一种列车车载设备时间频率在线监测装置与方法

1.本发明涉及列车安全监测技术领域，尤其涉及一种用于列车车载运行监控装置和列车自动保护系统的时间频率远程同步及在线监测方法及装置。


背景技术：

2.列车运行监控装置(简称lkj)是用于防止列车冒进冒出、运行超速和辅助机车司机提高操纵能力的重要行车设备，在实现安全速度控制的同时，采集记录与列车安全运行有关的各种机车运行状态信息，并在列车超速、冒进信号等危险情况时自动采取紧急制动以保障行车安全，因其实时功能特性，对时间精确度要求较高。
3.lkj的时间同步依靠其外围接口到机车、动车组内配置的机车定位授时装置，解算出位置、时间和速度等信息，监控主机接收到卫星信息后，可以进行校时和定位，且应通过通信方式实时对外广播转发位置、时间和速度信息。对lkj2000主机，规定日历时钟在25℃条件下每30d误差不超过
±
90s。
4.列车自动保护系统(automatictrainprotection,atp)作为列车运行控制系统的重要车载组件，其任何响应均与列车行车安全直接挂钩。一方面，atp系统需要与地面通信信号系统、列车制动装置等系统设备进行信息交互，以保证列车紧急制动、报警等命令的准确下达与执行；另一方面，atp系统属于典型的实时控车系统，要求列车控制结果逻辑正确的同时，对控制结果产生的时间也有严格要求。当今高速铁路运行时速不断提高，列车运行控制与列车运行时间的高精度同步越来越成为行车安全的重要基础。
5.atp通过连续、同步地接收地面设备发送的目标速距信息，确保列车运行速度不超过目标速度，需具备较高的时间与频率量值精确度以保障列车行车安全，是铁路通信信号系统中时间与频率同步应用的重要环节。当前已有的技术方案规定车载atp应具备与ats校核时钟的能力，同时车载atp宜能向列车管理系统tms提供时钟信号。
6.但是，当前相关技术规范中缺乏对列车自动防护系统时间同步需求具体的技术描述，即未提及lkj/atp系统所需的具体时间精度与链路性能、信息接口安全等具体层面的要求，lkj/atp系统校时周期及系统时间与标准时间偏差报警阈值未知；其次，当前lkj/atp系统时间参考源较为单一，且为间接源，同时自身时钟时间频率稳定度较差或未配备相关内部时间频率源，当外部时间频率参考源故障失效时，lkj/atp系统自身的长期低精度守时势必造成较大的时间频率偏差，进而影响行车指令的实时下达，构成安全隐患。


技术实现要素：

7.本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提出的一种列车车载lkj/atp设备时间频率远程同步及在线监测方法与装置。
8.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
9.一种列车车载lkj/atp设备时间频率本地在线监测装置，包括车载天线、时间频率传递接收模块、可驯服时间频率源模块及工程控制计算机模块：
10.所述车载天线，用于接收gnss信号及ftp服务器web信号；
11.所述时间频率传递接收模块，通过车载天线接收的gnss信号及ftp服务器web信号，采集gnss及远程参考端时间频率信息，通过卫星共视获得本地端与远程参考端时差信息；
12.所述可驯服的时间频率源模块，连接至所述工程控制计算机模块；
13.所述工程控制计算机模块，连接至所述时间频率传递接收模块，存储所述时间频率传递接收模块所采集的所述可驯服的时间频率源模块与远程参考端时差信息，计算得到频差，通过驯服控制算法得到当前时频调整值。
14.进一步地，本发明还包括一种列车车载lkj/atp设备时间频率本地在线监测方法，包括以下步骤：
15.步骤s1、从gnss获取gnss时间，从ftp服务器获取远程参考端时间与gnss时间时差信息；
16.步骤s2、利用获得的时差信息实时调整可驯服的时间频率源模块，实现驯服控制；
17.步骤s3、获取lkj/atp内置晶体振荡器时间，获取可驯服的时间频率源模块时间，利用获得的时差信息实时调整lkj/atp内置晶体振荡器，实现驯服控制；
18.进一步地，本发明还包括一种列车车载lkj/atp设备时间频率远程在线监测装置，包括车载天线、时间频率传递接收模块及工程控制计算机模块：
19.所述车载天线，用于接收gnss信号及ftp服务器web信号；
20.所述时间频率传递接收装置，与lkj/atp内置晶体振荡器连接，通过车载天线接收的gnss信号及ftp服务器web信号，采集gnss及远程参考端时间频率信息，通过卫星共视获得lkj/atp系统时间与远程参考端偏差信息；
21.所述工程控制计算机模块，连接至所述时间频率传递接收模块，存储所述时间频率传递接收模块采集时差信息并预测，计算时频调整值。
22.进一步地，本发明还包括一种列车车载lkj/atp设备时间频率远程在线监测方法，包括以下步骤：
23.步骤s1、获取lkj/atp内置晶体振荡器时间，从gnss获取gnss时间，从ftp服务器获取远程参考端时间与gnss时间时差信息；
24.步骤s2、通过卫星共视，比对lkj/atp内置晶体振荡器时间与gnss时差及远程参考端时间与gnss时差，得到当前lkj/atp内置晶体振荡器与远程参考端时差；
25.步骤s3、利用所述步骤s2获得的时差信息实时调整lkj/atp内置晶体振荡器，实现驯服控制。
26.根据上述技术方案，本发明可使列车车载lkj/atp系统时间同步至可溯源到utc的标准时间频率源，获取并实时监测lkj/atp系统时间相较标准时间频率源的偏差值与稳定度指标。
附图说明
27.图1为本发明提出的一种时间频率本地在线监测装置的系统框图；
28.图2为本发明提出的一种时间频率远程在线监测装置的系统框图。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
30.本地在线监测装置结构组成见附图1，由第一模块a、第二模块b、第三模块c及第四模块d构成，同设备a0、设备a1与设备a2分别直接或间接建立连接。其中第一模块a为车载天线，第二模块b为时间频率传递接收模块，第三模块c为可驯服时间频率源模块，第四模块d为工程控制计算机模块；设备a0表示lkj/atp内置晶体振荡器，用于提供稳定时钟源，设备a1表示lkj总线扩展盒/atp接口单元，用于通过扩展的通信接口进行信息传输，设备a2表示lkj监控主机/atp安全计算机，用于车载控制数据等文件的记录存储与处理；设备b0表示集中监测接口单元，用于与集中监测系统的信息传输。其中所述晶体振荡器分别与lkj总线扩展盒/atp接口单元、时间频率传递接收模块相连接，lkj总线扩展盒/atp接口单元分别与lkj监控主机/atp安全计算机、工程控制计算机模块相连接，工程控制计算机模块还与集中监测接口单元相连接。本地在线监测装置通过gnss卫星共视获取标准卫星时间，通过web获取远程参考端时间，并通过实时时差、频差测算及时钟驯服算法实现对本地时间频率源的驯服控制，以此保证长期高精准度的时间频率量值输出；同时测算lkj/atp内置晶体振荡器与可驯服时间频率源时差、频差并预测，实现对lkj/atp内置晶体振荡器的驯服控制，为lkj/atp系统内其它设备提供时间频率参考。
31.远程在线监测装置结构组成见附图2，由第一模块a、第二模块b及第三模块c构成，同设备a0、设备a1与设备a2分别直接或间接建立连接。其中第一模块a为车载天线，第二模块b为时间频率传递接收模块，第三模块c为工程控制计算机模块；设备a0表示lkj/atp内置晶体振荡器，用于提供稳定时钟源，设备a1表示lkj总线扩展盒/atp接口单元，用于通过扩展的通信接口进行信息传输，设备a2表示lkj监控主机/atp安全计算机，用于车载控制数据等文件的记录存储与处理；设备b0表示集中监测接口单元，用于与集中监测系统的信息传输。其中所述晶体振荡器分别与lkj总线扩展盒/atp接口单元、时间频率传递接收模块相连接，lkj总线扩展盒/atp接口单元分别与lkj监控主机/atp安全计算机、工程控制计算机模块相连接，工程控制计算机模块还与集中监测接口单元相连接。远程在线监测装置通过gnss卫星共视获取标准卫星时间，通过web获取远程参考端时间，通过测算lkj/atp内置晶体振荡器与远程参考端时间频率源时差、频差并预测，实现对lkj/atp内置晶体振荡器的驯服控制，为lkj/atp系统内其它设备提供时间频率参考。
32.本技术涉及一种列车车载lkj/atp设备时间频率本地在线监测装置，其特征在于，包括车载天线、时间频率传递接收模块、可驯服时间频率源模块及工程控制计算机模块：
33.所述车载天线，用于接收gnss信号及ftp服务器web信号；
34.所述时间频率传递接收模块，通过车载天线接收的gnss信号及ftp服务器web信号，采集gnss及远程参考端时间频率信息，通过卫星共视获得本地端与远程参考端时差信息；
35.所述可驯服的时间频率源模块，连接至所述工程控制计算机模块；
36.所述工程控制计算机模块，连接至所述时间频率传递接收模块，存储所述时间频率传递接收模块所采集的所述可驯服的时间频率源模块与远程参考端时差信息，计算得到频差，通过驯服控制算法估计并预测，以得到当前时频调整值。
37.一种列车车载lkj/atp设备时间频率本地在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
38.步骤s1、从gnss获取gnss时间，从ftp服务器获取远程参考端时间与gnss时间时差信息；
39.步骤s2、利用获得的时差信息实时调整可驯服的时间频率源模块，实现驯服控制；
40.步骤s3、获取lkj/atp内置晶体振荡器时间，获取可驯服的时间频率源模块时间，利用获得的时差信息实时调整lkj/atp内置晶体振荡器，实现驯服控制；
41.本发明可使列车车载lkj/atp系统时间同步至可溯源到utc的标准时间频率源，获取并实时监测lkj/atp系统时间相较标准时间频率源的偏差值与稳定度指标。
42.一种列车车载lkj/atp设备时间频率远程在线监测装置，其特征在于，包括车载天线、时间频率传递接收模块及工程控制计算机模块：
43.所述车载天线，用于接收gnss信号及ftp服务器web信号；
44.所述时间频率传递接收装置，与lkj/atp内置晶体振荡器连接，通过车载天线接收的gnss信号及ftp服务器web信号，采集gnss及远程参考端时间频率信息，通过卫星共视获得lkj/atp系统时间与远程参考端偏差信息；
45.所述工程控制计算机模块，连接至所述时间频率传递接收模块，存储所述时间频率传递接收模块采集时差信息并预测，计算时频调整值。
46.一种列车车载lkj/atp设备时间频率远程在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
47.步骤s1、获取lkj/atp内置晶体振荡器时间，从gnss获取gnss时间，从ftp服务器获取远程参考端时间与gnss时间时差信息；
48.步骤s2、通过卫星共视，比对lkj/atp内置晶体振荡器时间与gnss时差及远程参考端时间与gnss时差，得到当前lkj/atp内置晶体振荡器与远程参考端时差；
49.步骤s3、利用所述步骤s2获得的时差信息实时调整lkj/atp内置晶体振荡器，实现驯服控制。
50.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种列车车载设备时间频率本地在线监测装置，其特征在于，包括车载天线、时间频率传递接收模块、可驯服时间频率源模块及工程控制计算机模块：所述车载天线，用于接收gnss信号及ftp服务器web信号；所述时间频率传递接收模块，通过车载天线接收的gnss信号及ftp服务器web信号，采集gnss及远程参考端时间频率信息，通过卫星共视获得本地端与远程参考端时差信息；所述可驯服的时间频率源模块，连接至所述工程控制计算机模块；所述工程控制计算机模块，连接至所述时间频率传递接收模块，存储所述时间频率传递接收模块所采集的所述可驯服的时间频率源模块与远程参考端时差信息，计算得到频差，通过驯服控制算法得到当前时频调整值。2.根据权利要求1所述的一种列车车载设备时间频率本地在线监测装置，进一步地，所述列车车载设备还包括晶体振荡器，总线扩展盒/列车自动保护系统接口单元，监控主机/atp安全计算机，集中监测接口单元，其中所述晶体振荡器分别与总线扩展盒/列车自动保护系统接口单元、时间频率传递接收模块相连接，总线扩展盒/接口单元分别与监控主机/安全计算机、工程控制计算机模块相连接，工程控制计算机模块还与集中监测接口单元相连接。3.根据权利要求1或2所述的一种列车车载设备时间频率本地在线监测装置，其中所述列车车载设备为列车运行监控装置或列车自动保护系统。4.一种采用如权利要求1-3之一的一种列车车载设备时间频率本地在线监测装置的列车车载设备时间频率本地在线监测方法，包括以下步骤：步骤s1、从gnss获取gnss时间，从ftp服务器获取远程参考端时间与gnss时间时差信息；步骤s2、利用获得的时差信息实时调整可驯服的时间频率源模块，实现驯服控制；步骤s3、获取车载设备内置晶体振荡器时间，获取可驯服的时间频率源模块时间，利用获得的时差信息实时调整内置晶体振荡器，实现驯服控制。5.一种列车车载设备时间频率远程在线监测装置，包括车载天线、时间频率传递接收模块及工程控制计算机模块：所述车载天线，用于接收gnss信号及ftp服务器web信号；所述时间频率传递接收模块，与车载设备内置晶体振荡器连接，通过车载天线接收的gnss信号及ftp服务器web信号，采集gnss及远程参考端时间频率信息，通过卫星共视获得车载设备系统时间与远程参考端偏差信息；所述工程控制计算机模块，连接至所述时间频率传递接收模块，存储所述时间频率传递接收模块采集时差信息并预测，计算时频调整值。6.根据权利要求5所述的一种列车车载设备时间频率远程在线监测装置，所述列车车载设备还包括晶体振荡器，总线扩展盒/列车自动保护系统接口单元，监控主机/列车自动保护系统安全计算机，集中监测接口单元，其中所述晶体振荡器分别与总线扩展盒/接口单元、时间频率传递接收模块相连接，总线扩展盒/接口单元分别与监控主机/安全计算机、工程控制计算机模块相连接，工程控制计算机模块还与集中监测接口单元相连接。7.根据权利要求5或6所述的一种列车车载设备时间频率本地在线监测装置，其中所述
列车车载设备为列车运行监控装置或列车自动保护系统.8.一种采用如权利要求5-7之一的一种列车车载设备时间频率远程在线监测装置的一种列车车载设备时间频率远程在线监测方法，包括以下步骤：步骤s1、获取车载设备内置晶体振荡器时间，从gnss获取gnss时间，从ftp服务器获取远程参考端时间与gnss时间时差信息；步骤s2、通过卫星共视，比对内置晶体振荡器时间与gnss时差及远程参考端时间与gnss时差，得到当前内置晶体振荡器与远程参考端时差；步骤s3、利用所述步骤s2获得的时差信息实时调整内置晶体振荡器，实现驯服控制。

技术总结
一种列车车载设备时间频率本地在线监测装置，通过从GNSS获取GNSS时间，从FTP服务器获取远程参考端时间与GNSS时间时差信息；通过时间频率传递接收模块采集时差信息，计算时频调整值，可使列车车载设备系统时间同步至可溯源到UTC的标准时间频率源，获取并实时监测车载设备系统时间相较标准时间频率源的偏差值与稳定度指标。稳定度指标。稳定度指标。


技术研发人员：梁坤 余沺 王剑 巴晓辉 蔡伯根
受保护的技术使用者：北京交通大学
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/7/25