城市轨道交通时钟系统
城市轨道交通车辆技术《通信系统 - 时钟系统 (七)》
按“时、分、秒〞的格式进行显厅候车的乘客以及各相关区域的办公人员提供统一的时间信息。
指
数
针
字
式
式
子
子
钟
钟
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内容总结
时钟系统。时钟系统通过全球卫星定位系统〔GPS〕,为轨道交通的乘客提供标准的时间信息。由中心级设备、车站级设备和。中心母钟、二级母 钟、子钟、网管设备。GPS设备主要由GPS天线和避雷装置两局部组成。GPS天线通过高频与卫星通信，从不同方向接收到GPS卫星系统发来的时间 信息。双面指针式钟4个， 按“时，分〞格式进行显示。按“时、分、秒〞的格式进行显示。4子钟
城市轨道交通中典型的时钟子系统
由中心级设备、车站级设备和
两者间的传输通道三局部组成，
主要设备包括
中心母钟、二级母钟、子钟、网管设备
〔维护管理终端〕及传输接口设备。
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城市轨道交通时钟子系统构成图
1中央时钟系统
通过GPS天线接收GPS时间信息，再通过中央时钟设备将时间信息传送给各站的站级时钟 设备，同时传送给有需要的其他系统，为各系统提供一个标准的时间。
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设备
GPS设备主要由GPS天线和避雷装置两局部组成。GPS天线通过高频 与卫星通信，从不同方向接收到GPS卫星系统发来的时间信息。
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3站级时钟系统
主要用于接收中央时钟系统发送过
来的Gm
双面指针式钟4个， 按“时，分〞格式进行显示。在车站
办公区的各主要管理用房内设630×200
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时钟系统
• 时钟系统通过全球卫星定位系统〔GPS〕,为轨道交通的乘客提供标准的时 间信息。
城市轨道交通时钟系统
城市轨道交通时钟系统时钟系统为传输系统、无线通信系统、公务电话系统、专用电话系统、闭路电视监视系统、广播系统、信号系统、SCADA系统、AFC系统、FAS、环境与设备监控系统（building automation system，BAS）及列车自动控制（automatic train control，ATC）等系统提供准确、统一的时间信息，使全线执行统一的定时标准。
它为城市轨道交通行车指挥、列车运行、设备管理提供统一的时间基准，确保通信系统与其他重要控制系统协调同步。
因此，时钟系统具有以下特点。
1. 安全可靠母钟是整个时间系统的中枢部分，其工作稳定性在很大程度上决定了整个系统的可靠性，因此要充分考虑其功能的实现与可靠性等综合因素，对控制中心及车站母钟关键部位采用双重热备份，当主单元发生故障时，能够自动切换到备用单元，实现主备单元之间的自动转换。
正常情况下，母钟的时间基准由控制中心时间服务器传送，当服务器出现故障时，母钟将采用自身的高稳晶振作为时间基准。
中心母钟与二级母钟之间的传输通道在资源允许的情况下，可以采用主备两路来提高系统的整体可靠性。
2. 组网灵活时钟系统采用分布式结构，通过计算机进行集散式控制，这样既便于用户按照自己的需要灵活配置，又可以保证在以后的工程中很方便地对系统进行扩容。
二级母钟可独立于中心母钟，单独控制所属子钟。
当系统的某一部分发生故障时，整个系统仍能正常运行。
3. 维护方便时钟系统的关键部位采用模块单元插接结构及标准元器件，相同规格的设备与部件之间具有可互换性，维护方便。
主单元采用可带电插拔式板卡结构。
4. 抗干扰能力强时钟系统针对城市轨道交通的特点，充分考虑电磁波对时钟系统的干扰，采用了抗电磁、抗电气干扰的设备和电缆，并采取了必要的、有效的防高压和防静电隔离防护措施，既防止了其他系统带来的电磁干扰，又不会对其他系统造成电磁辐射污染。
5.有较大的扩展余地时钟系统在校准手段、中心接口、车站子钟驱动接口等处均留有较大的扩展余地，以备将来线路延伸扩容和升级。
城轨通信系统—时钟系统
2.GPS时钟的特点
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。
3.城市轨道交通时钟系统功能
(1)显示统一的标准时间信息 场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。 (2)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它通信子系统、ATS自动信号 系统、SCADA电力监控系统、FAS防灾报警系统、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它重要控制系 统协调同步。
1.GPS时钟的实现
时钟系统一般采用GPS（Globe Position System，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所示。
GPS接收模块的示意图
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传送给外部设备。
4.城市轨道交通时钟系统组成
（3）二级母钟 二级母钟设置在各车站及车辆段、停车场等需要提取时钟的场 所，用于控制所属子钟运行，其系统结构如图所示。
车站二级母钟系统结构图
4.城市轨道交通时钟系统组成
（4）子钟 子钟一般设置在车站的站台、站厅及办公场所等，分为数字子 钟和指针子钟，其如图所示。
子钟示意图
5.城市轨道交通时钟系统组网模式
（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，如上面所介绍：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。
城市轨道交通通信时钟系统方案分析
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。
城市轨道交通时钟系统的运行监控
城市轨道交通时钟系统的运行监控1.网管终端功能在控制中心设置时钟系统网管终端，可对系统进行性能管理、故障管理和安全管理。
网管软件采用Visual Basic 6.0编制而成，运行在Win2000 NT Server 操作系统上。
其监控界面采用全中文显示、下拉菜单模式，具有友好的人机对话界面。
网管终端具有良好的开放性和可扩充性，可以很方便地对需要监控的二级母钟和子钟的数量进行更改。
网管终端通过标准的RS422/RS232接口与中心母钟相连，具有集中维护功能和自诊断功能。
网管终端能够实时检测城市轨道交通时钟系统设备的运行状态，对系统的工作状态和故障状态进行显示、打印和存档，并能够对全线母钟和子钟进行点对点控制。
网管终端主要监控及显示的内容包括：同步时标信号接收机的工作状态，信号处理单元的工作状态，母钟和每个子钟的工作状态，传输通道的工作状态，对全线时钟系统的控制，基本故障排除原则等帮助信息。
网管终端还能对故障状态及时间进行打印和存储记录。
系统出现故障时会发出声光报警，指示故障部位。
同时，故障信息能够被传输到集中告警终端，以便于城市轨道交通通信系统的集中管理。
另外，网管终端还可实现远程联网报警，及时将相关信息传送到不在故障现场的设备管理人员的通信工具上。
管理人员进入网管系统需要登录，不同的级别采用不同的登录口令。
网管级别：①网络监视级。
②网络维修级。
③网络管理级。
网管终端的用户管理：①分配密码。
②用户授权。
③用户登录鉴权。
④用户操作鉴权。
⑤自动注销功能。
2. 网管系统界面（1）网管系统主界面。
时钟网管系统的主界面（主页）由制造商根据具体的应用进行设计和制作。
在主界面上应显示以下几方面的内容：①网络拓扑。
主页上方为时钟系统的网络拓扑图，图中的站点代表车站或车辆段的时钟设备，并用红、绿两种颜色代表站点时钟设备是否正常运行。
②中心母钟时间。
在监控主界面的左上角可实时显示年、月、日、星期、时、分、秒。
③中心母钟状态。
城市轨道交通时钟系统车站设备及其功能
城市轨道交通时钟系统车站设备及其功能1. 二级母钟二级母钟通过数据传输通道接收中心母钟发出的标准时间码信号，用以自身校准，使二级母钟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。
二级母钟包括车站接口模块和工作时钟模块。
（1）车站接口模块。
车站接口作为本站点二级母钟与中心母钟之间的接口，负责接收通道标准时间信号，对信号质量进行鉴别，并能监测二级母钟和所有子钟的主要工作状态，包括本站点时间信息、车站编号、二级母钟和子钟状态信息与通道状态信息等；同时将状态信息和故障信息提供给传输接口，回传至中心监控终端，进行集中控制。
二级母钟通过标准接口经由电缆将标准时间信号发送至所属子钟，用于控制子钟运行，驱动本站（场）所有的数显和指针式子钟，使子钟显示标准时间信息。
（2）工作时钟模块。
与中心工作时钟模块的结构相似，二级母钟采用温补晶振，可保持较长时间的稳定性和自运行精度。
通过车站接口模块，从光传输终端接收中心一级母钟的时间校准信号和控制命令信号，使二级母钟与一级母钟随时保持同步，并产生输出时间驱动信号。
二级母钟具有长期独立的工作能力，在传输通道中断或中心母钟发生故障时，仍可依靠自身晶振指挥子钟运行。
2. 子钟子钟通过接收二级母钟发出的时间码信号，进行时、分、秒时间信息显示。
在正常情况下，子钟通过接收二级母钟发送的标准时间信号，对自身精度进行校准，并可回送自身的工作状态信息；当接收不到二级母钟发送的时间信号时，子钟仍能依靠自身的晶振独立运行。
子钟分为指针式子钟和数字式子钟两种。
指针式子钟的外观以双面圆形的居多，子钟的盘面加装照明装置。
数字式子钟采用超高亮数码管显示，显示方式采用全静态显示，无闪烁；显示窗因采用防眩光材料，故置于日光灯下也不会产生反光现象。
一般在办公房间采用单面数字式子钟；在公共区（站厅、站台）采用指针式子钟，当吊装高度不足时，也可采用双面数字式子钟。
地铁时钟系统介绍
地铁时钟系统介绍地铁是现代社会发展不可缺少的，随着城市的发展人口的密集，车辆的增多以及交通的拥堵，地铁的出现方便了人们的出行，使出行节省了更多的时间。
地铁在城市中修建的快速、大运量、用电力牵引的轨道交通。
地铁在全封闭的线路上运行，地铁在市区内基本在地下隧道中，市区外的线路基本设在高架桥或地面上。
地铁设计规范中，时钟系统和电力系统是必不可少的。
时钟系统为地铁运营提供统一的标准时间信息，并为其他各系统提供统一的时间信号。
时钟系统应由中心母钟（一级母钟SYN4505型标准同步时钟）车站和车辆基地母钟（二级母钟SYN012型B码时统）时间显示单元（子钟SYN6132型指针式子钟）组成。
控制中心设置一级母钟，一级母钟的设置满足到多条线路的共享。
各车站、车辆基地应设置二级母钟；中心调度室、车站综合控制室、牵引变电所值班室、站厅、站台层及其他与行车直接有关的办公室等场所设置子钟。
一级母钟接收外部卫星定位系统基准信号和同步系统提供的标准时间信号；一级母钟定时向二级母钟发送时间编码信号用以校准；二级母钟产生的时间信号，传输给子钟。
一级母钟、二级母钟应配置数字式和指针式多路输出接口，一级母钟应配置数据接口。
子钟可采用数字式或指针式根据用途采用双面或单面显示。
其工作原理如图所示：地铁供电应安全可靠、节能、环保和经济适用。
供电应包括外部电源、主变电所（或电源开闭所）、牵引供电系统、动力照明供电系统、电力监控系统。
地铁外部电源方案应根据城市轨道交通线网规划、城市电网现状及规划、城市规划进行设计，可采用集中式供电、分散式供电或混合式供电等等。
地铁供电系统应设置电力监控系统，其系统构成、监控对象、功能要求，应根据供电系统的特点、运营要求、通道条件确定。
电力监控系统应包括电力调度系统（主站）、变电所综合自动化系统（子站）及联系主站和子站的专用数据传输通道。
电力监控系统的功能应满足变电所无人值守的运行要求，电力监控系统宜采用通信系统的标准时钟信号。
分析时钟系统在城市轨道交通工程中的应用
分析时钟系统在城市轨道交通工程中的应用文章将时钟系统作为主要研究内容，阐述其在城市轨道交通工程中的具体应用，以期有所帮助。
标签：时钟系统；城市轨道交通工程；应用；研究一、时钟系统概述时钟系统应用于城市轨道交通工程中，集中表现在控制中心调度人员、列车司机、不同部门工作人员、车站值班人员与乘客等方面，实时为其提供统一化的标准时间信息内容，进而为城市轨道交通工程的其他系统中心设备提供统一性时间信号[1]。
通过科学合理地设置时钟系统，即可确保地铁运行准确计时，一定程度上优化地铁运营服务的质量与效果。
二、时钟系统在城市轨道交通工程中的应用（—）级母钟1.用于接收标准时间信号的接收机用于接收标准时间信号的接收机主要以单片机为核心，对控制中心时钟所发送的标准时间信号加以合理化控制。
在实际运行的过程中，利用型号为接口将信号发送给母钟，确保有效地校准母钟的精准程度。
2.母钟在时间系统当中，母钟占据中枢性地位，也正是因为母钟工作稳定程度，对时间系统运行可靠性产生了积极的影响。
在这种情况下，对系统功能发挥以及可靠性等诸多因素予以系统化考虑，成功地设计成主机与副机相互配合的系统化单元，支持主副机间的自動化切换亦或是手动化切换功能[2]。
在时间系统处于正常状态的时候，主母钟是工作条件。
而在主母钟出现故障的情况下，就能够向备母钟进行自动化地转换。
与此同时，借助监控终端即可对主母钟亦或是备母钟进行有效地监控。
其中，时间系统当中的母钟可以将年、月、日以及具体的星期和时间等相关信息内容真实地显示出来。
在母钟运行状态下，对前面板键盘进行必要的设置，这样一来，就可以统一化地调整时间。
在实际运行的过程中，母钟主要是利用型号为的接口，对标准时间信号接收单元所发送的标准时间信号进行实时地接收。
当控制中心的时间信号处于正常运行状态的时候，此信号就是母钟时间的基准要求。
一旦控制中心时间信号发生故障，母钟就会借助高稳晶振，将其当做时间基准要求。
地铁、轻轨、铁路、高铁时钟在通信系统中的作用是什么
地铁、轻轨、铁路、高铁时钟在通信系统中的作用是什么1、系统功能XX地铁一号线时钟系统是轨道交通运行的重要组成部分之一，具有提供统一时间信息的功能。
其主要作用是为各站工作人员和旅客提供标准的时间信息，为其它各系统提供统一的定时信号，使各系统的定时设备与本系统同步，在全线执行统一的定时标准。
时钟系统按中心一级母钟和车站二级母钟两级方式设置，基本功能如下：显示或指示统一的标准时间。
向其它需要统一时间的系统及通信各子系统网管终端提供标准时间信息。
2、时钟子系统技术方案时钟子系统采用控制中心及车站/停车场两级组网方式，分为控制中心级和车站/停车场级。
主要由BITS时间信号接收单元，中心一级母钟、车站/停车场二级母钟、中心监控计算机、时间显示单元（简称子钟）、传输通道、接口设备和电源等组成。
控制中心设备与各车站/停车场二级母钟的设备是通过传输系统连接，控制中心的子钟通过通信电缆直接与控制中心一级母钟连接，各车站及停车场的子钟通过通信电缆连接至二级母钟。
中心一级母钟接收来自BITS的标准时间信号，在控制中心通过传输线路为其它各系统提供统一的时间信号，使各子系统的定时设备与时钟系统保持时间同步，从而实现旅客自动输送系统全线执行统一的时间标准。
时钟子系统框图如图所示。
2.1 系统的主要功能同步校对功能：中心一级母钟可接收BITS（通信楼综合定时供给系统）的标准时间信号、产生精确的同步时间码，通过传输通道向各车站、车辆段的二级母钟传送，统一校准二级母钟。
时钟系统中心一级母钟与二级母钟接口采用2路共线的10/100M以太网接口，1路采用NTP协议对二级母钟校时，1路采用TCP/IP协议传送网管信息;二级母钟在传输通道中断的情况下，能够独立正常工作，产生各子钟的驱动信息，使各子钟能够进行正常的时间显示。
时间显示功能：中心一级母钟和二级母钟均按时：分：秒格式显示时间；数字子钟为时：分：秒显示，日历式数字子钟为年、月、日、星期及时、分、秒显示显示。
城市轨道交通时钟系统控制中心设备及其功能
城市轨道交通时钟系统控制中心设备及其功能1. 中心母钟中心母钟作为整个时钟系统的基础主时钟，能够接收来自标准时间信号接收单元的信号，进行时间的校准，避免产生累计误差，同时，中心一级母钟提供严格同步的时钟码，能够定时将校准后的时标信号通过接口分配给各车站及车辆段的二级母钟以及其他需要标准时间的系统，作为各系统的时钟同步信号，使其按统一的时间标准运行。
中心母钟包括主备用高稳定度工作时钟模块、信号切换模块等。
工作时钟模块以高稳定度、恒温晶振为本地频率源，接受标准时间信号的同步校准。
当高稳晶振因老化等原因发生频率偏移时，可利用全球卫星定位系统模块和管理维护终端监测软件对其进行调校修正。
信号切换模块负责对主备两路高稳定度时钟信号进行监测判断和输出切换，通常选择主路信号。
当主路信号丢失时，会自动切换到各路信号；当主路信号恢复正常时，又会切回主路。
2. 中心接口单元中心信号分配器接收中心母钟产生的时钟码信号，进行分配放大，产生多路标准接口信号后分配输出，提供给城市轨道交通各相关系统时钟同步信号。
除提供各系统的输出接口外，还预留备用的输出接口。
同时，中心传输接口接收二级母钟回送的各站时钟的运行状态信息，经单元面板简单显示后，送往中心的监控计算机，由监控终端进行点对点监控。
中心接口单元还接收中心管理维护终端的控制命令，并与时间信号同时下传至各车站及车辆段二级母钟。
3. 标准时间信号接收系统标准时间信号接收系统为中心母钟系统提供高精度的时间基准，以实现时间系统的无累积误差运行。
标准时间的引入方式有国家授时中心BPL/BPM、卫星GPS/GLONAS、电视CCTV 16H、广播时码同步等。
一般城市轨道交通时钟系统可采用GPS和CCTV接收方式。
4. 监控系统监控系统通过数据传输通道可以实时监测全线时钟系统主要设备的运行状态，可以实现故障管理、性能管理、配置管理及安全管理等集中维护功能，同时设声光告警指示器，对本系统的任何故障告警做同步传输，指示故障部位。
城市轨道交通信号与通信系统课件 单元13 时钟系统
项目步骤 13.3时钟系统的功能
6、各车站/车辆段的子钟在本站/车辆段的二级母钟的 控制驱动下，向工作人员及乘客直接显示标准时间信 息：时、分、秒，当二级母钟出现故障时，子钟仍可 正常自运行工作，并向时钟系统网管设备发出告警。
项目步骤 12.2.1广播系统的构成
项目拓展 地铁时钟的调整
谢谢观看！
项目步骤 13.2时钟系统的构成
项目步骤 13.2时钟系统的构成
• GPS接收单元
项目步骤 13.2时钟系统的构成
• 监控单元设置于控制中心，与一级母钟相连，实时监控时钟系统 主要设备运行状况。
• 二级母钟设于各车站/车辆段通信设备室内，用于接收一级母钟的 校时信号，并驱动子钟
项目步骤 13.2时钟系统的构成
• 从TCC获 得信息的 时钟系统
项目步骤
3 时钟系统的功能
项目步骤 13.3时钟系统的功能
1、一级母钟应接受TCC中心母钟的同步校时信号，一级母钟通过 RS422接口与指挥中心的母钟相连，协议由指挥中心定义。一级母钟 还应能接收外部标准时间信号来校准，以免产生累积误差。当接收外 部标准时间信号的装置出现故障时，一级母钟利用自身的高稳定度晶 振产生的时间信号仍可驱动二级母钟正常工作，并向时钟系统网管设 备发出告警。
项目步骤
1 时钟系统的作统为控制中心调度员、车站值班员、列 车司机、各部门工作人员及乘客提供统一的标
准时间信息
为城市轨道交通其它系统的中心设备提供统一 的时间信号
城市轨道交通通信信号系统—城市轨道交通通信系统
通信传输系统是各车站/车辆段与控制中心之间及车站与车站
之间的信息传输、不同线路之间信息交换的通道。
因为通信传输系统担负着城市轨道交通几乎所有通信系统信息 传输的重任，所以在城市轨道交通中的地位非常重要。
无线调度通信系统为控制中心调度员、车辆段调度员、车 站值班员等固定用户与列车司机、防灾人员、维修人员、 公安人员等移动用户之间提供无线通信手段。
时钟系统是通信系统的基本组成部分，用于为各线路、各车 站提供统一的标准时间信息，为其他各系统提供统一的定时 同步信号，使整个城市轨道交通系统执行统一的定时标准， 确保通信系统及其他重要控制系统协调一致。
• 时钟系统的设置对保证城市轨道交通运行计时准确、提高运营服务质量起 到了重要的作用 。
思考题
• 1.车站播音与控制中心播音，哪个具有更高的优先级？为什么？ • 2.无线调度通信系统满足哪两方面的无线通信需要？
广播系统由控制中心（OCC） 广播、车站广播、车辆段广 播三个相互独立又相互联系 的子系统构成，包括控制中 心设备、车站设备、车辆段 设备。
3.1车站（车辆段）播音
车站（车辆段）广播控制台配有播音区域选择键盘和送话器，可以向特 定播音区广播；每个播音区域内的扬声器，其中一个扩大器故障时，仍 能不间断地播音；注意：车站广播控制台对本站的播音具有优先权，可 以中断控制中心的广播。
3.2控制中心播音
在控制中心设有行车调度、电力调度和环控调度三个广播控制台，三个广播控制台之 间互锁，只允许一个广播控制台播音。通过广播区域选择器将播音送至车站的控制单 元，并显示在相应的广播控制台上。播音信号经放大，通过专用的屏蔽广播线，传送 至所选车站播放。
注意：从控制中心可对所有车站的所有区域播音，也可对某一个车站的某个区域有选 择性地播音。
城市轨道交通时钟系统
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
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。
地铁通信与信号-时钟系统
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。
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2．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。
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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。
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图16-2时钟系统
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1．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。
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2．GPS时钟的实现 时钟系统一般采用Gห้องสมุดไป่ตู้S(Globe Position System，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，为外部设备 提供标准时钟信息。
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时钟系统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标准时间，并为其他各相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，从而实现城轨全线统一的时间标准。
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，一级母钟系统安装在控制中心，二级母钟系统安装在各车站和车辆段，用以驱动分布在站（段）内的子钟显示正确的时间。
城轨时钟系统所采用的标准时钟设备，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）输出标准时间（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。
²运动是连续的、周期的。
²运动的周期具有充分的稳定性。
²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。
最常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不同，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不同。
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，它不仅包含有长期减缓的趋势，还包含一些短周期的变化和季节性的变化。
因此世界时不是一个严格均匀的时间系统。
2．原子时系统（1）原子时原子秒定义为：铯原子133原子基态两个超精细结构能态间跃迁辐射的电磁振荡9192631770周所经历的时间，为1原子秒。
原点定义为1958年1月1日的世界时。
经过国际上100多台原子钟的相互对比，并经数据处理推算出统一的原子时，称为国际原子时。
（2）协调世界时（UTC）原子时虽然是秒长均匀、稳定度很高的时间系统，但与地球自转无关。
世界时虽然不均匀，但与地球自转精密相关。
原子时的秒长与世界时的秒长不等，大约每年差1秒。
为了协调原子时与世界时的关系，建立了一种折中的时间系统，即为协调世界时（UTC）。
根据国际规定，协调世界时的秒长采用原子时的秒长，其累计时刻与世界时刻之差保持在0.9秒之内，当超过时，采用跳秒（闰秒）的方法来调整。
闰秒一般规定在6月30日或12月3 1日最后1秒时加入。
具体日期由国际时间局在两个月之前通知各国。
目前，世界各国发布的时间（包括中国的北京时间），均以UTC为基准。
（3）GPS时间系统（GPST）为了定位的需要，全球定位系统（GPS）建立了专用的时间系统（GPST）。
GPST属原子时系统，秒长与原子时的秒长相同，但原点不同。
GPST原点定在1980年1月6日0时，与UTC时刻一致。
因此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，使用UTC作为基准时钟，具有最大的公信力。
而采用GPS接收机输出的ToD时间信息，获得精确的UTC及北京时间，又是最为经济、便捷的方法。
二、时钟同步技术在时钟同步系统中，时钟源的精度、时钟信号的传输方式和同步方式是同步技术中的关键部分，它们将直接影响到系统的精度。
1．时钟源的精度目前常见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）标准石英晶振：±2³10-2s/4 h；（2）铯原子钟：±1³10-6～s/1d；（3）铷原子钟：±3³10-3s/30d。
2．时钟信号的传输方式目前时钟信号传输的常用物理连接方式为：（1）RS－232/422串口是最常用的设备外接时钟接口；（2）VME总线用于工作站的时钟连接；（3）网络时间协议（NTP）用于计算机网络的时钟连接；（4）PCM用于时钟信号的远距离传输。
3．时钟信号的同步方式通常采用主从同步方式，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。
同步电路一般采用数字锁相环电路。
三、时钟信号的格式目前常用的时钟信号的格式主要有IRIG、DCLS、ACTS、NTP等，它们的主要差别为传输介质与信号精度的不同。
（1）IRIGIRIG是由IRIG（美国靶场仪器组）组织开发，目前分为A、B、C、D、E、F、G和H 版本，较常用的是IRIG－B，其传输介质分为双绞线与同轴电缆，准确度为10－100μs。
（2）DCLSDCLS是IRIG－B的一种特殊形式，无传输距离的限制，准确度为10～1000μs。
（3）ACTSACTS是由美国国家标准和技术研究院提出，无传输距离的限制，准确度为10～1000μs。
（4）NTP网络时间协议（NTP）属于标准的Internet协议，基于UDP报文。
用来在IP网中提供高精度与高可靠性的时钟信号传输。
目前网络中通用的时钟传递格式标准为1992年公布的：NTP版本3。
另外还有秒脉冲（PPS），虽然不属于标准的时钟信号格式，但它的应用十分广泛，通常使用同轴电缆传输。
四、全球定位系统（GPS）导航卫星定时测距全球定位系统简称全球定位系统（GPS）。
它是一种可以定时和测距的导航系统，可向舰船、飞机和车辆提供全球、全天候、连续、实时服务的高精度三维位置、三维速度和时间信息。
1994年7月美国完成目前在轨的24颗GPS导航卫星的发射。
GPS由空间系统（导航卫星星座）、地面监控系统和GPS接收终端三大部分组成。
1．空间系统（导航卫星星座）GPS空间系统在相对赤道倾斜角55°的6个轨道上部署了24颗卫星。
其中的21颗为主用的基本星，3颗为备用星，3颗在轨的备用星可以随时替代发生故障的其他卫星。
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的卫星布局可确保覆盖全球，使用户在地平线10°以上的任何地点、任何时刻可以同时收到至少4（4～10）颗卫星的信号。
足以提供全球任一地点的移动或固定用户作连续实时的三维定位、导航。
GPS导航卫星上装备了无线收发信机、天线、铯原子钟（稳定度为10-13～10-14）、计算机、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信号：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精搜索码，码长约30 m）和C/A码（Coarse/Acquisition 粗搜索码，码长约300 m）。
P码只供美国军方与授权用户使用，C/A码供民用定位服务。
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、电离层模型系数、状态信息、时问信息和星钟偏差/漂移等信息。
2．地面监控系统地面监控系统负责监控GPS的工作，是GPS系统的神经中枢，是保证GPS协调运行的核心部分。
地面监控系统由一个主控站、五个监控站和三个注入站（向卫星发射更新的导航数据）组成，内部各设有一组标准原子钟。
（1）主控站主控站负责接收、处理来自各监控站跟踪数据。
完成卫星星历和原子钟计算，卫星轨道和钟差参数计算，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，利用S频段（1750～1850 MHz）向卫星发射。
由于卫星上的原子钟有足够精度，故导航更新数据约每天才更新一次。
（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频率接收卫星的遥测数据，进行轨道预报，并收集当地气象及大气和对流层对信号的时延数据，连同时钟修正、轨道预报参数一起传送给主控站。
（3）注入站3个注入站将主控站送来的卫星星历、钟差信息和轨道修正参数，每天一次注入卫星上的导航电文存储器中。
3．GPS接收终端GPS基本定位原理为：位于地面的GPS接收机检测GPS卫星发送的扩频信号，通过相关运算获取到达时间（ToA）信息并由此计算出卫星到接收机的距离，再结合卫星广播的星历信息计算卫星的空间位置，完成定位计算。
有3颗卫星时，若卫星与接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，更多的可见卫星可提高定位精度。
GPS接收机在全球任何地方，任何时刻均能接收到至少4颗卫星信号，终端可根据接收到多颗卫星的导航信息，计算出自己的三维位置（经纬度与海拔高度）、运动速度与方向以及精确的时间信息。
五、时钟的稳定度与精度以下讨论时钟稳定度与精确度（精度）的定义以及两者之间的关系。
时钟稳定度为一段时间内的时钟走时误差；时钟精度为该时钟与标准时间（我国为北京时间）之间的误差。
例如，有一块表若每天快慢在1s之内，则该表日稳定度为±1s/d，若每月快慢在5s之内，则月稳定度为±5s/月。
假设这块表的使用者每天对一次表（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定度和校正时间的频度。
时钟稳定度常用相对值来表示，例如：时钟日稳定度为±1s/d，可表为：1s/（24 h³60min ³60s）=1.157³10-5；时钟月稳定度为±5/月可表为：5s/（30d³24h³60min³60s）=1.929³10-6。
时钟稳定度用相对值来表示时，通常前面省去±符号。
时钟稳定度值与测量的持续时间有关，可以有短期、日、月、年（长期）等稳定度，在不注明时间的情况下，一般为年稳定度。
当前，人们日常使用的电子钟、表，其驱动源均为晶体振荡器。
时钟走时的稳定度完全决定于驱动时钟振荡器的频率稳定度，即晶体振荡器的频率稳定度与时钟稳定度两者具有相同的值。
例如：某时钟驱动源的日频率稳定度稳定度为：1.157³10-5，则该时钟的走时日稳定度亦为1.157³10-5（±1s/d）。
若驱动源采用标称频率为1MHz晶体振荡器，则可以推算出驱动该时钟的晶振，每日频率变化小于±1.157³10-5³106Hz=±11.57Hz。