GPS同步地铁时钟系统的设计及应用

GPS同步地铁时钟系统的设计及应用

张耀

南京熊猫信息产业有限公司 江苏省南京市 210000

摘要： GPS是以人造卫星为基础的高精尖定位系统，而地铁的时钟系统主要是为了便利人们了解地铁的时事动向，从而达到优化资源配置和最大限度保持地铁站秩序的目的；同时也能对已经在运行中的地铁进行监控，及时掌握地铁信息，确保地铁在行进过程中的安全性。所以，随着经济的飞速发展和地铁在城市建设中的关键性与普遍性，将GPS系统与地铁时钟同步应用是符合时代进程、是十分有必要性的。

关键词：GPS；地铁时钟系统；控制与应用

对于城市地铁而言，最首要的任务就是保证地铁站的秩序良好、保证城市的交通顺畅运行、保证乘客乘坐的安全性，而将GPS系统应用于地铁的时钟系统，正有效的为地铁的有序运行提供了必要的保证。通过各个部门、人员的协调配合，地铁综合控制系统利用数据采集、数据分析的方式对瞬息万变的地铁设备进行监控，特别是一旦地铁报警，可以及时通过定位系统、时钟系统合理安排其他车次，及时采取救援。

1.GPS同步地铁时钟系统的功能及构成

对于地铁运行来说，任何先进系统与设备的应用都应该首先从功能说起，时钟系统将地铁的行车指挥、列车运行、设备管理相结合，通过控制中心向传输系统、监控系统、信号源系统、报警系统、广播系统等发布指令，或进行信息共享。将GPS同步地铁时钟系统，则会最大程度上加强定位功能，使得这些信息在交互和传输过程中可以被精准定位，从而加强系统应用的准确性，提高精确度、灵活度；简便操作流程。

其次，从构成上讲，GPS同步地铁时钟系统一般具备GPS控制中心、时钟系统控制中心，两个控制中心相互协作，通过组网的方式实现实时定位列车运行位置、精准播报到站时间、及时传递数据信息等。与此同时GPS同步仪、中心母钟、监控系统、时间信号接收系统共同运行，以实现GPS同步时钟系统的无累积误差运行，实时监测全线地铁运行的实际状态，进行故障管理、性能识别、配置应用及安全维护等功能，具体如下图：

图1GPS同步地铁时钟系统示意图

2.GPS同步地铁时钟系统设计的分析

2.1精准的定位性

将GPS与地铁时钟系统相结合，必然带来的一大核心好处就是精准的定位。时钟系统在控制中心获得可靠的时间信息后与GPS技术相结合，就及时获得了与时间相匹配的定位信息，那么通过传输系统，就可以及时播报地铁到站信息、出站信息、下一班发车信息。这样不仅便利信息的使用者，也就是乘客，更便利了信息的支配者，也就是管理人员，他们能更好的利用这样的定位信息，合理规划路线和时间，安排好错峰出行。举例来讲，精准的定位性更是为在大城市地铁的有效运行提供了极大的价值，比如北京地铁应用了GPS同步时钟系统，有利做好了人员的合理安排，也为广大的乘客提供了合理的规划时间的便利性。

2.2设备的易维护性

GPS同步时钟系统的主要设备的结构采用单元模块式和电路插板式相结合的结构,而这样的结构极大程度上便利了研发人员的应用测试；便利了安装人员的安装；便利了维护人员的修理维护；便利了使用人员的互换和扩容。

2.3系统的可靠性

GPS同步地铁时钟系统设计做到了双系统应用及共享，在一定程度上实现了地铁有序运行的双保险，使得在使用方面更具备可靠性。首先GPS同步地铁时钟系统本身具备功能齐全、结构规划简单、架构整齐的特点，所以依赖于系统本身的可靠性及技术性，系统的安全性及功能性也显著提高；其次由于GPS系统与地铁时钟系统的结合和信息交互，使得系统的功能性存在延展性和补足性，通俗来讲就是择优而选，补足缺陷，在此基础上，GPS的定位功能与地铁时钟系统的时间规划、信息交互就可以达到一种有序、有价值的共享。

2.4便利的监测性

GPS同步地铁时钟系统设计因其精准的定位性，能够非常精确的实时监控每一趟地铁的运行情况，也可以全盘监测地铁整体的运行情况。举例而言，一方面通过系统可以很清晰地向乘客们播报地铁的进站、到站、出站情况；也可以让乘客们了解到每一班地铁之间的间隔时间，下一班地铁的具体到站时间，甚至能够方便乘客们预估自己乘坐的地铁何时到达目的地；另一方面，一旦发生安全事故，预警系统会及时进行播报，那么GPS同步地铁时钟系统设计既可以及时提醒乘客小心危险，也可以及时将相关信息发送至管理部门，以便于及时组织抢修，最大程度上降低危险系数，实现保障地铁有序运行的目的和初衷。

2.5数据传感性

很多观点会说地铁时钟系统与GPS系统单独使用也能够实现地铁有效运行的部分功能，那为什么要花费这么大的代价去同步呢。事实上GPS同步地铁时钟系统是能够有效规避电磁电机所产生的电磁波对时钟系统的干扰，同时GPS系统中具备的防高压、防静电隔离措施，能有效应对其他系统所产生的电磁辐射污染。数据传感性更是有效解决了这个地铁站信号差、信号传输距离短、调度口对接程序麻烦、数据存储不方便的问题，有效通过数据传感的方式规避了相关缺陷，具体如下图：

图2 GPS同步地铁时钟系统有效性示意

3.结语

总而言之，GPS同步时钟系统设计无论是在理论科学性和实践价值性上都具有显著的优势，且能够最有效的发挥系统化的优势，规避可能存在的缺陷，对于地铁飞速发展的时代来讲，GPS系统同步地铁时钟系统非常适用。通过GPS定时同步获得时间信号的方式，真正体现了地铁的实用性和科学性，用来同步地铁时钟系统使地铁时间既是统一的，也是准确的，同时也为地铁行车指挥、列车运行、设备管理提供时间基准，一定程度上保证了地铁的有效运行和安全稳定。

参考文献：

[1]谭明勇,方薇,隋志国.用GPS同步地铁时钟系统[J].铁道通信信号.2002,(02):17-18,33.

[2]冯金霞,熊天圣,张轮.基于嵌入式的轨道交通GPS时间服务器设计[J].世界轨道交通.2010,(11):46-47.

[3]周尚昆.浅析地铁时钟同步系统的组网与应用[J].中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术.2016,(05):87-87.

[4]李芳,杨德华,罗存.时钟同步技术及其在地铁综控系统中的应用[J].交通科技与经济.2013,(06):06-08,13.

[5]赵颖.时钟同步技术及其在地铁综控系统中的运用[J].住宅与房地产.2015,(S1):67-67.

[6]肖利君.长沙地铁全网统一时钟系统与高精度时间同步的研究与实践[J].通讯世界.2020,(07):176-178.

[7] 颜红红.试论地铁通信时钟系统方案[J].中文科技期刊数据库（引文版）工程技术.2016,(11):307-307.

[8]李文彬,张宝林,廖谨宇.地铁通信时钟系统浅析和管理[J].数字技术与应用.2016,(07):22-23.

作者简介：张耀（1986-9），男，汉族，江苏省南京市人，本科，工程师，主要从事城市轨道交通通信工程技术研究。