铁路时间同步网综合原子时标的研究

铁路时间同步网为铁路各系统提供统一的标准时间量值,其精确、稳定与否对铁路系统安全、高效地运营具有重要影响。根据调研,当前铁路时间同步网的潜在问题有:各时间节点时间溯源参考不一致,且未精确溯源至协调世界时(UTC);仅设置1处的1级时间节点故障时,2,3级时间节点受其影响大、鲁棒性不足;监测手段仅针对单个节点,缺乏整体层面的自动监测方法。针对以上潜在问题,该文提出可精确溯源至UTC的铁路时间同步网综合原子时标(TE)作为网内统一的时间溯源参考的解决方案,通过建立铁路时间同步网仿真模型,研究设计了综合原子时标算法,基于1级、2级时间节点19台母钟设备形成了TE。仿真结果表明,TE与UTC的溯源偏差可优于30 ns,溯源不确定度可优于5 ns;1级时间节点正常运行时,引入TE可提高2级时间节点时间稳定度约40%;1级时间节点故障时,TE仍可持续生成并作为网内统一的时间溯源参考,TE同步架构下的2级时间节点与传统同步架构下的相比,其频率、时间稳定度提高约35%;基于TE可获取任意节点间时差,通过分析时差数据,可实现整体层面的所有时间节点、精确时间协议(PTP)链路通断的自动监测。