地鐵時(shí)鐘系統(tǒng)故障問題分析及建議

任晨迪

（中鐵電氣化局集團(tuán)有限公司，北京 100036）

1 系統(tǒng)概述

時(shí)鐘系統(tǒng)是地鐵運(yùn)行的重要組成部分之一，其主要作用是為地鐵控制中心調(diào)度員、車站值班員、各部門工作人員及乘客提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息，并為本工程其它系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時(shí)間信號(hào)，使各系統(tǒng)與本系統(tǒng)時(shí)間同步，從而實(shí)現(xiàn)軌道交通全線統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。時(shí)鐘系統(tǒng)可向多個(gè)系統(tǒng)發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，包括地鐵通信系統(tǒng)內(nèi)部的傳輸系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、專用電話系統(tǒng)、公務(wù)電話系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)（CCTV）、廣播系統(tǒng)等，以及外部其他系統(tǒng)，包括信號(hào)系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)(AFC)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)(FAS)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(BAS)和列車自動(dòng)控制(ATC)系統(tǒng)等。通過對(duì)時(shí)鐘系統(tǒng)的設(shè)置，可以使地鐵各系統(tǒng)的定時(shí)設(shè)備與本系統(tǒng)同步，從而實(shí)現(xiàn)地鐵全線統(tǒng)一的時(shí)間信號(hào)，這對(duì)保證地鐵運(yùn)行計(jì)時(shí)準(zhǔn)確、提高運(yùn)營(yíng)效率起到了至關(guān)重要的作用。

2 地鐵時(shí)鐘系統(tǒng)構(gòu)成

地鐵時(shí)鐘系統(tǒng)一般為兩級(jí)組網(wǎng)方式，即控制中心及車站/車輛段的兩級(jí)組網(wǎng)，控制中心設(shè)備與車輛段、各車站間的信息傳遞由光傳輸系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)通道實(shí)現(xiàn)。以北京地鐵某線為例，時(shí)鐘系統(tǒng)由一級(jí)母鐘（含信號(hào)接收單元、網(wǎng)絡(luò)接口箱、RS422 接口箱、NTP 接口箱等）、二級(jí)母鐘（含網(wǎng)絡(luò)接口箱、RS422 接口箱、NTP 接口箱等）、子鐘、網(wǎng)管設(shè)備和傳輸通道五部分組成。

3 系統(tǒng)工作原理

設(shè)置在控制中心的一級(jí)母鐘接收來自TCC 同步信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，作為控制中心時(shí)鐘系統(tǒng)的主標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間外部時(shí)鐘源信號(hào)，中心一級(jí)母鐘在控制中心通過傳輸系統(tǒng)，以以太網(wǎng)接口與沿線車輛段（備用控制中心）、各車站、停車場(chǎng)的二級(jí)母鐘通訊，發(fā)送一級(jí)母鐘的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，并在控制中心采用以太網(wǎng)接口和RS422 接口兩種接口方式為其它通信各系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時(shí)間信號(hào)，使各子系統(tǒng)設(shè)備與時(shí)鐘系統(tǒng)同步，從而實(shí)現(xiàn)軌道交通全線執(zhí)行統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。

控制中心設(shè)備與車輛段（備用控制中心）、各車站、停車場(chǎng)的二級(jí)母鐘通過傳輸子系統(tǒng)連接，接口形式采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接口（共線）。控制中心的子鐘通過通信電纜（低煙無鹵阻燃超五類屏蔽雙絞線）直接與一級(jí)母鐘連接，各車站、停車場(chǎng)、車輛段（備用控制中心）的子鐘通過通信電纜（低煙無鹵阻燃超五類屏蔽雙絞線）連接至各自的二級(jí)母鐘。

一級(jí)母鐘定時(shí)（每秒或自定時(shí)間）向各二級(jí)母鐘發(fā)送校時(shí)信號(hào)，并負(fù)責(zé)向包括控制中心在內(nèi)的所有子鐘提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)。中心一級(jí)母鐘通過傳輸子系統(tǒng)將校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)傳給各個(gè)二級(jí)母鐘，再由二級(jí)母鐘按標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)指揮子鐘統(tǒng)一顯示標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，為各車站運(yùn)行管理及各車站站廳等主要工作場(chǎng)所的工作人員提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間信息，為廣大乘客提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，同時(shí)為其他各系統(tǒng)提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，使全線其他通信系統(tǒng)與時(shí)鐘系統(tǒng)同步，從而實(shí)現(xiàn)全線統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。

4 地鐵時(shí)鐘系統(tǒng)常見故障問題分析及措施

在地鐵運(yùn)營(yíng)后，時(shí)鐘系統(tǒng)最常見的故障問題是網(wǎng)管系統(tǒng)子鐘告警問題。表現(xiàn)形式分為3 種。

（1）網(wǎng)管告警，子鐘全黑，無時(shí)間顯示；當(dāng)子鐘全黑時(shí)，一般為電源問題，需要觀察是否只有單一子鐘黑屏。

①若只有單一子鐘故障則優(yōu)先檢查故障子鐘端電源線是否鏈接牢固，應(yīng)保證接口可靠連接、無松動(dòng)，有金屬線露出部分用絕緣膠布包裹，以免短路。

②若有多個(gè)子鐘同時(shí)故障則考慮是機(jī)房設(shè)備端電源線接觸不良，因子鐘多為一路主線路串聯(lián)連接，多個(gè)子鐘出現(xiàn)電源問題則很有可能為電源線主路出現(xiàn)問題，應(yīng)優(yōu)先排查機(jī)房端接線，有必要時(shí)重新制作接頭，保證在電源分配箱側(cè)可靠連接，無松動(dòng)。若非電源問題，則一般考慮為子鐘內(nèi)部芯片版損壞，可維修或替換新的芯片。

（2）網(wǎng)管告警，子鐘有時(shí)間顯示，但間隔符號(hào)閃爍；如果子鐘有時(shí)間顯示則說明電源無故障，間隔符號(hào)閃爍表明子鐘掉線，與二級(jí)母鐘的連接已斷開?？赡苡腥缦聨追N情況。

①子鐘背部的信號(hào)線接線端子掉落。這種情況應(yīng)重新制作端頭，保證可靠連接無松動(dòng)。

②信號(hào)線收、發(fā)線序連接錯(cuò)誤或者其中某根線松動(dòng)，應(yīng)重新制作接線端子，并注意理清信號(hào)線的收端及發(fā)端，保證子鐘可以接收母鐘信號(hào)并將反饋信息送回母鐘。

③受其他設(shè)備、線路干擾，或者線路距離過長(zhǎng)。這種情況應(yīng)在子鐘端添加匹配電阻，保證電路穩(wěn)定。

（3）網(wǎng)管告警，子鐘有時(shí)間顯示，時(shí)間數(shù)字及間隔符號(hào)長(zhǎng)明不閃爍。若網(wǎng)管系統(tǒng)顯示告警而子鐘終端顯示無異樣，則可能是子鐘編碼有重復(fù)，導(dǎo)致子鐘信號(hào)掉線進(jìn)而告警。此時(shí)應(yīng)核查各子鐘編碼，找出重復(fù)編碼的子鐘并重新編碼、撥碼，保證每個(gè)子鐘都擁有獨(dú)立的編碼并與網(wǎng)管系統(tǒng)內(nèi)錄入一致。應(yīng)注意的是，子鐘重新?lián)艽a前應(yīng)提前斷電，以保證子鐘芯片安全。

5 針對(duì)時(shí)鐘系統(tǒng)常見故障問題的建議

在地鐵運(yùn)營(yíng)后，會(huì)遇到各種故障問題，而通過對(duì)這些已建成線路設(shè)備設(shè)施的運(yùn)營(yíng)使用情況以及故障問題做梳理和總結(jié)，可以為今后新工程、新線路的施工建設(shè)及管理留下更好的經(jīng)驗(yàn)。而對(duì)于地鐵通信工程時(shí)鐘系統(tǒng)，結(jié)合上述常見的故障問題可提出以下幾點(diǎn)建議：

（1）施工方面的建議。

①網(wǎng)線的連接?？梢园l(fā)現(xiàn)大部分故障都源于網(wǎng)線連接，這說明了其在時(shí)鐘系統(tǒng)施工過程中的重要性。所以在施工過程中，應(yīng)采用高品質(zhì)的網(wǎng)線，避免在施工中網(wǎng)線斷裂。在網(wǎng)線兩頭都要做好標(biāo)記，黏貼機(jī)打標(biāo)簽，設(shè)立臺(tái)賬，以便今后的維護(hù)。如發(fā)現(xiàn)網(wǎng)線的RJ45 接頭上的鎖緊卡扣折斷，應(yīng)立即更換該水晶頭。有金屬線露出部分用絕緣膠布包裹，以免短路。尤其應(yīng)注意網(wǎng)線收發(fā)的線序，避免接錯(cuò)位置。

②電源線的連接。電源線線纜連接必須可靠、安全，所有接頭需可靠連接、無松動(dòng)，有金屬線露出部分用絕緣膠布包裹，以免短路。

③應(yīng)盡量避免母鐘到子鐘之間線路過長(zhǎng)，傳輸距離應(yīng)小于1000 米。如需要長(zhǎng)距離傳輸，應(yīng)在終端添加匹配電阻以保證線路穩(wěn)定。

④連線資料的記錄。將所有連線的資料整理成臺(tái)賬，清晰地標(biāo)明每根線的用途及連接方式，以便今后的維護(hù)和運(yùn)營(yíng)管理。

⑤正確撥碼并標(biāo)記。在安裝子鐘前可以按車站加數(shù)字序號(hào)的方式給每一個(gè)子鐘做標(biāo)記、貼標(biāo)簽，并按照數(shù)字序號(hào)正確撥碼，保證子鐘按照規(guī)劃安裝在指定位置并形成臺(tái)賬，方便網(wǎng)管系統(tǒng)監(jiān)控以及日后的維護(hù)和運(yùn)營(yíng)。

（2）管理方面的建議。

①針對(duì)故障發(fā)生較高的問題，可利用魚骨圖，將其進(jìn)行分類。針對(duì)相關(guān)問題總結(jié)應(yīng)對(duì)措施并吸取相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，在今后的施工中對(duì)相關(guān)設(shè)備的可靠性和功能要求進(jìn)行合理要求。

②在圖紙會(huì)審階段應(yīng)注意核查施工圖是否合理，例如子鐘距母鐘距離是否過長(zhǎng)，從而導(dǎo)致子鐘掉線的問題。如需要長(zhǎng)距離傳輸，應(yīng)在終端添加匹配電阻以保證線路穩(wěn)定。

③在施工圖圖紙交底時(shí)，要對(duì)關(guān)鍵的施工工藝提出嚴(yán)格要求，實(shí)行責(zé)任制，盡量減少或避免因施工問題造成的故障。

④對(duì)于某個(gè)施工難度大、技術(shù)要求高的工序，應(yīng)設(shè)置質(zhì)檢員并由有經(jīng)驗(yàn)的工人監(jiān)督指導(dǎo)，便于重點(diǎn)控制施工材料的質(zhì)量以及操作人員的施工工藝水平。

⑤若發(fā)生質(zhì)量通病現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)歸納總結(jié)，找出問題原因。通過會(huì)議、演示等形式糾正錯(cuò)誤，保證今后的施工質(zhì)量。同時(shí)當(dāng)遇到新工藝、新設(shè)備、新技術(shù)、新材料時(shí)，要及時(shí)培訓(xùn)，確保能滿足工程對(duì)工期、質(zhì)量的要求。

6 結(jié)語(yǔ)

時(shí)鐘系統(tǒng)雖然是一個(gè)小系統(tǒng)，組網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但是其在地鐵系統(tǒng)中扮演的角色卻十分重要。通過歸納總結(jié)時(shí)鐘系統(tǒng)常見的故障問題，并分析給出應(yīng)對(duì)措施和建議，提前做好預(yù)防準(zhǔn)備，使時(shí)鐘系統(tǒng)可以達(dá)到穩(wěn)定可靠的性能，更好的為工作人員及乘客提供精準(zhǔn)的時(shí)間服務(wù)，進(jìn)一步提高城市地鐵的服務(wù)水平。