铁路北斗时钟系统设计方案

１北斗时钟系统设计原则：

（１）采用简单、可靠、实用、成熟、经济的原则。

（２）融合现有铁路网络通讯体制。

（３）以北斗为主、ＧＰＳ为辅组成互备的天空时基，地面以高精度稳定频率源及ＳＤＨ传输通道，作为地基备用。

（４）以原子钟、恒温晶振分级守时。

（５）末端多种同步授时方式共存的系统架构。

（６）兼容现有各种对时体制和设备，满足系统内现有及将来各种形式的同步精度及同步方式的需求（如ＰＴＰ／ＮＴＰ／ＩＲＩＧＢ／ＰＰＳ／串行码等），兼顾将来技术发展和系统扩充的要求。

2北斗时钟系统组成

铁路地面同步授时系统规划为四级。第一级为铁道部，第二级为１８个铁路局，第三级为站、段、所，第四级为站、段、所管辖下各级结算、管理中心等用户终端。如下页图１所示。

本方案中铁道部中心级授时精度要求最高，系统采用北斗／ＧＰＳ互为备用天空对时方案，授时精度可达到亚微秒级（≤１微秒），系统内部守时稳定度达到１０－１２或者１０－１３；铁路局授时精度可达到亚微秒级（≤１微秒），时钟守时稳定度１０－１０～１０－１２；站、段、所及各级结算、管理中心级授时精度可达毫秒级，系统守时稳定度达到１０－９，特殊应用可达到亚毫秒级。

３北斗时钟系统系统配置说明

（１）铁道部授时中心配置结构说明

铁道部授时中心接收北斗／ＧＰＳ时间信号，采用铯钟作为标准频率源进行授时和守时。平时通过铯原子钟对外授时，若标准铯原子钟与北斗／ＧＰＳ相差超过规定偏差时，接收北斗／ＧＰＳ时钟作为标准时钟向下传输。

为保证同步的精度，时间服务器采用ＮＴＰ／ＰＴＰ协议向同级或下级传输时间。时间服务器提供ＰＴＰ／ＮＴＰ／ＰＰＳ／ＩＲＩＧ－Ｂ／串口对时等授时方式。时间服务器发布的授时信息与下一级专用的授时终端服务器进行时钟同步。实现在现有通信条件下天、地互备授时功能，以保证系统可靠、稳定运行。铁道部授时中心与各大铁路局采用铁路专网进行时间传输。

（２）铁路局授时中心配置结构说明

铁路局授时中心接收铁道部授时中心的标准时钟和北斗时间信号，考虑成本，采用氢、铷等原子钟作为标准频率源。平时采用接收的铁道部时间信号进行授时和传输，并将自身的时间与工作状态向铁道部授时中心反馈，将北斗系统接收的时钟与铁道部授时中心时钟相比较，以验证自身设备及传输系统是否正常。

如铁道部与铁路局传输系统有误，可使用北斗时间信号对外授时。时间服务器采用ＮＴＰ／ＰＴＰ协议向同级或下级传输时间。时间服务器提供ＰＴＰ／ＮＴＰ／ＰＰＳ／ＩＲＩＧ－Ｂ／串口对时等授时方式。时间服务器发布的授时信息与下一级专用的授时终端服务器进行时钟同步。铁路局授时中心与站、段、所采用铁路专网进行时间传输。

（３）站、段、所授时中心配置结构说明

站、段、所授时中心接收铁路局授时中心的标准时钟和北斗时间信号，采用恒温晶振作为标准频率源。平时采用接收的铁路局时间信号进行授时和传输，并将自身的时间与工作状态向铁路局授时中心反馈，将北斗系统接收的时钟与铁路局授时中心时钟相比较，以验证自身设备及传输系统是否正常。

如铁路局与站、段、所传输系统有误，可使用北斗时间信号对外授时。时间服务器采用ＮＴＰ协议向同级或下级传输时间。时间服务器提供ＮＴＰ／ＰＰＳ／ＩＲＩＧ－Ｂ／串口对时等授时方式。时间服务器发布的授时信息与下一级专用的授时终端服务器进行时钟同步。站、段、所与所管辖的各级结算、管理中心等用户终端采用铁路专网进行时间传输。

（４）结算、管理中心等用户终端

结算、管理中心等用户终端接收站、段、所授时中心的标准时钟，采用接收的站、段、所时间信号进行授时和传输，并将自身的时间与工作状态向铁路局授时中心反馈，时间服务器采用ＮＴＰ协议向同级或下级传输时间。时间服务器提供ＮＴＰ授时方式。北斗时钟服务器发布的授时信息与下一级专用的授时终端服务器进行时钟同步。

随着北斗导航系统越来越成熟，其在各行各业的应用也将越来越广泛。为保证铁路系统安全稳定地运行，需要建立可靠的时间同步系统。为体现铁路系统高质量、现代化的稳定运行，充分完善时间同步机制对铁路系统未来的发展有着重大的实际意义。

我们提出的基于北斗授时的铁路地面北斗时钟系统，采用分级配置的方式，可以形成高效、统一、精准的铁路同步网络。