第14章 时钟系统

1、 信号与通信概论信号与通信概论第 1 4 章 时 钟 系 统1第14章时钟系统 信号与通信概论信号与通信概论第 1 4 章 时 钟 系 统2时钟系统是为城市轨道交通其他子时钟系统是为城市轨道交通其他子系统的中心设备提供统一时间信号的系系统的中心设备提供统一时间信号的系统。包括为控制中心调度员、车站值班统。包括为控制中心调度员、车站值班员、列车驾驶员、各部门工作人员及乘员、列车驾驶员、各部门工作人员及乘客提供统一的标准时间信息。时钟系统客提供统一的标准时间信息。时钟系统的设置对保证地铁运行计时准确、提高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。运营服务质量起到了重要的作用。

2、 信号与通信概论信号与通信概论第 1 4 章 时 钟 系 统3 时钟系统采用时钟系统采用GPS(Global Position System)标准标准时间信息。时间信息。GPS是全球卫星定位系统，是全球卫星定位系统，CPS的空间部的空间部分是由分是由24颗工作卫星组成，它位于距地表颗工作卫星组成，它位于距地表20 200 km的的上空，均匀分布在上空，均匀分布在6个轨道面上（每个轨道面个轨道面上（每个轨道面4颗），颗），轨道倾角为轨道倾角为550。此外，还有。此外，还有4颗有源备份卫星在轨运颗有源备份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何

3、时间都可观测到观测到4颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图像。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。几何图像。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。GPS接收器捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫接收器捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和卫星信号后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和几何距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据。根几何距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就

4、可按定位解据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。纬度、高度、速度、时间等信息。 信号与通信概论信号与通信概论第 1 4 章 时 钟 系 统4知识点：知识点： 1时钟系统的构成；时钟系统的构成； 2时钟系统的运行；时钟系统的运行； 3对钟系统的控制模式。对钟系统的控制模式。技能目标：技能目标： 1掌握时钟系统的作用；掌握时钟系统的作用； 2掌握时钟系统的运行方式；掌握时钟系统的运行方式； 3掌握时钟系统的控制模式。掌握时钟系统的控制模式。 。 信号与通信概论信号与通信

5、概论第 1 4 章 时 钟 系 统514.1 时钟系统的构成时钟系统的构成 时钟系统采用控制中心与车站车辆时钟系统采用控制中心与车站车辆段停车场两级组网方式。由中心一级段停车场两级组网方式。由中心一级母钟、车站车辆段停车场母钟（二母钟、车站车辆段停车场母钟（二级母钟）、时间显示单元（子钟）及传级母钟）、时间显示单元（子钟）及传输通道、接口设备、电源和时钟系统网输通道、接口设备、电源和时钟系统网管设备组成。如图管设备组成。如图14-1所示。所示。 信号与通信概论信号与通信概论第 1 4 章 时 钟 系 统6 信号与通信概论信号与通信概论第 1 4 章 时 钟 系 统7 一级母钟设于控制中心综合设

6、备室，其中一级母钟设于控制中心综合设备室，其中高稳晶振工作钟采用主备用方式，主备工作钟高稳晶振工作钟采用主备用方式，主备工作钟能自动和手动倒换且可人工调整时间。能自动和手动倒换且可人工调整时间。 二级母钟设于各车站车辆段停车场通二级母钟设于各车站车辆段停车场通信设备室内，二级母钟采用一主一备工作方式，信设备室内，二级母钟采用一主一备工作方式，接收一级母钟的校时信号，并向子钟发送标准接收一级母钟的校时信号，并向子钟发送标准时间信号校准子钟。时间信号校准子钟。 子钟设于控制中心调度大厅和各车站的站子钟设于控制中心调度大厅和各车站的站厅（部分车站）、车站控制室、公安安全室、厅（部分车站）、车站控制室

7、、公安安全室、AFC票务室、站台监察亭、问询处、交接班室、票务室、站台监察亭、问询处、交接班室、站长室、站区长室及其他与行车有关的处站长室、站区长室及其他与行车有关的处所，并在车辆段停车场信号楼运转室、值班所，并在车辆段停车场信号楼运转室、值班员室、停车列检库、联合检修库等有关地点设员室、停车列检库、联合检修库等有关地点设置子钟。置子钟。 信号与通信概论信号与通信概论第 1 4 章 时 钟 系 统8 时钟系统网管设备设于控制中心通时钟系统网管设备设于控制中心通信网管中心，用于管理时钟系统，实时信网管中心，用于管理时钟系统，实时监测一级母钟、二级母钟的工作状态，监测一级母钟、二级母钟的工作状态，

8、当某个时钟设备产生故障时，一级母钟、当某个时钟设备产生故障时，一级母钟、二级母钟可实时将告警信号发送到控制二级母钟可实时将告警信号发送到控制中心时钟系统网管设备。在车辆段通号中心时钟系统网管设备。在车辆段通号车间设置维护管理终端，通过传输通道车间设置维护管理终端，通过传输通道与控制中心的网管设备相连，在军辆段与控制中心的网管设备相连，在军辆段实现对全线时钟的监控。实现对全线时钟的监控。 信号与通信概论信号与通信概论第 1 4 章 时 钟 系 统9 传输通道服务于一级母钟与二级母钟之间传输通道服务于一级母钟与二级母钟之间的时钟信号和故障告警信号的发送和接收。传的时钟信号和故障告警信号的发送和接收

9、。传输系统控制中心、各车站、车辆段、停车场分输系统控制中心、各车站、车辆段、停车场分别为时钟系统提供点对点别为时钟系统提供点对点RS - 422数据通道，数据通道，用于传送自控制中心至各车站、车辆段、停车用于传送自控制中心至各车站、车辆段、停车场的校时信号，同时传送各车站、车辆段、停场的校时信号，同时传送各车站、车辆段、停车场至控制中心的网络管理信号，由时钟系统车场至控制中心的网络管理信号，由时钟系统一级母钟负责实现由各车站、车辆段、停车场一级母钟负责实现由各车站、车辆段、停车场至控制中心信息的汇聚功能。另在控制中心与至控制中心信息的汇聚功能。另在控制中心与车辆段通信信号车间之间提供车辆段通信

10、信号车间之间提供10/100 Mbps以以太网通道，用于维护管理终端接入时钟系统网太网通道，用于维护管理终端接入时钟系统网管设备。时钟系统的网络构成框图如图管设备。时钟系统的网络构成框图如图14-2所示。所示。 信号与通信概论信号与通信概论第 1 4 章 时 钟 系 统10 信号与通信概论信号与通信概论第 1 4 章 时 钟 系 统11 数字同步网节点时钟设备整机配置为主从数字同步网节点时钟设备整机配置为主从热备的工作方式，该设备有完善的系统告警功热备的工作方式，该设备有完善的系统告警功能、网络管理功能和系统配置功能。设备自身能、网络管理功能和系统配置功能。设备自身有声光告警，通过标准有声光告

11、警，通过标准RS - 232串口和以太网串口和以太网口对系统实现配置管理和告警管理。口对系统实现配置管理和告警管理。 为了满足通信网建设同步时钟的需要，开为了满足通信网建设同步时钟的需要，开发了基于数字同步网建设需要的发了基于数字同步网建设需要的I级基准时钟级基准时钟源和源和级节点时钟合而为一的独立型节点时钟级节点时钟合而为一的独立型节点时钟设备。该设备可以作为设备。该设备可以作为I级基准时钟，接收级基准时钟，接收GPS的同步信号，产生同步网建设中必需的的同步信号，产生同步网建设中必需的2 048 kHz或或2 048 kbps信号；也可以作为信号；也可以作为级级节点时钟，以节点时钟，以I级时

12、钟或级时钟或BITS为时钟源，产生为时钟源，产生40路的路的2 048 kHz或或2 048 kbps的时钟信号。的时钟信号。 信号与通信概论信号与通信概论第 1 4 章 时 钟 系 统12 在接收源自地面定时与基准信号同步时，在接收源自地面定时与基准信号同步时，在各种运行情况下，具有数字同步网在各种运行情况下，具有数字同步网2级节点级节点时钟所要求的最低输出定时特性。在接受时钟所要求的最低输出定时特性。在接受GPS定时信号同步时，具有数字同步网定时信号同步时，具有数字同步网l级节点时级节点时钟所要求的跟踪输出定时特性。钟所要求的跟踪输出定时特性。 具有简化了的同步时钟设备冗余配置、输具有简化

13、了的同步时钟设备冗余配置、输出能力和监控管理能力的基本功能，两块电源出能力和监控管理能力的基本功能，两块电源板互为双工，平时分担负荷，也可独立供电，板互为双工，平时分担负荷，也可独立供电，系统控制板提供远程管理接口和本地维护接系统控制板提供远程管理接口和本地维护接口，并提供声光告警信号，时钟板是口，并提供声光告警信号，时钟板是MSC -l的的核心模块，主要实现参考源的接入，以及时核心模块，主要实现参考源的接入，以及时钟的跟踪、保持功能；两块时钟板互为备份。钟的跟踪、保持功能；两块时钟板互为备份。 信号与通信概论信号与通信概论第 1 4 章 时 钟 系 统1314.2 时钟系统的运行时钟系统的运

14、行 时钟系统的设备主要由中央级设备和车站级设备组时钟系统的设备主要由中央级设备和车站级设备组成。成。 中央级设备主要是一级母钟系统，包括一级母钟和中央级设备主要是一级母钟系统，包括一级母钟和CPS接收单元。一级母钟自动接收接收单元。一级母钟自动接收GPS标准时间信号，标准时间信号，校淮自身的时间精度，并分配精确时间给二级母钟。校淮自身的时间精度，并分配精确时间给二级母钟。中央级设备还包括中央级设备还包括GPS接收模块、一级母钟显示屏和接收模块、一级母钟显示屏和GPS信号模拟输出模块等。信号模拟输出模块等。GPS接收模块将接收的接收模块将接收的CPS号转换为系统可辨认的时间信息，再将时间信息号转

15、换为系统可辨认的时间信息，再将时间信息通过系统总线传送给其他模块。当模块无法正常接收通过系统总线传送给其他模块。当模块无法正常接收GPS信号时，通过内置高稳定晶振工作钟提供时间信信号时，通过内置高稳定晶振工作钟提供时间信号，号，48个并行通道同时间接收个并行通道同时间接收4-8个个GPS卫星信号；卫星信号；一级母钟显示屏按时、分、秒格式显示，全时标日期一级母钟显示屏按时、分、秒格式显示，全时标日期显示屏按年、月、日、星期、时、分、秒格式显示；显示屏按年、月、日、星期、时、分、秒格式显示；GPS信号模拟输出模块，模拟信号模拟输出模块，模拟GPS信号输出，信号输出，设计多个设计多个GPS信号输出端

16、，直接输出信号输出端，直接输出GPS时间信号给时间信号给特殊要求系统。特殊要求系统。 信号与通信概论信号与通信概论第 1 4 章 时 钟 系 统14 车站级设备主要是二级母钟系统，包括二车站级设备主要是二级母钟系统，包括二级母钟、一级母钟信号同步模块、子钟驱动模级母钟、一级母钟信号同步模块、子钟驱动模块和信号输出模块等。二级母钟同步一级母钟块和信号输出模块等。二级母钟同步一级母钟时间，然后驱动子钟运作。二级母钟能够自主时间，然后驱动子钟运作。二级母钟能够自主产生时间信息，它与一级母钟是校对关系，而产生时间信息，它与一级母钟是校对关系，而不是绝对服从。一级母钟信号同步模块，接收不是绝对服从。一级

17、母钟信号同步模块，接收一级母钟标准时间信息，内置高稳定晶振，自一级母钟标准时间信息，内置高稳定晶振，自主产生时间信息，定时与一级母钟校对，同步主产生时间信息，定时与一级母钟校对，同步CPS标准时间；子钟驱动模块，驱动子钟运作，标准时间；子钟驱动模块，驱动子钟运作，为子钟提供时分驱动；信号输出模块，为其他为子钟提供时分驱动；信号输出模块，为其他需要标准时间的系统提供时钟信息，提供匹配需要标准时间的系统提供时钟信息，提供匹配的接口类型和传输通信协谈。的接口类型和传输通信协谈。 信号与通信概论信号与通信概论第 1 4 章 时 钟 系 统15 时钟系统还包括外围设备，主要包时钟系统还包括外围设备，主要

18、包括括GPS信号接收天线和子钟。信号接收天线和子钟。GPS信号信号接收天线，一般采用全向天线，并采用接收天线，一般采用全向天线，并采用全天候保护措施，以保证能同时接收全天候保护措施，以保证能同时接收4颗颗卫星的信号。子钟，在站台、站厅，使卫星的信号。子钟，在站台、站厅，使用直径用直径600 - 800 mm的子钟，双面显示的子钟，双面显示且带背光照明，供乘客、工作人员使用，且带背光照明，供乘客、工作人员使用，在办公区，采用在办公区，采用300 mm单面无背光照明单面无背光照明子钟，供站内工作人员使用。子钟，供站内工作人员使用。 信号与通信概论信号与通信概论第 1 4 章 时 钟 系 统1614.3 时钟系统的控制模式时钟系统的控制模式1中央控制运行模式中央控制运行模式 时钟系统正常状况的控制模式，此时一级时钟系统正常状况的控制模式，此时一级母钟系统正常接收母钟系