铁路时间同步网是铁路通信网的重要支撑子网,为铁路各个系统提供统一的标准时间信息,从而保证故障的准确定位以及列车的行车安全。目前,铁路时间同步网主要使用网络时间协议(NTP)进行铁路各系统间的时间同步。随着列车运营时速的提升,系统对同步精度的要求逐渐增高,NTP协议时间同步精度不足的问题日趋明显。因此,寻找一种同步精度更高的时间同步协议替换当前的NTP协议是大势所趋。本文根据铁路时间同步网的结构以及通信方式,对铁路时间同步网采用IEEE1588v2协议进行时间同步进行了研究。通过对铁路时间同步网网络通信过程的研究和应用现状的分析,认为当前网络时间协议同步精度不足,需要进行提升。对IEEE1588v2协议进行了深入研究,得出IEEE1588v2协议具备替换NTP协议的可行性,并且铁路时间同步网具备使用IEEE1588v2协议的条件。本文对铁路时间同步模块进行了硬件以及软件设计。硬件系统的设计是以基于ARM Cortex-A8内核的AM3358为核心处理器的时钟同步模块为基础,集成了一路网络PHY芯片,无需外接其它硬件即可实现IEEE1588v2时间同步,从而简化了底板电路设计。软件系统的设计基于纯软件方式PTPd2实现,同时研究了时钟伺服系统和最优主时钟算法,设计了五种报文的处理流程。对非对称链路进行了分析并设计了校正方案,通过一种基于三层BP神经网络的时间偏差补偿方法进行校正,从而提高了非对称链路的同步精度。最后搭建了实验平台并对三种同步方案进行时间同步精度测试。实验结果表明,三种设计方案的同步精度均高于目前铁路时间同步网的同步精度,可满足铁路时间同步网绝大部分应用场景下的同步精度需求。