模擬輸出模塊等。信號模擬輸出模塊等。GPS接收模塊將接收的接收模塊將接收的CPS號轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)可辨認的時間信息，再將時間信息號轉(zhuǎn)

15、換為系統(tǒng)可辨認的時間信息，再將時間信息通過系統(tǒng)總線傳送給其他模塊。當(dāng)模塊無法正常接收通過系統(tǒng)總線傳送給其他模塊。當(dāng)模塊無法正常接收GPS信號時，通過內(nèi)置高穩(wěn)定晶振工作鐘提供時間信信號時，通過內(nèi)置高穩(wěn)定晶振工作鐘提供時間信號，號，48個并行通道同時間接收個并行通道同時間接收4-8個個GPS衛(wèi)星信號；衛(wèi)星信號；一級母鐘顯示屏按時、分、秒格式顯示，全時標(biāo)日期一級母鐘顯示屏按時、分、秒格式顯示，全時標(biāo)日期顯示屏按年、月、日、星期、時、分、秒格式顯示；顯示屏按年、月、日、星期、時、分、秒格式顯示；GPS信號模擬輸出模塊，模擬信號模擬輸出模塊，模擬GPS信號輸出，信號輸出，設(shè)計多個設(shè)計多個GPS信號輸出端

16、，直接輸出信號輸出端，直接輸出GPS時間信號給時間信號給特殊要求系統(tǒng)。特殊要求系統(tǒng)。 信號與通信概論信號與通信概論第 1 4 章 時 鐘 系 統(tǒng)14 車站級設(shè)備主要是二級母鐘系統(tǒng)，包括二車站級設(shè)備主要是二級母鐘系統(tǒng)，包括二級母鐘、一級母鐘信號同步模塊、子鐘驅(qū)動模級母鐘、一級母鐘信號同步模塊、子鐘驅(qū)動模塊和信號輸出模塊等。二級母鐘同步一級母鐘塊和信號輸出模塊等。二級母鐘同步一級母鐘時間，然后驅(qū)動子鐘運作。二級母鐘能夠自主時間，然后驅(qū)動子鐘運作。二級母鐘能夠自主產(chǎn)生時間信息，它與一級母鐘是校對關(guān)系，而產(chǎn)生時間信息，它與一級母鐘是校對關(guān)系，而不是絕對服從。一級母鐘信號同步模塊，接收不是絕對服從。一級

17、母鐘信號同步模塊，接收一級母鐘標(biāo)準(zhǔn)時間信息，內(nèi)置高穩(wěn)定晶振，自一級母鐘標(biāo)準(zhǔn)時間信息，內(nèi)置高穩(wěn)定晶振，自主產(chǎn)生時間信息，定時與一級母鐘校對，同步主產(chǎn)生時間信息，定時與一級母鐘校對，同步CPS標(biāo)準(zhǔn)時間；子鐘驅(qū)動模塊，驅(qū)動子鐘運作，標(biāo)準(zhǔn)時間；子鐘驅(qū)動模塊，驅(qū)動子鐘運作，為子鐘提供時分驅(qū)動；信號輸出模塊，為其他為子鐘提供時分驅(qū)動；信號輸出模塊，為其他需要標(biāo)準(zhǔn)時間的系統(tǒng)提供時鐘信息，提供匹配需要標(biāo)準(zhǔn)時間的系統(tǒng)提供時鐘信息，提供匹配的接口類型和傳輸通信協(xié)談。的接口類型和傳輸通信協(xié)談。 信號與通信概論信號與通信概論第 1 4 章 時 鐘 系 統(tǒng)15 時鐘系統(tǒng)還包括外圍設(shè)備，主要包時鐘系統(tǒng)還包括外圍設(shè)備，主要

18、包括括GPS信號接收天線和子鐘。信號接收天線和子鐘。GPS信號信號接收天線，一般采用全向天線，并采用接收天線，一般采用全向天線，并采用全天候保護措施，以保證能同時接收全天候保護措施，以保證能同時接收4顆顆衛(wèi)星的信號。子鐘，在站臺、站廳，使衛(wèi)星的信號。子鐘，在站臺、站廳，使用直徑用直徑600 - 800 mm的子鐘，雙面顯示的子鐘，雙面顯示且?guī)П彻庹彰?，供乘客、工作人員使用，且?guī)П彻庹彰?，供乘客、工作人員使用，在辦公區(qū)，采用在辦公區(qū)，采用300 mm單面無背光照明單面無背光照明子鐘，供站內(nèi)工作人員使用。子鐘，供站內(nèi)工作人員使用。 信號與通信概論信號與通信概論第 1 4 章 時 鐘 系 統(tǒng)1614.3 時鐘系統(tǒng)的控制模式時鐘系統(tǒng)的控制模式1中央控制運行模式中央控制運行模式 時鐘系統(tǒng)正常狀況的控制模式，此時一級時鐘系統(tǒng)正常狀況的控制模式，此時一級母鐘系統(tǒng)正常接收母鐘系