鐵路時間同步網(wǎng)電務系統(tǒng)銀川站點測試研究

楊永成，馮雅茹

鐵路時間同步網(wǎng)電務系統(tǒng)銀川站點測試研究

楊永成，馮雅茹

（蘭州鐵路局銀川電務段，寧夏銀川750000）

首先介紹了鐵路時間同步網(wǎng)的發(fā)展歷程及其建立的必要性，其次從網(wǎng)絡構(gòu)架、同步方式、同步協(xié)議等方面對現(xiàn)行鐵路時間同步網(wǎng)電務子系統(tǒng)做了詳細介紹，最后使用中國鐵路通信信號上海電信測試中心開發(fā)的TT2000時間同步系統(tǒng)測試平臺在蘭州鐵路局銀川電務站點對鐵路時間同步網(wǎng)電務子系統(tǒng)主要性能指標做了測試評估。測試結(jié)果表明，現(xiàn)行鐵路時間同步網(wǎng)連接成功率及守時性能滿足鐵路總公司對于運營及故障分析的需求。

電務系統(tǒng)；時間同步；測試

0　引言

鐵路時間同步網(wǎng)是鐵路的重要基礎支撐網(wǎng)絡之一，其作用是為鐵路內(nèi)部各系統(tǒng)提供統(tǒng)一、標準、高精度的時間信息?，F(xiàn)今，鐵路行車密度大、速度快，各個系統(tǒng)間業(yè)務聯(lián)動頻繁，一個標準統(tǒng)一的時間信息對于各系統(tǒng)業(yè)務聯(lián)動至關(guān)重要，尤其是在故障處理分析過程中，對于時間信息的精確度提出了更高的要求。

1　鐵路時間同步網(wǎng)的發(fā)展

早期，我國鐵路車站室內(nèi)與室外信、聯(lián)、閉信號設備之間結(jié)合均采用繼電電路方式，行車調(diào)度指揮采用人工控制方式，在這一生產(chǎn)組織模式下，對時間同步的應用需求并不明顯。

隨著計算機聯(lián)鎖、列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）等電子設備在既有線逐漸上道和推廣應用，特別是2000年以后全路TDCS全覆蓋逐步實現(xiàn)，為了滿足電務子系統(tǒng)自身設備間時間同步、各子系統(tǒng)間實現(xiàn)信息互傳以及電務維護和事故分析的需要，對時間同步出現(xiàn)了新的需求。但受制于當時認識、資金和技術(shù)等方面的局限，信號系統(tǒng)內(nèi)部并未提出明確的需求和統(tǒng)一規(guī)劃、制定相關(guān)的時間同步方案［1］。

2007年后，隨著國內(nèi)高速鐵路建設，鐵路各專業(yè)系統(tǒng)和設備的時間同步提出急需要求，鐵路總公司運輸局為了規(guī)范統(tǒng)一鐵路時間同步網(wǎng)建設，首先對鐵路時間同步網(wǎng)的技術(shù)標準進行了規(guī)范，并于2008年正式發(fā)布《鐵路時間同步網(wǎng)技術(shù)條件V1.0》。自該標準發(fā)布后，鐵路工程通信專業(yè)均按此標準建設時間同步網(wǎng)的一級、二級時間同步節(jié)點設備，其他專業(yè)根據(jù)需要建設三級時間同步節(jié)點設備［2］。

2　鐵路時間同步網(wǎng)電務系統(tǒng)構(gòu)架

鐵路時間同步網(wǎng)在結(jié)構(gòu)上分為三級，對于鐵路電務系統(tǒng)，鐵路時間同步網(wǎng)每級為不同子系統(tǒng)提供時間基準信息，各級之間使用光纖傳輸時間信息，具體構(gòu)架見圖1所示［3］。

一級節(jié)點布置在鐵路總公司調(diào)度中心，核心為設在鐵路總公司調(diào)度中心的一級母鐘。一級母鐘采用GPS（GlobalPositioningSystem，全球定位系統(tǒng)）接收機、北斗接收機冗余方式接收衛(wèi)星提供的標準時間信息UTC（UniversalTimeCoordinated，協(xié)調(diào)世界時），接收機把接收到的時鐘頻率信號進行比對、過濾校正，然后輸出時鐘頻率信號及時間同步信號。GPS接收機為主用時間接收機，北斗衛(wèi)星接收機為熱備冗余設備。

二級節(jié)點設在各鐵路局，其核心為設在各鐵路局調(diào)度中心的二級母鐘。二級母鐘通過光纖接收由一級母鐘傳達的時間信息并對自身時間進行同步，同步RBC（RadioBlockCenter，無線閉塞中心）、TSRS（TemporarySpeedRestrictionSystem，臨時限速）、CSM（CentralizedMonitoringSystem，信號集中監(jiān)測）時間信息。

三級節(jié)點設在各站、段、所，主要同步CBI（ComputerInterlockingSystem，計算機聯(lián)鎖），TCC（TrainControl Center，車站列控中心），SCADA（SupervisoryControland DataAcquisition，監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）時間信息。

圖1　鐵路時間同步網(wǎng)電務系統(tǒng)構(gòu)架

3　鐵路時間同步網(wǎng)同步技術(shù)

為確保時間信息的準確可靠，鐵路時間同步網(wǎng)采用主從同步的方式來同步時間信息，即時間信息僅允許上級同步下級系統(tǒng)，不允許同級之間互相同步及下級系統(tǒng)同步上級系統(tǒng)［4］。同時時間同步網(wǎng)各級節(jié)點應具備獨立工作的功能，當外部標準時間信號中斷，時間同步節(jié)點設備通過內(nèi)置鐘的保持功能，提供時間信號輸出［5］。

時間同步網(wǎng)各級之間使用E1專線、NTP協(xié)議傳送時間信號，采用E1專線方式傳送網(wǎng)采用PDH、SDH或MSTP傳輸網(wǎng)提供通道［6］。

4　鐵路時間同步網(wǎng)測試

對鐵路時間同步網(wǎng)電務系統(tǒng)的測試主要從同步成功率及同步精度兩個參數(shù)進行測試。本論述采用中國鐵路通信信號上海電信測試中心開發(fā)的TT2000時間同步系統(tǒng)測試平臺，測試在NTP協(xié)議下的鐵路時間同步網(wǎng)電務系統(tǒng)時間同步性能，測試平臺時間穩(wěn)定度不超過1ms/d。

測試數(shù)據(jù)和2012年3月15日原鐵道部運輸局下發(fā)的《信號地面設備系統(tǒng)時鐘同步方案》（運電信號函［2012］109號）及2008年由運基通信發(fā)布的《鐵路時間同步網(wǎng)技術(shù)條件V1.0》進行對比參照，電務系統(tǒng)時間信息同步成功率測試平臺測試結(jié)果見圖2所示。結(jié)果顯示在系統(tǒng)剛啟動50s內(nèi)同步成功率急劇上升。因此建議在系統(tǒng)出故障，故障恢復1min內(nèi)繼續(xù)使用節(jié)點母鐘自帶晶體時鐘守時，待故障恢復1min后再讓同步系統(tǒng)同步的時間信息介入更新系統(tǒng)時間信息，以使時間信息更加精確。

圖2　電務系統(tǒng)時間信息同步成功率測試曲線

圖3　時間同步間隔30min同步曲線

按照標準要求，設置銀川電務站點時間同步周期為30min，三級時間同步網(wǎng)電務系統(tǒng)與標準時間的誤差波動見圖3所示。設置銀川電務站點時間同步周期為500ms，三級時間同步網(wǎng)電務系統(tǒng)與標準時間的誤差波動見圖4所示。對比于圖3、圖4中時間誤差峰值明顯降低，期望值也降低。但是同步過于頻繁時，由于每次時間同步涉及到的子系統(tǒng)及設備較多，會極大地浪費網(wǎng)絡資源，因此需要折中考慮。根據(jù)測試結(jié)果，系統(tǒng)同步周期為30min時，銀川站點電務子系統(tǒng)時間誤差已滿足鐵路總公司對于時間精確度的要求，建議以后在鐵路行車密度再次加大及提速過程中把時間同步周期做適當調(diào)整，以再一次提升時間同步精確度。

圖4　時間同步間隔1min同步曲線

5　結(jié)束語

鐵路時間同步網(wǎng)的時間精確度對于故障分析至關(guān)重要，從鐵路時間同步網(wǎng)銀川電務站點測試得到的數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)行時間同步網(wǎng)同步周期下同步連接成功率及守時性能均滿足鐵路總公司規(guī)范要求，但是還應加強對電務各系統(tǒng)時間接口的維護檢測，以保障鐵路的運營安全。

［1］陸紅群.關(guān)于鐵路通信同步網(wǎng)發(fā)展的探討［J］.鐵道通信信號，2012，48（8）：54-58.

［2］曲博.鐵路時間同步網(wǎng)概述［J］.鐵路通信信號工程技術(shù)，2010，7（4）：43-45.

［3］屈芳玲，呂建瑞.關(guān)于計算機聯(lián)鎖、微機監(jiān)測與TDCS時間同步解決方案探討［J］.鐵道通信信號，2012，48（12）：57-58.

［4］沙玉林.鐵路通信時鐘網(wǎng)的規(guī)劃研究［J］.鐵路通信信號工程技術(shù)，2012，9（3）：34-37.

［5］程華.關(guān)于鐵路同步網(wǎng)引入北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)方案研究［J］.電信技術(shù)，2013，10（10）：47-50.

［6］沙玉林.鐵路通信時鐘網(wǎng)的規(guī)劃研究［J］.鐵路通信信號工程技術(shù)，2012，9（3）：34-37.

U282+.1

A

10.3969/j.issn.1672-6375.2016.09.013

2016-5-17

楊永成（1989-），男，漢族，甘肅靜寧人，大學本科，助理工程師，主要研究方向：鐵路時間同步網(wǎng)測試及維護技術(shù)。