劉文靜 陳曉冬

摘? 要：AFC系統(tǒng)（自動(dòng)售檢票系統(tǒng)）是基于計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)控制等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)軌道交通行業(yè)的售票、檢票、計(jì)費(fèi)、收費(fèi)、統(tǒng)計(jì)、清分、管理等功能的系統(tǒng)，全線網(wǎng)時(shí)鐘能否同步將對(duì)現(xiàn)場(chǎng)乘客使用設(shè)備和后臺(tái)營收統(tǒng)計(jì)產(chǎn)生直接影響，了解時(shí)鐘同步技術(shù)，掌握AFC系統(tǒng)時(shí)鐘同步機(jī)制，可以有效避免因時(shí)鐘異常導(dǎo)致的故障。

關(guān)鍵詞：AFC;時(shí)鐘;時(shí)鐘同步;NTP

分類號(hào)：TP311.52

一、引言

AFC系統(tǒng)在線路中央系統(tǒng)和車站系統(tǒng)層級(jí)根據(jù)用戶需求分為模式管理、參數(shù)管理、系統(tǒng)維護(hù)管理、權(quán)限管理、運(yùn)行管理、收益管理、庫存管理、軟件管理、報(bào)表管理和時(shí)鐘管理等模塊，這些模塊按照業(yè)務(wù)進(jìn)行劃分承擔(dān)不同的功能，其中時(shí)鐘管理包括本地時(shí)鐘的設(shè)置和實(shí)現(xiàn)與上下級(jí)設(shè)備進(jìn)行時(shí)鐘同步的功能。系統(tǒng)運(yùn)行過程中時(shí)間會(huì)產(chǎn)生細(xì)微偏差，若不進(jìn)行糾正長期積累則會(huì)形成較大誤差，時(shí)鐘管理的作用就是確保AFC系統(tǒng)時(shí)間準(zhǔn)確無誤，從而AFC系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

二、同步技術(shù)

計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘分為硬件時(shí)鐘和操作系統(tǒng)時(shí)鐘，二者相互關(guān)聯(lián)。由于硬件時(shí)鐘的晶振頻率存在一定的誤差，軟件時(shí)鐘的穩(wěn)定度也比較差，受中斷請(qǐng)求的穩(wěn)定度制約，因此無論是硬件時(shí)鐘還是軟件時(shí)鐘，其守時(shí)能力都是有限的。因此要將一臺(tái)計(jì)算機(jī)同步到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間或是多臺(tái)計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘保持同步，必須采用相應(yīng)的同步方法。

時(shí)鐘同步的方法分為硬件同步和軟件同步兩種。硬件同步方法主要采用硬件設(shè)備接收標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，以同步本地的計(jì)算機(jī)時(shí)鐘，包括電話授時(shí)、無線電廣播授時(shí)、衛(wèi)星授時(shí)等形式，比較普遍的有GPS衛(wèi)星授時(shí)系統(tǒng)，利用GPS同步衛(wèi)星信號(hào)，接收時(shí)間信息，將本地的時(shí)鐘和GPS衛(wèi)星上面的時(shí)間進(jìn)行同步。軟件同步技術(shù)通?；诰W(wǎng)絡(luò)協(xié)議，常用的有兩種：一種是NTP（Network Time Protocol），即網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議，用來在分布式時(shí)間服務(wù)器和客戶端之間進(jìn)行時(shí)間同步，客戶端發(fā)送時(shí)鐘同步報(bào)文到服務(wù)器端，服務(wù)器記錄信息并返回應(yīng)答報(bào)文，客戶端接受到應(yīng)答報(bào)文，通過計(jì)算自身的發(fā)送時(shí)間、應(yīng)答報(bào)文間的服務(wù)器時(shí)間及兩次發(fā)送的時(shí)間差，計(jì)算出當(dāng)前時(shí)間并且同步。一種是PTP（Precision Time Protocol），即精確時(shí)間協(xié)議，用于設(shè)備之間的高精度時(shí)間同步，主、從時(shí)鐘之間交互同步報(bào)文并記錄報(bào)文的收發(fā)時(shí)間，通過計(jì)算報(bào)文往返的時(shí)間差來計(jì)算主、從時(shí)鐘之間的往返總延時(shí)，單向延時(shí)便是主、從時(shí)鐘之間的時(shí)鐘偏差，從時(shí)鐘按照該偏差來調(diào)整本地時(shí)間，實(shí)現(xiàn)其與主時(shí)鐘的同步。兩種技術(shù)協(xié)議都是基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步，但精度不同，NTP的授時(shí)精度通常在毫秒級(jí)，PTP的時(shí)間同步精度可以達(dá)到微秒級(jí)、納秒級(jí)。用戶根據(jù)應(yīng)用需要來選擇不同技術(shù)類型的時(shí)間同步服務(wù)器。

三、AFC系統(tǒng)同步機(jī)制

硬件同步方法的優(yōu)點(diǎn)是同步精度高、可靠性高、覆蓋面廣，但是硬件設(shè)備成本高，AFC系統(tǒng)采用分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，要在每臺(tái)計(jì)算機(jī)上都采用硬件同步的方法顯然不太現(xiàn)實(shí)。PTP的主從時(shí)鐘模式使得網(wǎng)內(nèi)只能有一個(gè)主服務(wù)器，而NTP允許有多個(gè)服務(wù)器，NTP依據(jù)分層次的同步網(wǎng)絡(luò)，充分考慮了互聯(lián)網(wǎng)上時(shí)間同步的復(fù)雜性，具有很高的靈活性，可以適應(yīng)各種互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)開銷少，具有保證網(wǎng)絡(luò)安全的應(yīng)對(duì)措施，成為互聯(lián)網(wǎng)上公認(rèn)的時(shí)鐘同步工具，非常適合AFC系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行各層級(jí)間的時(shí)間同步。

a）上下層級(jí)同步機(jī)制

根據(jù)AFC系統(tǒng)五層架構(gòu)，每一層均為下一層的時(shí)鐘服務(wù)端，ZLC時(shí)鐘源取自ACC，依次類推，SC向上與ZLC保持同步，車站終端設(shè)備向上與SC保持同步。時(shí)鐘同步系統(tǒng)由服務(wù)端和客戶端兩部分構(gòu)成，ACC-ZLC-SC-SLE各級(jí)之間的NTP報(bào)文傳輸上層為服務(wù)端、下層為客戶端。時(shí)鐘管理完成時(shí)鐘自動(dòng)與上層同步、設(shè)置時(shí)鐘時(shí)間等功能，時(shí)鐘管理保持系統(tǒng)與自然時(shí)鐘的一致，確保系統(tǒng)的正常管理。時(shí)鐘同步方式包括自動(dòng)時(shí)鐘同步、強(qiáng)制時(shí)鐘同步，主要方法都是利用NTP對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有具有時(shí)鐘的設(shè)備進(jìn)行時(shí)鐘同步，使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有設(shè)備的時(shí)鐘保持一致，從而使各級(jí)設(shè)備能夠提供基于統(tǒng)一時(shí)間的多種應(yīng)用。對(duì)于運(yùn)行NTP的本地系統(tǒng)，既可以接收來自其他時(shí)鐘源的同步，又可以作為時(shí)鐘源同步其他的時(shí)鐘，并且可以和其他設(shè)備互相同步。

在正常的網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步系統(tǒng)中，下一層級(jí)會(huì)無條件地跟上一層級(jí)進(jìn)行時(shí)鐘同步。然而，對(duì)于正常運(yùn)行自動(dòng)售檢票系統(tǒng)來說，時(shí)鐘源由于設(shè)備或者人為原因而導(dǎo)致的時(shí)鐘偏差會(huì)導(dǎo)致部分或者大面積的設(shè)備時(shí)鐘同步故障，引起大量乘客無法刷卡入閘。因此，在上下層的時(shí)鐘同步之間，可以設(shè)置一個(gè)程序，在上下層級(jí)設(shè)備進(jìn)行時(shí)鐘同步前，先進(jìn)行時(shí)鐘偏差的判斷，當(dāng)時(shí)鐘偏差大于一個(gè)值（如 10 分鐘），下層設(shè)備會(huì)認(rèn)為上層設(shè)備的時(shí)鐘狀態(tài)出現(xiàn)故障，自身時(shí)鐘狀態(tài)是正常的，而不跟上層設(shè)備進(jìn)行時(shí)鐘同步，并在界面上顯示故障信息。這樣，可以避免在上層時(shí)鐘同步服務(wù)器出現(xiàn)時(shí)鐘同步故障時(shí)，對(duì)下層設(shè)備產(chǎn)生影響，把故障封鎖在系統(tǒng)內(nèi)，不影響一線設(shè)備正常運(yùn)行。

b） 同步時(shí)間間隔

系統(tǒng)設(shè)計(jì)每隔一定間隔便獲取上級(jí)時(shí)間來校正本地時(shí)鐘，當(dāng)本地時(shí)鐘誤差較大時(shí)且系統(tǒng)不自動(dòng)進(jìn)行校正，則可由人工在工作站發(fā)送強(qiáng)制時(shí)鐘同步進(jìn)行時(shí)間的校正，同時(shí)給下位系統(tǒng)發(fā)送強(qiáng)制時(shí)鐘命令，下位系統(tǒng)收到時(shí)鐘同步命令后，系統(tǒng)采用NTP協(xié)議與時(shí)鐘服務(wù)器進(jìn)行同步?？头俗鳛闀r(shí)鐘同步的發(fā)起端，可以通過程序控制其跟服務(wù)器的時(shí)鐘同步間隔而避免時(shí)鐘偏差的累積而對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行進(jìn)行影響。

四、結(jié)束語

AFC系統(tǒng)對(duì)時(shí)鐘同步要求性較高，因此各層級(jí)設(shè)備的時(shí)鐘同步需進(jìn)行定期檢查，除了檢查時(shí)間是否正常，還要檢查時(shí)鐘同步功能是否正常，避免因時(shí)鐘累計(jì)誤差變大或者時(shí)間異常跳變而時(shí)鐘未能成功同步導(dǎo)致影響現(xiàn)場(chǎng)乘客使用。系統(tǒng)設(shè)備在參數(shù)設(shè)定的時(shí)間間隔、重新啟動(dòng)、運(yùn)營開始和結(jié)束時(shí)均會(huì)進(jìn)行時(shí)鐘同步，因而在進(jìn)行設(shè)備維護(hù)和故障處置時(shí)，要注意時(shí)間準(zhǔn)確性的檢查，尤其是上層服務(wù)器進(jìn)行更換主板等操作時(shí)需斷開網(wǎng)線后再重啟，避免重啟后設(shè)備時(shí)間異常而被下層級(jí)設(shè)備進(jìn)行了同步造成更大影響。

參考文獻(xiàn)

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