CN212289877U - 基于时间同步的列车全自动运行信号系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于时间同步的列车全自动运行信号系统，包括ATC设备、ATS设备、CI设备、ATS维护台、MSS设备、DCS设备、通信前置机FEP、应用服务器CATS和网关服务器，所述的信号系统还包括外部时钟系统，该外部时钟系统通过通信前置机FEP与应用服务器CATS连接，所述的应用服务器CATS分别与ATS设备、CI设备、ATS维护台和网关服务器连接，所述的网关服务器分别与ATC设备、DCS设备连接，所述的ATS维护台与MSS设备连接。与现有技术相比，本实用新型具有提高了系统可靠性等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种列车全自动运行信号系统，尤其是涉及一种基于时间同步的列车全自动运行信号系统。
背景技术
时间同步对提高城市轨道交通系统安全性、可靠性及提升运营效率有着重要意义，特别是全自动运行线路，不同步容易影响运营准点率、车门开关门时间过短等故障，影响乘客满意度。
全自动运行线路中，轨旁ATS通过比较计划与实际列车到站或离站时间，针对早点、晚点情况，进行调整停站时间、区间运行时间，并将调整后时间发给ATC车载设备，ATC车载设备结合轨旁传递的设备状态及授权终点，计算ATO速度曲线；如轨旁ATS与ATC车载设备时间不同步，将影响ATO运行速度，影响列车在区间运行时间和到站时间，从而影响准点率。
全自动运行线路中，列车停靠在站台，ATC车载设备通过轨旁应答器、车载传感器获取的信息判断列车停准，向车辆请求切除牵引、制动施加，得到车辆成功反馈后，ATC车载设备将向车辆发送开车门命令、通过联锁发送开屏蔽门命令，轨旁ATS根据早晚点调整的停站时间通过车地无线通信传递到ATC车载设备，ATC车载设备根据停站时间关闭车门，如轨旁ATS与ATC车载设备时间不同步，很有可能导致开车门时间过短，影响乘客上下车。
对于全自动运行线路，当外部时间出现异常跳变或提供时间源端的两台机器精度不够时，往往会影响下一层时间精度，影响车载设备与轨旁时间不同步，直接影响运营准点率、乘客上下车等。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于时间同步的列车全自动运行信号系统。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于时间同步的列车全自动运行信号系统，包括ATC设备、ATS设备、CI设备、ATS维护台、MSS设备、DCS设备、通信前置机FEP、应用服务器CATS和网关服务器，所述的信号系统还包括外部时钟系统，该外部时钟系统通过通信前置机FEP与应用服务器CATS连接，所述的应用服务器CATS分别与ATS设备、CI设备、ATS维护台和网关服务器连接，所述的网关服务器分别与ATC设备、DCS设备连接，所述的ATS维护台与MSS设备连接。
优选地，所述的通信前置机FEP采用双机热备冗余设置，两台所述的通信前置机FEP之间通过串口通信连接。
优选地，所述的应用服务器CATS采用双机热备冗余设置，两台所述的应用服务器CATS之间通过串口通信连接。
优选地，所述的网关服务器采用双机热备冗余设置，两台所述的网关服务器之间通过串口通信连接。
优选地，所述的信号系统内部时间同步采用NTP协议进行通信。
优选地，所述的外部时钟系统为一级母钟。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1、本实用新型关键设备和通信通道采取了冗余且为热备，可避免某台设备或通信通道故障、影响下一层设备时间，提高了系统可靠性。
2、本实用新型对于所有冗余设备时间服务端，仅主机提供时间服务端，可避免两台时间服务端设备因为操作系统或硬件偶发原因出现故障或跳变，导致两台时间服务端设备时间偏差过大影响下一层设备时间同步。
3、信号系统内部与外部分别采用不同方式同步时间，克服了现有技术方案的不足，避免外部时钟跳变直接影响内部信号系统；
4、信号系统内采用NTP协议，并且冗余设备仅主机提供时间服务，确保了设备同步精度，并且精度可达毫秒级，保障了列车全自动运行的需求。
时钟同步方案目前成功运用在北京、上海、成都、武汉、深圳等多个城市，运行良好，至今没有出现时钟不同步引起的相关故障。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。
本实用新型基于时间同步的列车全自动运行信号系统包括：
1、所述列车全自动运行信号系统包含ATC设备、ATS设备、CI设备、MSS设备，DCS设备；其中ATC设备、CI下位机设备是保证系统安全设备，安全等级为SIL4，由冗余的网络组成；ATS设备、CI上位机设备安全等级为SIL2，由冗余的另一对网络组成；MSS设备为SIL0，由非冗余的网络组成；其中外部时钟系统连接到ATS设备的FEP，ATS设备经网关与SIL4设备相连；ATS设备经维护台与SIL0设备相连。
2、全自动运行线路中，为实现列车全自动运行，必须确信号系统各子系统时间同步，特别是信号车载设备与轨旁设备时间同步。
3、全自动运行线路中，信号系统中关键设备、通信通道均采取冗余配置、且为热备状态，确保在一个关键设备或通信通道故障下，列车仍可以全自动运行。
4、两台通信前置机FEP通过网络、串口连接通信，先启动的应用程序为主机，后启动的为备机；在网络不稳定情况下，通过串口通信获取对方状态，确保通信通道和设备均冗余；通信前置机主机启动后提供时间服务端，通信前置机备机停止时间服务端。
5、两台应用服务器CATS通过网络、串口连接通信，先启动的应用程序为主机，后启动的为备机；在网络不稳定情况下，通过串口通信获取对方状态，确保通信通道和设备冗余。
6、两台网关服务器Gateway通过网络、串口连接通信，先启动的应用程序为主机，后启动的为备机；在网络不稳定情况下，通过串口通信获取对方状态，确保通信通道和设备冗余。
7、全自动运行线路中，信号系统内部时间同步采用NTP(network time protocol)协议，精度在毫秒级；通过通信前置机部署的自开发应用程序，从通信系统时钟接口获取时间源，避免外部时间源跳变，影响信号系统内部，约定在一定时间偏差范围内，通信前置机实时同步外部时间源，如外部时间源非正常跳变并超过一定时间偏差，通信前置机判断外部时间出现故障，停止同步外部时间源，并给出告警信息，外部时间恢复正常，确认后可在通信前置机人工输入命令同步外部时间源。
8、全自动运行线路中，信号系统对于轨旁设备与车载设备同步要求较高，外部时钟系统使用GPS技术进行同步时间校准，避免产生累计误差；信号系统内部以通信前置机获取的时间进行同步，并确保通信前置机主机提供时间服务端，备机停止提供时间服务端，避免两台通信前置机同时为下一层设备提供时间服务时，因硬件或操作系统异常，导致两台通信前置机时间偏差过大，影响下层时间同步准确性及精度。
9、全自动运行线路中，信号系统为确保轨旁设备与车载设备保持时间同步，对于提供时间服务端的关键设备，进行冗余配置，并与下一层设备进行交叉连接，提高时间同步可靠性，如图1所示、FEP、CATS、Gateway为冗余时间服务端。对于FEP、CATS、Gateway、ATS维护台，作为时间客户端同步上一层时钟信息，同时作为时间服务端为下一层设备提供时间基准。
10、全自动运行线路中，为保证时间精度，信号系统内部采用NTP协议进行同步，两台应用服务器同步通信前置机主机时间，两台应用服务器相互通信，一主一备，主机提供时间服务端，备机停止提供时间服务；如出现双主机现象，将自动退出一台主机应用程序，应用服务器主机和备机时间服务启动、关闭通过应用服务器的应用程序控制，确保两台应用服务器仅主机提供时钟服务，避免两台应用服务器时间偏差过大，影响下一层设备时间准确性及精度。
11、全自动运行线路中，两台网关同步应用服务器主机时间，两台网关相互通信，一主一备，主机提供时间服务端，备机停止提供时间服务；如出现双主机现象，自动退出一台主机应用程序，网关主机和备机时间服务启动、关闭通过网关应用程序控制，通过此技术，确保两台网关仅主机提供时钟服务，避免两台网关时间偏差过大，影响下一层设备的时间准确性及精度。
12、信号系统内提供时间服务端设备，时间跳变量超过一定数值，下层设备时间同步服务会立即停止，避免其它设备同步跳变；小于一定数值，时间同步客户端将在一定时间内完成平滑调整，并与时间服务端一致，避免跳变。
13、时间服务端设备采用SNTP协议(simple network time protocol)，下层客户端设备时间精度只能达到秒级，不能满足全自动运行需求，因此作为提供时间服务端设备均需要采用NTP协议同步。
14、信号系统内ATC、ATS、CI、MSS、DCS五个子系统统一了时间，并且精度可达毫秒级，确保列车全自动运行的需求。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种基于时间同步的列车全自动运行信号系统，包括ATC设备、ATS设备、CI设备、ATS维护台、MSS设备、DCS设备、通信前置机FEP、应用服务器CATS和网关服务器，其特征在于，所述的信号系统还包括外部时钟系统，该外部时钟系统通过通信前置机FEP与应用服务器CATS连接，所述的应用服务器CATS分别与ATS设备、CI设备、ATS维护台和网关服务器连接，所述的网关服务器分别与ATC设备、DCS设备连接，所述的ATS维护台与MSS设备连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于时间同步的列车全自动运行信号系统，其特征在于，所述的通信前置机FEP采用双机热备冗余设置，两台所述的通信前置机FEP之间通过串口通信连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于时间同步的列车全自动运行信号系统，其特征在于，所述的应用服务器CATS采用双机热备冗余设置，两台所述的应用服务器CATS之间通过串口通信连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于时间同步的列车全自动运行信号系统，其特征在于，所述的网关服务器采用双机热备冗余设置，两台所述的网关服务器之间通过串口通信连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于时间同步的列车全自动运行信号系统，其特征在于，所述的信号系统内部时间同步采用NTP协议进行通信。
6.根据权利要求1所述的一种基于时间同步的列车全自动运行信号系统，其特征在于，所述的外部时钟系统为一级母钟。
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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| CN212289877U true CN212289877U (zh) | 2021-01-05 |
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Family Applications (1)
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| CN202020549441.8U Active CN212289877U (zh) | 2020-04-14 | 2020-04-14 | 基于时间同步的列车全自动运行信号系统 |
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2020
- 2020-04-14 CN CN202020549441.8U patent/CN212289877U/zh active Active
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