地鐵因其具有速度快、運(yùn)量大、準(zhǔn)點(diǎn)率高等特點(diǎn)，成為大中型城市解決城市交通問題的首選。精確的時(shí)間同步更是確保列車安全、高效運(yùn)行的關(guān)鍵因素。當(dāng)前國內(nèi)軌道交通領(lǐng)域，各地鐵線路只對部分系統(tǒng)進(jìn)行了時(shí)鐘的統(tǒng)一，無法滿足軌道交通運(yùn)營管理需求。當(dāng)前北京地鐵主要采用GPS系統(tǒng)提供的時(shí)間頻率作為整個(gè)地鐵網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間基準(zhǔn)，時(shí)頻基準(zhǔn)無法實(shí)現(xiàn)自主可控。在我國北斗3號(hào)系統(tǒng)建成的基礎(chǔ)上，利用我國自主可控的北斗衛(wèi)星授時(shí)系統(tǒng)替代當(dāng)前線路中的GPS授時(shí)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地鐵時(shí)間頻率的自主可控和國產(chǎn)化替代，為未來北京智慧地鐵構(gòu)建時(shí)空基準(zhǔn)體系。

北京地鐵北斗授時(shí)系統(tǒng)：全圖通助力時(shí)間同步升級(jí)

全圖通位置網(wǎng)絡(luò)有限公司聯(lián)合北京地鐵運(yùn)營有限公司通信信號(hào)分公司共同研究構(gòu)建北京地鐵北斗授時(shí)系統(tǒng)的方法，實(shí)現(xiàn)基于北斗的線路級(jí)時(shí)鐘系統(tǒng)將北斗時(shí)空體系引入軌道交通的統(tǒng)一校時(shí)、統(tǒng)一監(jiān)測。指揮線路中心節(jié)點(diǎn)通過對各站的接口，校時(shí)各站的時(shí)鐘系統(tǒng)，并通過與其他的接口，為站內(nèi)其他系統(tǒng)提供統(tǒng)一的校時(shí)信號(hào)。未來整網(wǎng)站間、整條線路、有線無線、車地時(shí)間統(tǒng)一和整網(wǎng)運(yùn)行奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

北京地鐵時(shí)鐘系統(tǒng)規(guī)劃整體架構(gòu)

時(shí)鐘系統(tǒng)整體架構(gòu)按照三級(jí)架構(gòu)建設(shè)，線網(wǎng)層、線路層、站段層。其中相對于傳統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)架構(gòu)，主要在線路層、站段層對其進(jìn)行優(yōu)化，具備線路層、站段層實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步和時(shí)鐘同步的授時(shí)能力。

地鐵時(shí)鐘系統(tǒng)特點(diǎn)

1.高精準(zhǔn)性和可靠性

本系統(tǒng)能夠接收來自北斗3號(hào)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，利用北斗高精度授時(shí)接收機(jī)和同步以太網(wǎng)（PTP）技術(shù)，經(jīng)線路中心節(jié)點(diǎn)處理后發(fā)送至系統(tǒng)的各個(gè)部分，實(shí)現(xiàn)無累積誤差運(yùn)行。系統(tǒng)首次采用線路集群化，將線路集群實(shí)現(xiàn)互備，授時(shí)系統(tǒng)將從不同集群獲取時(shí)鐘系統(tǒng)同步能力，通過集群的相互冗余備份，在提高系統(tǒng)安全性的同時(shí)，確保時(shí)鐘服務(wù)的連續(xù)性和準(zhǔn)確性。這將有助于降低故障風(fēng)險(xiǎn)，提升系統(tǒng)可靠性，滿足各類應(yīng)用場景對時(shí)間同步的需求。

2.可擴(kuò)展性和兼容性

系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用分布式結(jié)構(gòu)，由標(biāo)準(zhǔn)化的軟件及硬件組成,可按照需要靈活配置和擴(kuò)容。與其它子系統(tǒng)的適配性能良好，提供的設(shè)備在接口技術(shù)和各系統(tǒng)相互適配上有較大的優(yōu)勢。具有自動(dòng)報(bào)警功能。網(wǎng)管系統(tǒng)監(jiān)測到各級(jí)母鐘和子鐘的時(shí)間同步超差時(shí)，會(huì)自動(dòng)在監(jiān)控屏幕上顯示報(bào)警信息，并將報(bào)警信息向監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部預(yù)設(shè)的人員和系統(tǒng)進(jìn)行消息推送。

3.具備全網(wǎng)的時(shí)間統(tǒng)一能力

時(shí)鐘系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的時(shí)間統(tǒng)一功能，確保各線路和列車運(yùn)行時(shí)間的準(zhǔn)確性與一致性。建立時(shí)間同步機(jī)制，為各線路和列車分配唯一時(shí)間標(biāo)簽，進(jìn)行時(shí)間協(xié)調(diào)與監(jiān)測，并根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。同時(shí)，系統(tǒng)需與現(xiàn)有軌道交通各系統(tǒng)兼容，具備抗干擾能力、故障應(yīng)對能力和數(shù)據(jù)保護(hù)能力，以保障軌道交通運(yùn)行的安全穩(wěn)定。

4.具備全網(wǎng)的時(shí)鐘統(tǒng)一能力

時(shí)鐘同步系統(tǒng)是軌道交通必不可少的支撐網(wǎng)，為軌道交通通信基礎(chǔ)承載網(wǎng)和綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)各個(gè)子系統(tǒng)，如傳輸系統(tǒng)（SDH、OTN、WDM、SPN）、LTE/EUHT移動(dòng)通信系統(tǒng)、數(shù)字調(diào)度系統(tǒng)等提供高精度、高可靠的基準(zhǔn)頻率信號(hào)，使得所有在網(wǎng)設(shè)備工作在同一標(biāo)稱時(shí)鐘頻率上并跟隨對準(zhǔn)其原始相位，是軌道交通通信系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。

加快北京數(shù)字化、智慧化進(jìn)程

北京軌道交通的時(shí)鐘同步系統(tǒng)建設(shè)是為了實(shí)現(xiàn)軌道交通的統(tǒng)一發(fā)展，確保列車運(yùn)行的準(zhǔn)時(shí)性和安全性。然而，這只是時(shí)鐘同步系統(tǒng)應(yīng)用的一個(gè)起點(diǎn)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和城市的發(fā)展需求，這個(gè)時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò)將不僅服務(wù)于軌道交通，還將擴(kuò)展其功能，提供更多的時(shí)鐘增值服務(wù)。這個(gè)擴(kuò)展后的時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò)將成為北京智慧城市的一個(gè)重要組成部分，為城市中的各個(gè)系統(tǒng)和設(shè)備提供精確的時(shí)間同步能力。無論是城市管理、公共安全、資源優(yōu)化配置，還是智能服務(wù)的發(fā)展，都將受益于這個(gè)高精度的時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)。

更重要的是，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等科技創(chuàng)新的不斷涌現(xiàn)，時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò)將為這些技術(shù)在北京智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用提供基礎(chǔ)支撐。它將為數(shù)據(jù)完整性和交易安全性提供保障，推動(dòng)科技創(chuàng)新與城市發(fā)展的深度融合。北京軌道交通的時(shí)鐘同步系統(tǒng)建設(shè)不僅是為了實(shí)現(xiàn)軌道交通的統(tǒng)一發(fā)展，更是為了構(gòu)建一個(gè)更為廣泛、高效的時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò)，為北京智慧城市的建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)的時(shí)間同步能力，推動(dòng)城市向著智能化、數(shù)字化方向發(fā)展。