最新轨道交通时钟系统解决方案复习过程

城市轨道交通时钟系统的模式1. 时钟系统的组网模式（1）时钟系统单独组网模式城市轨道交通中的时钟系统一般采用控制中心/车站两级组网方式。

一级母钟接收来自GPS的标准时间信号校正本身晶振，产生稳定的标准时间信号，通过传输系统传给车站、车辆段、停车场等的二级母钟。

二级母钟接收一级母钟标准时间信号，校正本身晶振，产生稳定标准时间信号，驱动所带全部子钟显示统一时间，为乘客和工作人员提供统一时间。

一级母钟在控制中心还为其他系统提供统一的时间信号，使各系统的定时设备与时钟系统同步。

（2）时钟系统与乘客信息系统混合组网模式综合考虑时钟系统和乘客信息系统的显示内容、显示界面形式，可以将时钟系统与乘客信息系统融合，具体模式为：保留各车站的二级母钟，取消站厅、站台内的子钟。

一级母钟在控制中心为乘客信息系统提供时间信号或由车站二级母钟给车站乘客引导设备提供时间信号，由乘客信息系统在各车站站厅、站台的显示终端上以固定窗口的形式显示时钟信息。

两种时钟系统组网模式均能满足城市轨道交通运营的需求，第一种组网模式中各系统独立运行互不影响，第二种组网模式利用乘客信息系统显示时间信息完成子钟显示，显示屏幕不具备自身校时的功能，当时钟系统故障或线路故障时，屏幕上显示不了时钟信息，但具有经济、合理、集成化程度高的特点。

2. 时钟系统的运作模式（1）中央控制运作模式系统在正常工作状态下，采用中央控制运作模式。

在中央控制运作模式下，中心母钟可正常接收GPS信号，并将此信号转换成标准时间信号传送给二级母钟及其他需要接收时间信号的系统，从而使各终端用户的时间与GPS的时间保持同步。

当一级时钟不能接收 GPS信号时，一级母钟将会通过自身的高稳晶振提供时间信号，此时各终端用户仍然接收来自一级母钟的时间信号，一般一级母钟自身晶振的精度可达到10-6，所提供的时间仍能满足运营要求。

（2）车站降级控制运作模式当一级母钟因故不能向二级母钟传送时间信号时，系统转入车站降级控制运作模式，二级母钟通过自身的高稳晶振为分布于各站点的子钟提供时间信号，但不向其他系统提供时间信号。

城市轨道交通视频监控系统时钟出现不同步故障及优化分析摘要：轨道交通中的视频监控系统是为城市轨道交通提供指示、保障轨道交通平稳正常运营的关键系统构成。

目前，为缓解我国城市地面交通压力，轨道交通的建设规模也在不断扩大，而视频监控系统的运作能够使地下轨道交通车辆有条不紊地运行，一旦视频监控系统在运行过程中出现时间不同步的故障问题，就会影响到轨道交通车辆的指挥安全性。

因此，进一步探究解决时间不同步故障问题的相关对策，更成了保障轨道交通正常运行的关键切入点。

本文主要是以我国某市的轨道交通运行为例，分析了轨道交通视频监控系统时钟不同步的故障现象，并且就解决该故障问题的有效对策进行了探讨，希望能够为确保轨道交通视频监控系统的正常运行提供参考意见。

关键词：轨道交通；视频监控系统；时间不同步故障；解决对策视频监控系统本身就是城市轨道交通中最为关键的构成部分，视频监控系统的运行具有指挥列车运行、提示列车安全驾驶、实现对列车自动跟踪和调度等多方面的作用价值，是提升城市轨道交通运营效率和行车规划安全性的关键点。

而考虑到视频监控系统是由自动列车控制系统、计算机通信系统、运营维护支持系统、列车自动保护系统、自动监控系统等多个子系统相互构成的，如果视频监控系统中的时钟同步出现异常问题，就不利于多个子系统之间相互配合运转，更不能有效地维护城市轨道交通运行的整体效率和可靠性。

甚至，时钟不同步还会导致列车运营或停车点的准确率降低导致开关门的时间点过短等安全问题。

因此，进一步针对轨道交通视频监控系统的时间不同步故障问题进行分析并找到解决故障问题的有效对策具有现实意义。

一、轨道交通视频监控系统时间不同步故障问题的实践案例（一）故障问题的概述我国某地铁交通线路由于视频监控系统的外部时钟跳变，导致视频监控系统中子系统的衔接点出现了变化，随之列车上的时钟也出现了时间不同步的问题，而为了确保列车的运行安全性，安全保护系统识别之后，针对自动运行系统进行了限速，甚至其中部分车站的信息显示系统中，也没有对应地列出列车到站的相关信息和指示。

2.2时钟系统2.2.1系统功能地铁时钟系统为地铁工作人员和乘客提供统一的标准时间，并为其它各有关系统提供统一的标准时间信号，使各系统的定时设备与本系统同步，实现地铁全线统一的时间标准，从而达到保证地铁行车安全、提高运输效率和管理水平、改善服务质量的目的。

地铁1号线一期工程时钟子系统按中心一级母钟和车站二级母钟两级方式设置，系统基本功能如下：1）同步校对中心一级母钟设备接收外部GPS或∕和北斗卫星标准时间信号进行自动校时，保持同步。

同时产生精确的同步时间码，通过传输通道向1号线一期工程的各车站、车辆段的二级母钟传送，统一校准二级母钟。

二级母钟系统接收中心母钟发出的标准时间码信号，与中心母钟随时保持同步，并产生输出时间驱动信号，用于驱动本站所有的子钟，并能向中心设备回馈车站子系统的工作信息。

二级母钟在传输通道中断的情况下，应能独立正常工作。

2）时间显示中心一级母钟和二级母钟均按“时：分：秒”格式显示时间，具备12和24小时两种显示方式的转换功能；数字子钟为“时：分：秒”显示（或可选用带日期显示）。

3）日期显示中心一级母钟应产生全时标信息，格式为：年，月，日，星期，时，分，秒，毫秒，并能在设备上显示。

4）为其它系统提供标准时间信号中心一级母钟设备设有多路标准时间码输出接口，能够在整秒时刻给地铁其它各相关系统及专业提供标准时间信号。

这些系统主要包括：◆传输系统◆无线通信系统◆公务及站内通信系统◆调度电话系统◆广播系统◆导乘信息系统◆电视监视系统◆UPS电源系统◆网络管理系统◆地铁信息管理系统◆综合监控系统◆信号系统◆自动售检票系统◆门禁系统◆屏蔽门系统5）热备份功能一级母钟、二级母钟均有主、备母钟组成，具有热备份功能，主母钟故障出现故障立即自动切换到备母钟，备母钟全面代替主母钟工作。

主母钟恢复正常后，备母钟立即切换回主母钟。

6）系统扩容由于控制中心为1、2、3号线共用，因此1号线一期工程时钟系统应具备系统扩容功能，通过增加适当的接口板，为1号线南北延长线各车站及2、3号线设备提供统一的时钟信号，同时预留接口对接入该中心的其它线路提供统一的时钟信号，最大限度地实现线路间的资源共享，以节省投资和设备的维护成本、提高运营服务质量。

时钟系统作业程序及技术质量标准一、检修规程1、适用范围本章程适用于武汉轨道交通一号线时钟系统的日常巡检、维护及管理等工作。

2.检修内容、周期和质量标准武汉轨道交通一号线时钟系统设备的检修分为日常维护和、二级维护和深度维护。

2.1日常维护内容和周期2.1.1 网管终端检查(每天一次）2.1.2 清洁母钟、NTP服务器(每天一次）2.1.3 母钟、NTP服务器工作状态检查（每天一次）2.1.4 清洁子钟（每月一次）2.1.5 子钟状态检查（每周一次）2.2二级维护内容和周期2.2.1机柜、MDF架紧固（每月一次）2.2.2机柜、线缆、电源线及防雷检查（每月一次）2.2.3 系统同步检查（每季一次）2.2.4 子钟固定检查（每月一次）2.2.5 GPS校时检查（每月一次）2.3深度维护内容和周期2.3.1母钟、NTP服务器内部模块及配线清理(每年一次）2.3.2子钟内部配线整理（每年一次）2.3.3 主、备母钟切换试验（每年一次）2.3.4 与其他系统和专业接口检查（每年一次）2.3.5 网管数据备份整理（每年一次）二、检修作业指导书武汉地铁集团有限公司运营公司三级文件时钟系统作业程序及技术质量标准文件号：版本：A/0生效日期：年月日文件修改单版次修改日期修改前版本次修改页次修改记录修改人批准人1、适用范围本章程适用于武汉轨道交通一号线时钟系统的日常维护及管理等工作。

时钟系统由控制中心设备、车站、二级母钟、子钟组成。

2、所需工器具及材料使用工具仪表：万用表、组合工具一套、测试线缆等。

使用材料：绝缘带，刷子，柔湿纸，清洁剂，记号笔，打印纸，按键，色带，防静电抹布，电池，卷筒纸，屏蔽线、扎带、多功能插座板、复印纸、标签、焊锡、塑料袋、螺丝刀、万用表、活动扳手、内六角扳手、电烙铁等。

3、安全操作须知⏹不要带电作业，确认电源没有接通再进行接线；⏹设备应安放在通风、干燥处，勿放在高温，强磁场干扰处；⏹设备安装应避开自动喷水灭火系统，勿水淋；⏹非专业人员，请勿随意拆开后盖，请勿用手或其它器物触碰管腿及焊点，时钟数码管易受静电释放而损毁。

54研究与探索Research and Exploration ·生产管理与维护中国设备工程 2020.05 (上)1 系统概述时钟系统是地铁运行的重要组成部分之一，其主要作用是为地铁控制中心调度员、车站值班员、各部门工作人员及乘客提供统一的标准时间信息，并为本工程其它系统提供统一的时间信号，使各系统与本系统时间同步，从而实现轨道交通全线统一的标准时间。

时钟系统可向多个系统发送标准时间信号，包括地铁通信系统内部的传输系统、无线通信系统、专用电话系统、公务电话系统、闭路电视监视系统（CCTV）、广播系统等，以及外部其他系统，包括信号系统、电力监控系统(SCADA)、自动售检票系统(AFC)、火灾自动报警系统(FAS)、环境与设备监控系统(BAS)和列车自动控制(ATC)系统等。

通过对时钟系统的设置，可以使地铁各系统的定时设备与本系统同步，从而实现地铁全线统一的时间信号，这对保证地铁运行计时准确、提高运营效率起到了至关重要的作用。

2 地铁时钟系统构成地铁时钟系统一般为两级组网方式，即控制中心及车站/车辆段的两级组网，控制中心设备与车辆段、各车站间的信息传递由光传输系统提供的数据通道实现。

以北京地铁某线为例，时钟系统由一级母钟（含信号接收单元、网络接口箱、RS422接口箱、NTP 接口箱等）、二级母钟（含网络接口箱、RS422接口箱、NTP 接口箱等）、子钟、网管设备和传输通道五部分组成。

3 系统工作原理设置在控制中心的一级母钟接收来自TCC 同步信号的标准时间信号，作为控制中心时钟系统的主标准时间外部时钟源信号，中心一级母钟在控制中心通过传输地铁时钟系统故障问题分析及建议任晨迪（中铁电气化局集团有限公司，北京 100036）摘要：伴随着国内基础建设进程的持续性推进，地铁工程得到迅猛发展。

通信时钟系统是城市地铁弱电系统的重要组成子系统之一，对轨道交通的正常运营提供了基本保障。

在投入运营后，受多种因素影响，时钟系统可能会出现不同的故障，对地铁正常运营有着较大的不良影响。

时钟体系时钟体系是城市轨道交通运行的重要构成部分之一,其重要感化是为城轨工作人员和乘客供给同一的尺度时光,并为其他各相干体系供给同一的尺度时光旌旗灯号,使各体系的准时设备与本体系同步,从而实现城轨全线同一的时光尺度.供给时光信息的时钟体系分为一级母钟体系与二级母钟体系,一级母钟体系装配在掌握中间,二级母钟体系装配在各车站和车辆段,用以驱动散布在站（段）内的子钟显示精确的时光.城轨时钟体系所采取的尺度时钟设备,在输出时光旌旗灯号的同时,亦输出为通讯设备供给的时钟同步旌旗灯号,使各通讯节点设备能同步运行.亦可另行设置设备摆设通讯分解准时供应体系（BITS）,单独供给时钟同步旌旗灯号.如上所述,城轨同步体系分为两类：一类是基于调和世界时（UTC）组建的时光同步体系;另一类是用于数字通讯设备的时钟同步体系（或数字同步体系）.时光同步体系准时（例如每隔1s 或1min）输出尺度时光（年.月.日.时.分.秒.毫秒）旌旗灯号;而时钟同步体系则输出高稳固度.中断的正弦波或脉冲旌旗灯号.第一节时钟体系技巧基本一.时光的概念一般来说,任何一个周期活动只要具有下列前提,都可以成为确准时光的基准.·活动是中断的.周期的.·活动的周期具有充分的稳固性.·活动的周期必须具有复现性,即请求在任何地点与时光,都可以经由过程不雅察和试验复现这种周期活动.最经常运用的时光体系有三大类：世界时.原子时与力学时.力学时体系平日在天文学中运用,在这里不作介绍.1．世界时体系世界时体系是以地球自转活动为基准的时问体系.因为不雅察地球自转时所选择空间参考点的不合,世界时体系又有几种情势：恒星时.平太阳时和世界时.以平半夜为零时起算的格林威治平太阳时称为世界时.平太阳时是地方时,地球上各地点的平太阳时不合.为了运用便利,将地球按子午线划分为24个时区,每个时区以中心子午线的平太阳时为该区的区时.零时区的平太阳时即为世界时.因为地球自转轴在地球内部的地位是不固定的（极移）,并且地球自转速度是不平均的,它不但包含有长期减缓的趋向,还包含一些短周期的变更和季候性的变更.是以世界时不是一个严厉平均的时光体系.2．原子时体系（1）原子时原子秒界说为：铯原子133原子基态两个超精致构造能态间跃迁辐射的电磁振荡9192631770周所阅历的时光,为1原子秒.原点界说为1958年1月1日的世界时.经由国际上100多台原子钟的互相比较,并经数据处理推算出同一的原子时,称为国际原子时.（2）调和世界时（UTC）原子时固然是秒长平均.稳固度很高的时光体系,但与地球自转无关.世界时固然不平均,但与地球自转周详相干.原子时的秒长与世界时的秒长不等,大约每年差1秒.为了调和原子时与世界时的关系,树立了一种折中的时光体系,即为调和世界时（UTC）.依据国际划定,调和世界时的秒长采取原子时的秒长,其累计时刻与世界时刻之差保持在0.9秒之内,当超出时,采取跳秒（闰秒）的办法来调剂.闰秒一般划定在6月30日或12月3 1日最后1秒时参加.具体日期由国际时光局在两个月之前通知列国.今朝,世界列国宣布的时光（包含中国的北京时光）,均以UTC 为基准.（3）GPS时光体系（GPST）为了定位的须要,全球定位体系（GPS）树立了专用的时光体系（GPST）.GPST属原子时体系,秒长与原子时的秒长雷同,但原点不合.GPST原点定在1980年1月6日0时,与UTC时刻一致.是以GPST与UTC．之间的差值为秒的整数倍,1999年差值为19秒.由上可见,运用UTC作为基准时钟,具有最大的公信力.而采取GPS吸收机输出的ToD时光信息,获得精确的UTC及北京时光,又是最为经济.便捷的办法.二.时钟同步技巧在时钟同步体系中,时钟源的精度.时钟旌旗灯号的传输方法和同步方法是同步技巧中的症结部分,它们将直接影响到体系的精度.1．时钟源的精度今朝罕有的时钟源有石英晶振.铯原子钟.铷原子钟等,它们可达到的精度为：（1）尺度石英晶振：±2×10-2s/4 h;（2）铯原子钟：±1×10-6～s/1d;（3）铷原子钟：±3×10-3s/30d.2．时钟旌旗灯号的传输方法今朝时钟旌旗灯号传输的经常运用物理衔接方法为：（1）RS－232/422串口是最经常运用的设备外接时钟接口;（2）VME总线用于工作站的时钟衔接;（3）收集时光协定（NTP）用于盘算机收集的时钟衔接;（4）PCM用于时钟旌旗灯号的远距离传输.3．时钟旌旗灯号的同步方法平日采取主从同步方法,由高精度的上级时钟去同步低精度的下级时钟,使下级时钟的精度与上级时钟接近.同步电路一般采取数字锁相环电路.三.时钟旌旗灯号的格局今朝经常运用的时钟旌旗灯号的格局重要有IRIG.DCLS.ACTS.NTP等,它们的重要不同为传输介质与旌旗灯号精度的不合.（1）IRIGIRIG是由IRIG（美国靶场仪器组）组织开辟,今朝分为A.B.C.D.E.F.G和H版本,较经常运用的是IRIG－B,其传输介质分为双绞线与同轴电缆,精确度为10－100μs.（2）DCLSDCLS是IRIG－B的一种特别情势,无传输距离的限制,精确度为10～1000μs.（3）ACTSACTS是由美国国度尺度和技巧研讨院提出,无传输距离的限制,精确度为10～1000μs.（4）NTP收集时光协定（NTP）属于尺度的Internet协定,基于UDP报文.用来在IP网中供给高精度与高靠得住性的时钟旌旗灯号传输.今朝收分散通用的时钟传递格局尺度为1992年颁布的：NTP版本3.别的还有秒脉冲（PPS）,固然不属于尺度的时钟旌旗灯号格局,但它的运用十分普遍,平日运用同轴电缆传输.四.全球定位体系（GPS）导航卫星准时测距全球定位体系简称全球定位体系（GPS）.它是一种可以准时和测距的导航体系,可向舰船.飞机和车辆供给全球.全天候.中断.及时办事的高精度三维地位.三维速度和时光信息.1994年7月美国完成今朝在轨的24颗GPS导航卫星的发射.GPS由空间体系（导航卫星星座）.地面监控体系和GPS吸收终端三大部分构成.1．空间体系（导航卫星星座）GPS空间体系在相对赤道竖直角55°的6个轨道上安排了24颗卫星.个中的21颗为主用的根本星,3颗为备用星,3颗在轨的备用星可以随时替代产生故障的其他卫星.导航卫星设计寿命为7.5年,轨道距地面高度为20128 km,运行周期为12恒星小时.GPS的卫星计划可确保笼罩全球,运用户在地平线10°以上的任何地点.任何时刻可以同时收到至少4（4～10）颗卫星的旌旗灯号.足以供给全球任一地点的移动或固定用户作中断及时的三维定位.导航.GPS导航卫星上设备了无线收发信机.天线.铯原子钟（稳固度为10-13～10-14）.盘算机.导航电文存储器.每颗卫星以两个L波段频率发射无线电载波旌旗灯号：L1=1575.42 MHz（波长约为19 cm）L2=1227.60 MHz（波长约为24 cm）在L1载波上测距用P码（Precise精搜刮码,码长约30 m）和C/A码（Coarse/Acquisition粗搜刮码,码长约300 m）.P码只供美国军方与授权用户运用,C/A码供平易近用定位办事.此外,在载波上还调制了50bit/s的数据导航电文,其内容包据：卫星星历.电离层模子系数.状况信息.时问信息和星钟误差/漂移等信息.2．地面监控体系地面监控体系负责监控GPS的工作,是GPS体系的神经中枢,是包管GPS调和运行的焦点部分.地面监控体系由一个主控站.五个监控站和三个注入站（向卫星发射更新的导航数据）构成,内部各设有一组尺度原子钟.（1）主控站主控站负责吸收.处理来自各监控站跟踪数据.完成卫星星历和原子钟盘算,卫星轨道和钟差参数盘算,用以产生向空间卫星发送的更新导航数据.这些更新数据送到注入站,运用S频段（1750～1850 MHz）向卫星发射.因为卫星上的原子钟有足够精度,故导航更新数据约天天才更新一次.（2）监控站监控站为无人值守站,共有5个.除主控站上的监控站外,监控站对卫星进行跟踪与测轨,以2200－2300 MHz频率吸收卫星的遥测数据,进行轨道预告,并收集当地气候及大气和对流层对旌旗灯号的时延数据,连同时钟修改.轨道预告参数一路传送给主控站.（3）注入站3个注入站将主控站送来的卫星星历.钟差信息和轨道修改参数,天天一次注入卫星上的导航电文存储器中.3．GPS吸收终端GPS根本定位道理为：位于地面的GPS吸收机检测GPS卫星发送的扩频旌旗灯号,经由过程相干运算获取到达时光（ToA）信息并由此盘算出卫星到吸收机的距离,再联合卫星广播的星历信息盘算卫星的空间地位,完成定位盘算.有3颗卫星时,若卫星与吸收机钟差很小即可实视二维定位,4颗可见卫星可实现三维定位,更多的可见卫星可进步定位精度.GPS吸收机在全球任何地方,任何时刻均能吸收到至少4颗卫星旌旗灯号,终端可依据吸收到多颗卫星的导航信息,盘算出本身的三维地位（经纬度与海拔高度）.活动速度与偏向以及精确的时光信息.五.时钟的稳固度与精度以下评论辩论时钟稳固度与精确度（精度）的界说以及两者之间的关系.时钟稳固度为一段时光内的时钟走时误差;时钟精度为该时钟与尺度时光（我国为北京时光）之间的误差.例如,有一块表若天天快慢在1s之内,则该表日稳固度为±1s/d,若每月快慢在5s之内,则月稳固度为±5s/月.假设这块表的运用者天天对一次表（校时）,则该表的精确度为±1s/d或±1s/月;若每月对一次表,则该表的精确度为±5s/d或±5s/月.可见,时钟的精度取决于其稳固度和校订时光的频度.时钟稳固度经常运用相对值来暗示,例如：时钟日稳固度为±1s/d,可表为：1s/（24 h×60min××10-5;时钟月稳固度为±5/月可表为：5s/（30d×24h×60min××10-6.时钟稳固度用相对值来暗示时,平日前面省去±符号.时钟稳固度值与测量的中断时光有关,可以有短期.日.月.年（长期）等稳固度,在不注明时光的情形下,一般为年稳固度.×10-5×10-5（±1s/d）.若驱动源采取标称频率为1MHz晶体振荡器,则可以推算出驱动该时钟的晶振,每日频率变更小于±×10-5×106Hz=±×10-5,精度为±11.57Hz/d（假设在开端测试时振荡器的现实频率等于标称频率）.由上述评论辩论可见,时钟同步网与时光同步网的输出旌旗灯号具有稳固度与精度两个请求.时光同步网输出时光的精度是相对于基准时光（平日为UTC）的误差;而时钟同步网输出时钟的精度是相对于标称频率的误差.六.锁相环路在时钟体系中平日采取多级主从同步法,即用较高稳度的上级时标（尺度时光）振荡逐级同步较低稳固度的下级时标振荡,从而使全网时钟同步运行.下级时钟对上级时钟的同步,今朝平日采取锁相环路来完成.1．锁相环路的基起源基本理锁相环路的功效是用一个基准振荡,去同步（锁定）一个频率稳固度低于基准振荡的受控振荡器,使受控振荡的频率稳固度等于基准振荡的频率稳固度.该锁相环路由鉴相器.低通滤波器与压控振荡器（VCO）构成.其输入基准振荡频率为F i,初相为θi（t）;输出压控振荡频率为F o,初相为θo（t）,根本锁相环路框图如图8－1所示.图8－1根本锁相环路框图为轻易懂得锁相环路的基起源基本理,这里只介绍同频锁相.环路中的压控振荡器（VCO）可所以LC振荡器,也可所以晶体振荡器.与自力振荡器不合的是,在压控振荡器的振荡槽路或等效振荡槽路上并有变容二极管.变容二极管的PN结的电容量跟着加在二极管上的反向偏压的变更而变更.图8－2为一个LC压控振荡器道理图.图8－2 Lc压控振荡器道理图设锁相环路中的鉴相器是线性的,其输出电压正比于基准振荡与压控振荡的相位差,即：U d=K d [θi（t）－θo（t）]环路在锁定状况下,鉴相器的输出电压V d经由过程低通滤波器加在压控振荡器上,迫使压控振荡器具有与基准振荡雷同的频率.即环路在锁定状况下,输出压控振荡的频率等于基准振荡的频率ƒo=ƒi.体系无频率误差,而具有一个残剩相位差θi－θo,就是该残剩相位差才干包管压控振荡与基准振荡同步.一般将U d=0时的VCO振荡频率称为VCO的自由振荡频率;将U d ≠0的VCO振荡频率称为VCO的受控振荡频率.假设基准振荡器与压控振荡器的频率都是固定不变的,且VCO 自由振荡频率正好等于基准振荡频率时,因为反馈环路的自调剂感化,能使压控振荡器的输出电压与基准振荡器的输出电压最后的相位差为0.因为某种原因,例如温度变更或电源电压变更造成VCO 自由振荡频率产生变更时,起首使压控振荡器的输出电压与基准振荡器的输出电压之间的相位差产生变更,于是鉴相器输出一个直流电压反过来掌握VCO振荡的频率变更.经由过程反馈环路反复自行调剂,使得VCO自由振荡频率变更进程变成了一个相位变更的进程（小于90°或180°）,压控振荡器的输出电压与基准振荡器的输出电压之间的相位差使鉴相器输出响应的电压,从而使压控振荡器受控,受控振荡频率等于基准振荡频率.在现实运用中,可以对基准频率输出进行倍频或对压控振荡输出进行分频,完成低频振荡同步高频振荡;亦可以对基准频率输出进行分频或对压控振荡输出进行倍频,完成高频振荡同步低频振荡.2．同步规模与捕获规模为了评论辩论的简略化与可测量性,假设基准振荡ƒi产生变更,迫使VCO的受控振荡频率随之变更,以知足同步请求.但是,VCO振荡跟踪基淮频率变更是有必定规模的,超出了此规模环路将“掉锁”,即VCO振荡频率不再跟踪基淮频率的变更了.下面用图8－3来解释这一进程,同时引出锁相环路的“同步规模”和“捕获规模”两个重要概念.图8－3的纵坐标代表加到VCO上的掌握电压νc;横坐标代表外加基淮频率ƒi ,个中ƒp为VCO的自由振荡频率.图8－3 锁相环路的“同步规模”和“捕获规模”图8－3（a）暗示外加基准频率ƒi由低向高迟缓变更的情形,设ƒi由远低于ƒp处逐渐向ƒp接近.在ƒi小于ƒ2时环路掉锁,当ƒi = ƒ2时环路锁定,掌握电压νc消失一个负的跃变;当ƒi升高至ƒi=ƒp时,νc＝0,ƒi中断升高掌握电压νc变正,当ƒi升高至ƒ4时环路掉锁,掌握电压跃变成0.接着反过来迟缓降低外加基准频率ƒi,如图8－3（b）所示.当ƒi=ƒ4时环路其实不克不及锁定.ƒi进一步降低至ƒ3时环路锁定,掌握电压νc消失一个正的跃变;ƒi中断削减,νc降低,当降至ƒi=ƒp 时,νc=0.ƒi中断降低,掌握电压νc变负,当ƒi降低至ƒ1时,环路掉锁,掌握电压跃变成0.在锁相环路中,同步规模与捕获规模的界说为：环路在已经锁定的状况下,变更ƒi,向低变到ƒ1时或向高变到ƒ4时环路才会掉锁.等于ƒi在ƒ1～ƒ4频率规模内环路能保持锁定,则同步规模为：△ƒL=（ƒ4－ƒ1）/2环路在未锁定的状况下,变更ƒi,当ƒi由低向高变到ƒ2或由高向低变到ƒ3时环路才会进入锁定,则捕获规模界说为：△ƒC=（ƒ3－ƒ2）/2可见同步规模大于捕获规模.理论与实践都证实,在环中参加低通滤波器的截止频率越低,捕获规模越小,只有在环中不参加低通滤波器的情形下,捕获规模才等于同步规模.而同步规模大小则与环中介入的低通滤波器无关.其物理意义如下：当环路掉锁时,鉴相器输出反复频率为ƒP－ƒi或ƒi－ƒP的差拍振荡旌旗灯号.该差拍旌旗灯号经由过程低通滤波器时受到衰减,乃至在ƒi由低向高变到ƒ2之前和在ƒi由高向低变到ƒ3之前,加到VCO上的差拍旌旗灯号幅度太小,不克不及使VCO的频率摆动到等于ƒi,故不克不及捕获.只有ƒi由低向高变到ƒ2;由高向低变到ƒ3时,差拍旌旗灯号频率降低,低通滤波器对差拍旌旗灯号的衰减削减,加到VCO上的差拍旌旗灯号幅度加大,使VCO频率的摆动加大到可以或许包含ƒ2或ƒ3时,体系才干进入均衡（锁定）,图8－4所示为当ƒi频率升高接近与达到ƒ2捕获进程中的差拍旌旗灯号.而环路在已锁定状况下,鉴相器输出为一向流旌旗灯号,低通滤波器对其无衰减,故同步规模与低通滤波器的截止频率无关.图8－4捕获进程中的差拍旌旗灯号而在时钟体系中,基准振荡频率稳固度高于VCO振荡,应当视为基准频率ƒi固定,而VCO自由振荡频率ƒP变更.当ƒP偏离ƒi时同样消失必定的同步规模与捕获规模.在预先调剂好ƒP＝ƒi的情形下,为包管锁相环路的锁定,请求VCO的自由振荡频率不漂出同步规模,即请求VCO自由振荡频率稳固度≤同步规模［（ƒ4－ƒ1）/2ƒP］.为包管临时停电或基准旌旗灯号临时消掉后的从新捕获,则请求VCO的自由振荡频率再处在环路的捕获规模之内,即请求VCO自由振荡频率稳固度≤捕获规模［（ƒ3－ƒ2）/2ƒP］.第二节城轨时钟体系的功效需求时钟体系作为城轨通讯体系的一个部分,在城轨运营进程中为工作人员.乘客及全线机电体系供给同一的尺度时光,使全线各机电体系的准时设备与时钟体系同步,从而实现城轨全线同一的时光尺度,以进步运营效力和质量.一.时钟体系的根本功效需求1．靠得住性时钟体系所有设备均能知足一天24h不间断中断运行.2．同步校订掌握中间一级母钟设备吸收外部GPS尺度时光（时标）旌旗灯号进行主动校时,保持与GPS时标旌旗灯号的同步.一级母钟周期地送出同一的同步脉冲和尺度时光旌旗灯号给其他体系,并经由过程输出信道同一校准各二级母钟,从而使全部时钟体系长期无累积误差运行.体系具备降级运用功效.当一级母钟在掉去GPS时标时应能自力正常工作;二级母钟在传输通道中止的情形下,应能自力正常工作;各子钟在掉去外部时钟驱动旌旗灯号时,亦能自力正常工作.在降级运用中许可时钟精度降低.3．时钟精度在GPS时标同步下,一级母钟受控时钟精度应在±1×10-10（s/d）以上.一级母钟自力时钟精度（不受控情形下）应在±1×10-8（s/d）以上,二级母钟自力时钟精度应在±1×10-7（s/d）以上,一级和二级母钟都应带有日期.时光显示.4．日期.时光显示一级母钟能产生全时标信息,格局为：年,月,日,礼拜,时,分,秒,毫秒,并能在设备上显示.二级母钟具有日期.时光显示功效.一级母钟和二级母钟具稀有字式及指针式子钟的多路输出接口.数字式及指针式子钟均应有时.分.秒显示,显示应清楚,数字子钟具备12h和24h两种显示方法的转换功效（亦可选用带日期显示的数字子钟）.子钟装配地位应便于不雅看.子钟为双面或单面显示设备,设在掌握中间.车站和车辆段/泊车场等须要的区域和房间内.5．为其他体系供给尺度时光旌旗灯号中间一级母钟设备设有多路尺度时光码输出接口,可以或许在整秒时刻给其他各相干体系供给尺度时光旌旗灯号.6．设备冗余一.二级母钟采取主.备母钟冗余设置设备摆设,并具有热备功效.当主母钟消失故障时,主动切换到备母钟,由备母钟周全代替主母钟工作.主母钟恢复正常后,备母钟主动切换回主母钟.7．体系扩容和进级体系采取散布式构造方法,可便利地进行扩容.对每个节点二级母钟体系的修改都不会影响全部体系.节点设备扩容时无需改换软件和增长掌握模块,只需恰当增长接口板即可扩大体系的容量.8．可监控性重要时钟设备应具有自检功效,并可由中间保护检测终端收集检测的成果,及时显示各设备的工作状况和故障状况.当体系消失故障时,保护检测终端可以或许进行声光报警,指导故障部位,对故障状况和时光进行打印和存储记载,并具有分散告警和联网告警功效.9．防电磁干扰列车电机所产生的电磁波会对时钟体系产生干扰,需采纳须要的防护措施,防止干扰旌旗灯号进入时钟设备与线缆.二.一级母钟的功效需求一级母钟是全部时光体系的中枢部分,其工作的稳固性很大程度上决议了全部体系的靠得住性,是以,充分斟酌了体系功效的实现与体系靠得住性等分解身分,将其设计为主.备冗余设置设备摆设的双机体系.主.备机具有自检和互检功效,并且主.备机之间可实现主动或手动切换.一级母钟的时光依附吸收GPS时标旌旗灯号来校准,以免产生累积误差.一级母钟的具体功效需求如下：（1）一级母钟可以或许显示年.月.日.礼拜.时.分.秒等全时标时光信息.（2）一级母钟具有同一调剂肇端时光.变动时钟快慢的功效.（3）一级母钟可经由过程设置在前面板上的键盘实现对时光的同一调剂.（4）一级母钟吸收时标旌旗灯号吸收机发送的时标旌旗灯号.时标旌旗灯号吸收机正常工作时,该旌旗灯号将作为一级母钟的时光基准;外部所有的时标旌旗灯号吸收消失故障时,一级母钟将采取自身的高稳固晶振产生的时光旌旗灯号作为时光基准,保持自身及二级母钟正常工作并向时钟体系网管设备（保护检测终端）发出告警或向掌握中间分散网管发出告警.（5）一级母钟能与外部时标旌旗灯号保持同步.（6）一级母钟经由过程火路输出接口箱采取尺度的RS－422接口与传输子体系相连,经由过程城轨传输体系向设置于各车站/车辆段的二级母钟发送时标旌旗灯号,同一校准各个二级母钟,并负责向掌握中间其他机电体系设备供给时标旌旗灯号.当二级母钟.子钟或传输通道消失故障时,能立刻向时钟体系网管中间发出告警.（7）一级母钟同时经由过程城轨传输体系供给的数据通道,经由分路输出接口箱吸收二级母钟回送的自身和二级母钟所属子钟的运行状况信息.（8）一级母钟可以或许及时检测市电电网的频率摇动情形,当频率摇动过大时,可发出报警以提示设备治理人员采纳须要措施.（9）一级母钟经由过程尺度的RS－232接口与网管终端相连,以实现对时钟体系重要设备和部件的监控.（10）一级母钟具有80路尺度的RS－422接口（可扩至512个）.个中向各车站/车辆段供给时标旌旗灯号接口30路,预留25路接口用于将来扩大运用;向其他体系供给20路接口.（11）一级母钟经由过程20路尺度的RS－422接口,向城轨其他机电体系以及须要同一时光的体系发送全时标时光旌旗灯号,以实现城轨全线时光的严厉同一.（12）一级母钟经由过程对主.备母钟工作状况的轮回自检和互检,在发明故障时可以或许立刻实现母钟主.备机的主动转换;非故障状况下,主.备母钟也可以手动进行转换.三.二级母钟的功效需求。

轨道交通时钟系统解决方案随着城市的发展和人口的增长，轨道交通系统已成为现代城市交通的重要组成部分。

为了更好地管理和运营轨道交通系统，时钟系统是不可或缺的一部分。

本文将探讨轨道交通时钟系统的解决方案。

一、需求分析在开发轨道交通时钟系统之前，我们需要先进行需求分析，明确系统需要满足的功能和性能要求。

以下是一些典型的需求：1.精确的时间同步：轨道交通系统中的各个设备和车辆需要保持高度的时间同步，以确保出发时间和运行时刻的准确性。

2.可靠的稳定性：轨道交通时钟系统需要具备高可靠性和稳定性，以保证在各种恶劣环境条件下仍能正常运行。

3.实时数据采集和处理：时钟系统需要能够实时采集和处理轨道交通系统中的各种数据，包括车辆位置、速度、故障报警等信息。

4.多用户支持：时钟系统需要支持多用户同时访问，以提供给管理人员和运营人员使用。

5.扩展性和可升级性：随着轨道交通系统的不断发展，时钟系统需要具备良好的扩展性和可升级性，以适应未来的需求变化。

二、系统架构设计基于以上需求分析，我们可以设计一个由多个时钟节点组成的分布式时钟系统。

每个时钟节点负责同步本地设备的时间，并与其他节点进行时间同步。

以下是一种可能的系统架构设计：1.时钟节点：每个时钟节点由一台主控服务器和多个从属设备组成。

主控服务器负责整个系统的时间同步和管理，从属设备负责同步主控服务器的时间，并向其他设备提供时间同步服务。

2.时间同步协议：为了实现精确的时间同步，可以采用一种可靠的时间同步协议，如网络时间协议（NTP）或精密时间协议（PTP）。

3.数据采集和处理：时钟节点可以与轨道交通系统中的各种设备进行数据采集和处理，包括车辆位置、速度、故障报警等信息。

可以使用传感器和数据采集设备来实现数据的实时采集和处理。

4.用户接口：时钟系统可以提供一个用户接口，供管理人员和运营人员使用。

用户可以通过该接口查看和管理时钟节点的状态，并进行必要的配置和操作。

5.网络通信：各个时钟节点之间需要进行网络通信，以实现时间同步和数据传输。

Technological Innovation30《华东科技》城市轨道交通视频监控系统时钟不同步故障分析及优化程 璇，胡天意（武汉地铁运营有限公司，武汉 430000）摘要：本文首先对城市轨道交通监控系统及列车时钟同步方案进行了简要介绍，通过对列车监控系统时钟不同步故障数据的分析，并就此提出了优化CCTV 时钟同步方式的软件。

关键词：监控系统；时钟同步1 CCTV 时钟同步功能及实现 时钟同步功能的实现首先需要时钟信息源向城轨信号系统提供时钟校对服务，在信号系统校对时间后会对其子系统进行时钟校对，信号系统会为许多子系统进行时钟同步，车辆的车载控制器就是其中之一，车载控制器再通过串口将时间信息同步给TCMS（列车控制管理系统）与DMI（司机显示单元）。

列广主机MVB 从TCMS 得到同步时间。

CCTV 触摸屏时间直接从列广主机MVB 采取。

触摸屏与NVR 存在时间协议，内部协议会将NVR 时间与CCTV 触摸屏进行校对，NVR 校时完成后会强制对NVR 下级全部摄像头进行校时，并在强制校时完成后每隔1小时定期对NVR 进行校时，这样就完成了摄像头与TCMS 的时间统一。

2 案例分析2.1 故障现象 2020年11月29日，某地铁车辆在查询29日录像的时候发现早上5：30一直到下午15:50都没有录像存储，且5：30分之前的录像上面显示的时间与实时时间也不符，即CCTV 时钟跳变。

2.2 故障分析 （1）分析CCTV 主机日志，判断影响时钟校对的消息阻塞发生在MVB 的时钟传输处理过程中。

（2）由图1可知，MVB 日志显示启车后Tc1车列广主机MVB 待处理消息不断积累，积累到66个待处理消息，被阻塞操作即Tc1触摸屏日志对NVR 的SyncTime 校时操作，阻塞时间为18秒。

图1（3）而此时通过Tc1触摸屏日志发现NVR 其实还未连接上，直到04:42:47才连接上并校时成功，见图2。

图2（4）18秒阻塞解除后，触摸屏程序用于校时的MVB 时钟消息为18秒之前时钟消息,此时NVR 时钟消息与MVB 实际时钟误差超过校时误差阈值5秒。

城市轨道交通通信时钟系统方案分析摘要：针对地铁通信时钟系统，介绍了其系统设计原则、系统方案设计和设备构成，详述了其系统功能，并指出地铁时钟系统对地铁运营的重要性。

关键词：地铁；时钟系统；方案设计；系统功能1 概述地铁时间系统是轨道交通运行的重要组成部份之一，其主要作用是为控制中心调度员、车站值班员、各部门工作人员及乘客提供统一的标准时间信息，并为通信各子系统及ATS、AFC、BAS、FAS、SCADA、安全门等系统的中心设备提供统一的标准时间信号，使各系统的定时设备与本系统同步，从而使整个地铁时间标准得以统一。

时间系统保证了城市轨道交通列车安全、准时、可靠运行，确保了对乘客的服务质量。

2 系统设计原则系统具备可监控性，通过设置在控制中心的监控计算机能够实时监测时间系统主要设备的运行状态及故障状态，并具有集中告警和远程联网告警功能，可满足每天24 小时不间断连续运行。

系统采用分布式结构，由一级母钟、二级母钟、监控设备、子钟、防雷保护器及传输通道等组成。

通过计算机进行集散式控制。

二级母钟独立于一级母钟，可单独控制子钟，一级母钟可对二级母钟进行管理监控。

一级母钟通过公共信息网时间系统时间信号接收单元接收来自公共信息网时间系统的标准时间信号，产生精确时间码。

从而保证整个系统时间的精确性和一致性。

接口类型是基于NTP 协议RJ45以太网接口。

系统接口界面在共用通信传输网的EDF 配线架。

通信各子系统每隔一段时间主动申请与共用通信传输网时间系统服务器同步，同步间隔时间不小于5 秒钟。

全线各车站/车辆段/停车场至OCC 之间需要提供一个以太网总线通道给时间系统，接口类型为10/100M 自适应接口。

3 系统方案设计时间系统由一级母钟、输出接口箱（增加基于NTP 的以太网接口以使一级母钟接收来自上层网时间同步系统的标准时间信号、发送标准时间信号至各新设二级母钟）监控设备、二级母钟、输出接口箱、子钟等组成。

一级母钟与二级母钟间利用传输通道总线连接，二级母钟与子钟间通过电缆连接。

时钟系统之阿布丰王创作时钟系统是城市轨道交通运行的重要组成部分之一，其主要作用是为城轨工作人员和乘客提供统一的尺度时间，并为其他各相关系统提供统一的尺度时间信号，使各系统的定时设备与本系统同步，从而实现城轨全线统一的时间尺度。

提供时间信息的时钟系统分为一级母钟系统与二级母钟系统，一级母钟系统装置在控制中心，二级母钟系统装置在各车站和车辆段，用以驱动分布在站（段）内的子钟显示正确的时间。

城轨时钟系统所采取的尺度时钟设备，在输出时间信号的同时，亦输出为通信设备提供的时钟同步信号，使各通信节点设备能同步运行。

亦可另行配置通信综合定时供给系统（BITS），单独提供时钟同步信号。

如上所述，城轨同步系统分为两类：一类是基于协调世界时（UTC）组建的时间同步系统；另一类是用于数字通信设备的时钟同步系统（或数字同步系统）。

时间同步系统定时（例如每隔1s 或1min）输出尺度时间（年、月、日、时、分、秒、毫秒）信号；而时钟同步系统则输出高稳定度、连续的正弦波或脉冲信号。

第一节时钟系统技术基础一、时间的概念一般来说，任何一个周期运动只要具有下列条件，都可以成为确定时间的基准。

·运动是连续的、周期的。

·运动的周期具有充分的稳定性。

·运动的周期必须具有复现性，即要求在任何地点与时间，都可以通过观察和实验复现这种周期运动。

最经常使用的时间系统有三大类：世界时、原子时与力学时。

力学时系统通常在天文学中使用，在这里不作介绍。

1．世界时系统世界时系统是以地球自转运动为基准的时问系统。

由于观察地球自转时所选择空间参考点的分歧，世界时系统又有几种形式：恒星时、平太阳时和世界时。

以平子夜为零时起算的格林威治平太阳时称为世界时。

平太阳时是地方时，地球上各地点的平太阳时分歧。

为了使用方便，将地球按子午线划分为24个时区，每个时区以中央子午线的平太阳时为该区的区时。

零时区的平太阳时即为世界时。

由于地球自转轴在地球内部的位置是不固定的（极移），而且地球自转速度是不均匀的，它不但包含有长期减缓的趋势，还包含一些短周期的变更和季节性的变更。