GPS时间同步系统在地铁综合监控系统中的应用.doc

GPS时间同步系统在城市轨道交通 综合监控系统中的应用 交通运输系城市轨道运营管理教研室 魏仁辉 [摘要]随着我国各城市轨道交通运输的持续大规模建设，各城市都已经或将实现城市轨道交通网络化运输。随着城市轨道交通网络化的加速发展，对服务于城市轨道交通运营的各专业自动化监控系统之间的综合性要求越来越高。文章针对传统分立式自动化监控系统的时间同步方法在应用中的特点进行分析，对形成大规模路网结构后实现综合监控系统时间同步提出几点建议。 [关键词]城市轨道交通 网络化运输 综合监控 时间同步 随着我国城市轨道的大规模建设，很多城市轨道交通（以下简称“城轨交通”）已形成大规模路网结构，其业务的复杂性、多样性和实时性急剧增长，传统的分立式监控系统逐渐难以满足城轨交通运营的要求。因此，综合监控系统应运而生。城轨交通的综合监控系统实现了城轨交通全线各专业资源共享，信息互通，全线系统在一个平台上运行。 目前，城轨交通综合监控系统主要有两种构成方式。一种是在各条线路综合监控系统的基础上，将各线的OCC（控制中心）联网，形成集中监控中心网络，在此网络的支持下，建立一个集中监控管理中心，使各条线路与运营相关的信息共享，实现各条线路的协调管理，实现整个城轨交通的统一指挥调度；另一种是在各条线路分立系统的基础上，现将多条线路的统一子系统连接起来，在集中监控中心设立个专业的总调度中心，实现对各条线的协调管理。无论是哪种方式，综合监控系统均包含了多个子系统，每个子系统有多个节点。每个节点的自带时钟都按照自己的频率运行，如果没有统一的标准来强制这些子系统的时钟同步，那么随着时间的推移，各节点的时间误差就会越来越大，将会影响到整个综合监控系统的协调工作。因此，高精确性、高稳定性及统一性的时钟同步系统对整个城轨交通的正常运营有着极其重要的作用。 1 时间同步系统的工作原理 在城轨交通综合监控系统中，时钟同步系统为通信、信号、防灾报警、机电设备、电力监控等专业系统提供统一的定时信号，为OCC、车站、车场等各部门工作人员提供统一的时间信息，并且为广大乘客提供统一的标准时间信息。 在城市轨道交通运营自动化控制中，不是利用GPS的精确定位技术，而是利用其精确时间信息来选择GPS接收器的，这种接收器由主机、电源和天线组成。主机的核心部分是微型计算机和高准确度的晶体振荡器，还有相应电路的接口。接收器在任意时刻都能同时接受到其视野范围内的4～8颗卫星信号，通过对接收到的信号进行解码和处理，从中提取并输出两种时间信号，一是间隔1s的脉冲信号1pps，其脉冲前沿与国际标准时间的同步误差不超过1μs；二是经RS-232串行口输出的与1pps脉冲对应的国际标准时间和日期代码（即时、分、秒、年、月、日）。GPS接收器提供的1pps信号是以秒为单位、精度为1μs的国际标准信号，这种信号在全球任何地方都能可靠地收到。 因此，若以该信号为标准时钟源去同步城轨各专业子系统中运行的时钟，就能保证各专业子系统时钟的高精度同步运行，这就真正解决了城市轨道交通分立式监控系统时间统一的难题。 2 时间同步系统在城轨交通综合监控系统中的架构 根据城轨交通分布的特点，以及时间同步系统在城轨综合监控系统当中的作用。对其实现如下架构： （1）时间同步系统在OCC设置一个中心母钟，在各车站及车辆段通信设备室设置二级母钟，在OCC大楼、变电所、车辆段及各车站的办公区及公共区根据实际需要安装子钟，向工作人员及乘客提供标准时间显示终端。 （2）在实现1）中架构的同时，为保证整个城轨交通时间标准的统一性，保证其正常运营，中心母钟还会设置多路标准输出接口，向通信系统（传输子系统、公务电话子系统、专用电话子系统、广播子系统、闭路监视子系统、无线子系统）及全线的各专业自动化监控系统（电力监控系统、列车自动监控系统、自动售检票系统、环境与设备监控系统、火灾报警系统及乘客资讯系统）等提供统一的标准时间信息。 （3）与集中报警终端进行通信，对系统自身的主要设备进行实时监测，上传系统主要设备的自诊断信息，实现全系统设备的集中管理。 图1 时钟同步系统结构图 3 现有时钟同步系统在城轨运营中的几点不足 （1）城轨现有时钟同步系统的时钟同步原理就是按照接收到的时间来调控系统内各节点时钟和时刻，使其与协调世界时间UTC（Universal Time Coordinated）同步。时钟同步接收非连续的时间信息，非连续调控设备时钟。当时间服务器的GPS信号缺失时，系统缺少本地标准时间，造成网络时间服务器的可靠性不足。 （2）城市轨道交通运营中，各专业系统所采用的通信规约是不同的，因而对时精度不一致，而且对时协议不能统一，不利于各专业系统的集成，不利于实现城轨运营中各专业的综合自动化控制。 （3）现有时钟同步系统的校时端无法同时应对多个时间服务器，在