铁路时间同步网电务系统银川站点测试研究

2016-10-25杨永成冯雅茹

甘肃科技纵横 2016年9期

杨永成，冯雅茹

铁路时间同步网电务系统银川站点测试研究

杨永成，冯雅茹

（兰州铁路局银川电务段，宁夏银川750000）

首先介绍了铁路时间同步网的发展历程及其建立的必要性，其次从网络构架、同步方式、同步协议等方面对现行铁路时间同步网电务子系统做了详细介绍，最后使用中国铁路通信信号上海电信测试中心开发的TT2000时间同步系统测试平台在兰州铁路局银川电务站点对铁路时间同步网电务子系统主要性能指标做了测试评估。测试结果表明，现行铁路时间同步网连接成功率及守时性能满足铁路总公司对于运营及故障分析的需求。

电务系统；时间同步；测试

0　引言

铁路时间同步网是铁路的重要基础支撑网络之一，其作用是为铁路内部各系统提供统一、标准、高精度的时间信息。现今，铁路行车密度大、速度快，各个系统间业务联动频繁，一个标准统一的时间信息对于各系统业务联动至关重要，尤其是在故障处理分析过程中，对于时间信息的精确度提出了更高的要求。

1　铁路时间同步网的发展

早期，我国铁路车站室内与室外信、联、闭信号设备之间结合均采用继电电路方式，行车调度指挥采用人工控制方式，在这一生产组织模式下，对时间同步的应用需求并不明显。

随着计算机联锁、列车调度指挥系统（TDCS）等电子设备在既有线逐渐上道和推广应用，特别是2000年以后全路TDCS全覆盖逐步实现，为了满足电务子系统自身设备间时间同步、各子系统间实现信息互传以及电务维护和事故分析的需要，对时间同步出现了新的需求。但受制于当时认识、资金和技术等方面的局限，信号系统内部并未提出明确的需求和统一规划、制定相关的时间同步方案［1］。

2007年后，随着国内高速铁路建设，铁路各专业系统和设备的时间同步提出急需要求，铁路总公司运输局为了规范统一铁路时间同步网建设，首先对铁路时间同步网的技术标准进行了规范，并于2008年正式发布《铁路时间同步网技术条件V1.0》。自该标准发布后，铁路工程通信专业均按此标准建设时间同步网的一级、二级时间同步节点设备，其他专业根据需要建设三级时间同步节点设备［2］。

2　铁路时间同步网电务系统构架

铁路时间同步网在结构上分为三级，对于铁路电务系统，铁路时间同步网每级为不同子系统提供时间基准信息，各级之间使用光纤传输时间信息，具体构架见图1所示［3］。

一级节点布置在铁路总公司调度中心，核心为设在铁路总公司调度中心的一级母钟。一级母钟采用GPS（GlobalPositioningSystem，全球定位系统）接收机、北斗接收机冗余方式接收卫星提供的标准时间信息UTC（UniversalTimeCoordinated，协调世界时），接收机把接收到的时钟频率信号进行比对、过滤校正，然后输出时钟频率信号及时间同步信号。GPS接收机为主用时间接收机，北斗卫星接收机为热备冗余设备。

二级节点设在各铁路局，其核心为设在各铁路局调度中心的二级母钟。二级母钟通过光纤接收由一级母钟传达的时间信息并对自身时间进行同步，同步RBC（RadioBlockCenter，无线闭塞中心）、TSRS（TemporarySpeedRestrictionSystem，临时限速）、CSM（CentralizedMonitoringSystem，信号集中监测）时间信息。

三级节点设在各站、段、所，主要同步CBI（ComputerInterlockingSystem，计算机联锁），TCC（TrainControl Center，车站列控中心），SCADA（SupervisoryControland DataAcquisition，监视控制与数据采集系统）时间信息。

图1　铁路时间同步网电务系统构架

3　铁路时间同步网同步技术

为确保时间信息的准确可靠，铁路时间同步网采用主从同步的方式来同步时间信息，即时间信息仅允许上级同步下级系统，不允许同级之间互相同步及下级系统同步上级系统［4］。同时时间同步网各级节点应具备独立工作的功能，当外部标准时间信号中断，时间同步节点设备通过内置钟的保持功能，提供时间信号输出［5］。

时间同步网各级之间使用E1专线、NTP协议传送时间信号，采用E1专线方式传送网采用PDH、SDH或MSTP传输网提供通道［6］。

4　铁路时间同步网测试

对铁路时间同步网电务系统的测试主要从同步成功率及同步精度两个参数进行测试。本论述采用中国铁路通信信号上海电信测试中心开发的TT2000时间同步系统测试平台，测试在NTP协议下的铁路时间同步网电务系统时间同步性能，测试平台时间稳定度不超过1ms/d。

测试数据和2012年3月15日原铁道部运输局下发的《信号地面设备系统时钟同步方案》（运电信号函［2012］109号）及2008年由运基通信发布的《铁路时间同步网技术条件V1.0》进行对比参照，电务系统时间信息同步成功率测试平台测试结果见图2所示。结果显示在系统刚启动50s内同步成功率急剧上升。因此建议在系统出故障，故障恢复1min内继续使用节点母钟自带晶体时钟守时，待故障恢复1min后再让同步系统同步的时间信息介入更新系统时间信息，以使时间信息更加精确。

图2　电务系统时间信息同步成功率测试曲线

图3　时间同步间隔30min同步曲线

按照标准要求，设置银川电务站点时间同步周期为30min，三级时间同步网电务系统与标准时间的误差波动见图3所示。设置银川电务站点时间同步周期为500ms，三级时间同步网电务系统与标准时间的误差波动见图4所示。对比于图3、图4中时间误差峰值明显降低，期望值也降低。但是同步过于频繁时，由于每次时间同步涉及到的子系统及设备较多，会极大地浪费网络资源，因此需要折中考虑。根据测试结果，系统同步周期为30min时，银川站点电务子系统时间误差已满足铁路总公司对于时间精确度的要求，建议以后在铁路行车密度再次加大及提速过程中把时间同步周期做适当调整，以再一次提升时间同步精确度。