地铁通信与信号-时钟系统

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1、2021/8/141项目十六时钟系统[知识要点]1．掌握城市轨道交通时钟系统的设备组成。2．掌握时钟系统为城市轨道交通的哪些用户服务。3．了解时钟系统的组网模式及其特点。2021/8/142[理论内容]一、GPS时钟简介1．关于时间的基本概念(1)时间频率标准源时钟频率标准源一般有四种：晶体钟、铷原子钟、氢原子钟、铯原子钟。晶体钟会老化，易受外界环境变化影响，对时钟长期精度产生漂移影响；原子钟长期使用后也会产生偏差，需要定时校准。(2)定时、授时、时间同步、守时定时——是指根据参考时间标准对本地钟进行校准的过程。授时——是指采用适

2、当的手段发播标准时间的过程。时间同步——是指在母钟与子钟之间时间一致的过程，又称时间统一的过程。守时——是指将本地钟与已校准的标准时间保持下去的过程。2021/8/1432．GPS时钟的实现时钟系统一般采用GPS(GlobePositionSystem，全球卫星定位系统，简称GPS)标准时间信息，GPS接收模块示意图如图16-1所示。其工作基本流程是GPS接收模块通过接收天线接收到GPS卫星信号，然后将卫星信号传送给微处理器计算出标准时钟，并将此时钟信息显示在液晶显示面板上；同时也可以通过外部接口如串口或以太网口传送给外部设备，为

3、外部设备提供标准时钟信息。图16-1GPS接收模块的示意图2021/8/144GPS时钟原理图GPS同步时钟主要由以下几部分组成：GPS/GNSS接收机，其中可以为GPS/GLONASS/BD/GALILEO等，高精度OCXO或铷钟，本地同步校准单元，测差单元，误差处理及控制结构，输入输出等几部分。2021/8/1453．GPS时钟的特点传统的时钟在城市轨道交通企业中需要定期校时，这样操作人员工作量大，容易出现差错，采用以GPS为母钟的时钟系统可以为城市轨道交通系统运营提供统一的时钟系统，精确度高，系统可自动校时，无需人工操作。2

4、021/8/146二、城市轨道交通时钟系统功能为保证城市轨道交通列车安全、准时、可靠运行，需要各部门、各专业之间密切配合，因此城市轨道交通设置时钟系统以保证准时服务乘客、统一全线设备标准时间。时钟系统具有以下功能。1．显示统一的标准时间信息时钟系统提供全线统一的时间基准，由设置在全线各站、车厂的指针式和数字式子钟显示，为乘客和工作人员提供包括年、月、日、星期、时、分、秒等的准确时间信息。2021/8/1472．向其他系统提供标准时间信号时钟子系统在控制中心可向其他通信子系统、ATS自动信号系统、SCADA电力监控系统、FAS防灾报

5、警系统、AFC自动售检票系统等相关系统设备提供准确、统一的时间信息，在全线执行统一的定时标准，为轨道交通行车指挥、列车运行、设备管理提供时间基准，确保通信系统以及其他重要控制系统协调同步。2021/8/148三、城市轨道交通时钟系统组成时钟系统由中心母钟、监控终端、二级母钟、子钟及传输通道构成，如图16-2所示。图16-2时钟系统2021/8/1491．中心母钟中心母钟也称为一级母钟，主要功能是作为基础主时钟系统。一般中心母钟接收两种标准的时间信号：一种是GPS时钟作为主用时钟；另一种是接收CCTV时间信号，作为备用时钟。中心母钟

6、可将校准后的标准时间信息通过串口或以太网口分配给控制中心及各场所的二级母钟和其他需要提取标准时间的系统。中心母钟具有故障告警功能，并可将故障信息发送给监控网管计算机。中心母钟主要由以下几部分组成：标准时间信号接收单元、主备母钟、自动转换单元、输出接口单元等。2021/8/1410(1)标准时间信号接收单元为时钟系统提供高精度的时间基准而设置，以实现时钟系统的无累积误差运行。在正常情况下，标准时间信号接收来自GPS的卫星时钟信号，经解码、比对后，经由输出接口向母钟发送标准时间代码，以实现对母钟精度的校准。当GPS发生故障时，将自动转

7、换为接收CCTV标准时间。2021/8/1411(2)主备母钟母钟通过标准接口接收标准时间信号接收单元发送的标准时间信号，用以校准自身的精度。当标准时间信号接收单元出现故障时，母钟将采用自身的高稳晶振作为时间基准。由于母钟是整个时钟系统的中枢部分，其可靠性要求较高，一般采用双机热备容错配置。当主母钟故障时，可通过自动或人工手动切换到备用母钟。母钟能够显示年、月、日、星期、时、分、秒等时间信息，并具备12／24小时两种显示方式的转换功能。母钟通过标准接口与控制中心及各站点的二级母钟连接，将标准时间信号发送给该二级母钟并将其校准。同时

8、母钟可接收回送的该二级母钟及控制中心子钟的运行状态信息，再将这些信息送到监控网管系统。2021/8/14122021/8/1413(3)自动转换单元检测主母钟的工作状态，实现母钟主、备机的自动转换。(4)输出接口单元通过标准接口，将时钟信息送给二级