城市軌道交通信號系統(tǒng)時鐘不同步故障分析及優(yōu)化

蔣 磊

(邵陽學(xué)院電氣工程學(xué)院，湖南 邵陽 422000)

1 某城市地鐵時鐘不同步故障分析

1.1 故障現(xiàn)象

某城市地鐵線路由于其外部時鐘的跳變而導(dǎo)致信號系統(tǒng)出現(xiàn)的改變，出現(xiàn)此情況后發(fā)現(xiàn)列車的時鐘也出現(xiàn)了不同步的現(xiàn)象，列車自動運行系統(tǒng)也被限速，并且其中一部分車站的乘客信息系統(tǒng)中也沒有相應(yīng)的列車到站信息。

1.2 故障現(xiàn)象分析

在正常運行過程中，此地鐵線路的信號系統(tǒng)主要使用過網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議的方式與外部時鐘源進行連接的，并且采取網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議(NTP)開展時鐘的同步工作。就在2019年4月30日，該地鐵外部時鐘源由于發(fā)生了時鐘故障而致使時鐘跳變至2019年4月23日的狀態(tài)中，并且信號系統(tǒng)的通信前置機也檢測到時鐘源的跳變已經(jīng)遠遠大于1000s，在此，相關(guān)檢測人員立即停止了NTP服務(wù)。通信前置機主要根據(jù)主備機來對NTP的時鐘服務(wù)進行動態(tài)控制，在此期間，其主機會間隔5min自動檢查NTP的運行狀態(tài)，若此時NTP服務(wù)處于未啟動狀態(tài)，相關(guān)工作人員需要立即啟動相應(yīng)服務(wù)，并依據(jù)此備機關(guān)閉NTP服務(wù)。通常情況下，NTP服務(wù)會無限制接受外部時鐘所呈現(xiàn)的時間，并在其接受之后將通信前置機主機時間跳變至2019年4月23日的狀態(tài)，而由于通信前置機的時間出現(xiàn)跳變，CATS就會檢測出其時鐘與時鐘源相差時間超過1000s，此時，起就會自動停止NTP服務(wù)。

由上述可知CATS跳變至2019年4月23日，并且網(wǎng)關(guān)也檢測到此時時鐘與時鐘源主機相差時間超過1000s，此時就會立即停止NPT服務(wù)，在此階段，網(wǎng)關(guān)并沒有利用其中的主備機對NPT服務(wù)系統(tǒng)進行動態(tài)控制，但是由于前期NPT協(xié)議的相關(guān)工具一直處于不太穩(wěn)定的狀態(tài)，并且也出現(xiàn)過明顯的自動停止情況，所以在實際的運行過程中，相關(guān)工作人員針對NPT服務(wù)創(chuàng)建了一個任務(wù)自啟動的功能，如果此時網(wǎng)關(guān)將自啟動任務(wù)設(shè)置在7點，那么在7點時，網(wǎng)關(guān)同樣也會跳變至2019年4月23日。

2 優(yōu)化時鐘同步的方案

(1)信號系統(tǒng)通信前置機與系統(tǒng)外部的時鐘系統(tǒng)應(yīng)采用自開發(fā)軟件，由于NTP協(xié)議中的Meinberg工具針對于時鐘源在1000s內(nèi)發(fā)生的偏差或跳變有效，而在信號系統(tǒng)的實際運行中需要外部時鐘源只存在幾秒或幾十秒的偏差時，則需要將信號系統(tǒng)的通信前置機和外部的時鐘系統(tǒng)取消同步狀態(tài)。

(2)當同步上一層的時鐘設(shè)備處于雙套狀態(tài)下，且時鐘之間的偏差已經(jīng)超過50ms，那么，此時必須將一臺設(shè)備中的時鐘源停止，以確保下一層時鐘設(shè)備的同步工作順利進行。

(3)如果2臺信號系統(tǒng)通信前置機均采用自開發(fā)軟件接口與外部的時鐘源同步，但是此時其不能確保2臺通信前置機的時鐘精度均在50ms之內(nèi)，那么這2臺通信前置機不能同時為下一層的時鐘源提供相關(guān)的時間服務(wù)。

(4)若2臺通信前置機有一個為主機、一個為備機，那么2臺設(shè)備的熱備可進行隨時的切換，當主機進行NPT服務(wù)時，備機則會中停止對NPT的服務(wù)工作，以此來確保2臺服務(wù)器能夠與一臺通信前置機進行同步，這樣做可以將2臺應(yīng)用服務(wù)器的精準卻控制在50ms之內(nèi)。

(5)如果時鐘的下一層設(shè)備的精度控制在50ms之內(nèi)，那么就可以將下一層設(shè)備中的2臺服務(wù)器設(shè)置為時鐘源，這樣就在一定程度上提高了設(shè)備的冗余性。

(6)將2臺網(wǎng)關(guān)服務(wù)器進行2臺應(yīng)用服務(wù)器的同步工作時，由于應(yīng)用服務(wù)器的的精準卻被控制在了50ms以內(nèi)，那么企業(yè)就可以保證2臺網(wǎng)關(guān)服務(wù)器的精度在50ms之內(nèi)。

(7)車載控制器可將設(shè)備中的2臺網(wǎng)關(guān)服務(wù)器作為時鐘源進行同步工作；而其他的列車控制終端以及車站列車控制終端則可以將下一層設(shè)備中的2臺應(yīng)用服務(wù)器作為時鐘源進行同步工作。

3 結(jié)束語

總而言之，信號系統(tǒng)和時鐘同步系統(tǒng)是保證城市軌道交通正常運行的重要部分，其在提高列車運行安全性和可靠性上發(fā)揮著重要的作用。因此，相關(guān)工作人員必須要對信號系統(tǒng)的時鐘同步故障問題進行全面的分析，并針對這些問題不斷優(yōu)化時鐘同步的工作方案，為列車運行的安全性和可靠性提供保障。