摘要:通信原理是高速公路三大系統(tǒng)正常工作的基礎,其設計源于國外,長期以來三大系統(tǒng)的通信被定義為復雜、龐大,而鮮有深入研究。必須對高速公路通信系統(tǒng)的原理進行深入分析,才能更好的實現(xiàn)其應用。本文即進行高速公路通信系統(tǒng)的原理剖析。
關鍵詞:高速公路;通信系統(tǒng);原理;應用
通信系統(tǒng)是高速公路機電系統(tǒng)的關鍵,是高速公路服務功能和效益能夠充分發(fā)揮的基礎和重要保障。高速公路通信系統(tǒng)是高速公路的基礎設施,主要為高速公路以收費、監(jiān)控、通信為核心的三大系統(tǒng)提供信息(話音、數(shù)據(jù)、圖像)傳輸通道,高速公路通信系統(tǒng)一般由光纜數(shù)字傳輸系統(tǒng)、程控數(shù)字交換系統(tǒng)、移動通信系統(tǒng)、緊急電話系統(tǒng)等組成。
目前絕大部分高速公路的建設是各條路單獨修建、單獨管理,各高速公路路公司和高速公路管理部門根據(jù)自身需求,設立相應的通信系統(tǒng)。一般的高速公路通信系統(tǒng)設計理念源于國外,一般是復雜、龐大的代名詞。國內(nèi)通信系統(tǒng)的設計者在設計時通過對國外資料的消化和國內(nèi)曾有的通信系統(tǒng)進行綜合,設計高速公路的通信系統(tǒng)。一般的設計人員以行駛在其所管轄的高速公路上的車輛提供控制、誘導等服務。
國內(nèi)高速公路通信系統(tǒng)存在很多不足,主要原因是國內(nèi)設計人員對通信系統(tǒng)的原理不太了解,對其應用研究不深入。而由于其復雜性,國內(nèi)大多高速公路管理部門和科研機構(gòu)開展高速公路通信系統(tǒng)的原理和應用研究的并不很多。
對高速公路通信系統(tǒng)的原理進行剖析有重大意義。首先,可以及時、準確、完整地收集各條高速公路的各類信息,如交通、事故、路況、
氣象等,從而可直觀地監(jiān)視全高速公路網(wǎng)的交通運行情況;其次,必要時對相鄰高速公路的交通監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出調(diào)度指揮指令;當發(fā)生重大交通事故、火災、臺風等自然災害時,可及時發(fā)現(xiàn)并直接觀測、從而采取相應措施;利用通信系統(tǒng),可以捕獲實時信息,為更科學地高速公路網(wǎng)的使用、保養(yǎng)、維護等提供決策依據(jù)。
1收費系統(tǒng)的通信
高速公路聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)可以實現(xiàn)半自動和ETC兩種收費方式,可選用IC卡、磁票、二維條卡作為通行券,支持現(xiàn)金、預付卡、儲值卡等支付方式;
各級收費站實時監(jiān)測出入口車道的設備狀態(tài);各級系統(tǒng)可以自動統(tǒng)計交通量、通告量曲線圖;實現(xiàn)了對路費、通行券、票據(jù)、設備等的嚴格管理,杜絕舞弊行為。
目前,高速公路均為計算機聯(lián)網(wǎng)收費。現(xiàn)在最常用的高速公路收費系統(tǒng)采用半自動收費方式,即人工判別車型,車道入口發(fā)放通行卷,出口驗卷,計算通行費,人工收費,計算機管理,輔以車輛檢測器校核,閉路電視監(jiān)視。近期,逐步實現(xiàn)自動收費方式,ETC以其方便、快捷成為未來發(fā)展的主流。
1.1收費系統(tǒng)的管理體制
收費系統(tǒng)的管理體制由四級構(gòu)成,由各省高速公路聯(lián)網(wǎng)收費管理中心進行統(tǒng)一管理,具體的包含省收費總中心、片區(qū)收費分中心、路段收費分中心以及各收費站。
收費系統(tǒng)的管理主要由計算機中心為核心的計算機網(wǎng)絡構(gòu)成。與管理體制相對應,計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)也分為四層,各層之間由路由器或者三層以太網(wǎng)交換機通過通信系統(tǒng)提供的10/100M或2M通道相連,每層以以太網(wǎng)交換機為節(jié)點構(gòu)成星型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu),同時各層配有功能不同的工作站和服務器等設備。
1.2收費數(shù)據(jù)的傳輸
收費數(shù)據(jù)是收費系統(tǒng)進行管理的關鍵,一般地收費數(shù)據(jù)的傳輸分為三級,分別是收費中心的收費數(shù)據(jù)、收費站的收費數(shù)據(jù)和各收費車道的收費數(shù)據(jù)。
收費站與收費中心之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過數(shù)據(jù)通道直接傳輸?shù),各通信站提?M以上數(shù)據(jù)通道接口。通信與收費系統(tǒng)是通過收費站和收費中心的路由器連接起來的,在區(qū)域收費聯(lián)網(wǎng)的情況下,路由器至少要具備兩個通路,一路傳往收費中心,一路傳往區(qū)域拆分賬務中心。
收費數(shù)據(jù)終端可采取小集中上總線和分散上總線兩種方式。一般采用小集中方式,這種方式具有便于通信管理、通信協(xié)議層次分明、軟件編制容易、節(jié)省系統(tǒng)掃描時間、阻抗容易匹配、擴充容量大和減少調(diào)制解調(diào)器數(shù)量等優(yōu)點。
1.3收費圖像數(shù)據(jù)的傳輸
收費圖像數(shù)據(jù)非常重要,關系到收費數(shù)據(jù)的準確性校驗。收費圖像數(shù)據(jù)是收費數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)量最大的數(shù)據(jù),因此傳輸時的數(shù)據(jù)量較大,與收費數(shù)據(jù)的傳輸相比需要單獨考慮。收費系統(tǒng)在個收費站廣場出口均設置了攝像機,各攝像機的圖像信號既要傳到相應的收費站又要傳到收費/監(jiān)控中心。
從攝像機到收費站的視頻及控制信號傳輸是由收費系統(tǒng)完成的,而圖像及控制信號的遠程傳輸與監(jiān)控有所不同,一般采用復用方式。
每個收費站都會有圖像數(shù)據(jù),因此各收費站的攝像機集成至多個攝像機,其圖像對應一芯光纖,各攝像機的控制信號是由調(diào)制解調(diào)器通過控制信號線傳輸?shù)摹?BR> 2通信系統(tǒng)
高速公路通信系統(tǒng)事實上是一個通信網(wǎng)絡,主要由長途通信干線傳輸網(wǎng)、程控數(shù)字交換機、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)、圖像傳輸網(wǎng)、移動通信網(wǎng)和衛(wèi)星通信網(wǎng)等部分組成。
2.1通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式
高速公路數(shù)據(jù)傳輸分為基帶傳輸和頻帶傳輸兩種方式。
由信息轉(zhuǎn)換過來的原始信號所固有的頻帶叫做基本頻帶,或稱“基帶”。不經(jīng)調(diào)制.而把基帶信號直接經(jīng)過信道傳到接收端,并還原為信息的通信系統(tǒng),稱為基帶傳輸系統(tǒng)。
基帶傳輸方式適用于局域網(wǎng),近距離傳輸數(shù)據(jù),特別適用于在本地用戶線上和專用線上傳輸數(shù)據(jù)。它的傳輸線路主要為市話電纜。它具有結(jié)構(gòu)簡單、傳輸速率高、傳輸質(zhì)量高、功耗小、易于實現(xiàn)一機多速等優(yōu)點。
目前的公用通信網(wǎng)多為傳輸模擬信號而設計,不能直接用于傳輸離散的數(shù)字基帶信號。為了在模擬信道上傳輸數(shù)據(jù),需要采用“調(diào)制方式”,即把基帶信號變換成適合于在載波電路中傳輸?shù)膸ㄐ盘。在接收時,要進行“解調(diào)”,使信號還原。頻帶傳輸適用于各種模擬線路,廣泛應用于公用網(wǎng)。
2.2通信干線傳輸
長途通信干線傳輸系統(tǒng)設計的正確與否,決定著整個通信系統(tǒng)質(zhì)量,它不僅關系到能否實現(xiàn),還關系到工程投資的經(jīng)濟性、合理性和可靠性。目前,高速公路
機電工程基本是采用光纖通信系統(tǒng)。
高速公路通信系統(tǒng)長途通信干線傳輸網(wǎng)采用光纖通信,這是因為:高速公路通信網(wǎng)要求同時傳輸語音、數(shù)據(jù)和圖像通,信量較大,選用頻帶、通信容量大的光纖通信系統(tǒng)是合理的。光纖通信具有通信容量大、抗電磁干擾能力強、通信質(zhì)量高、傳輸距離長等特點,是其它通信傳輸方式無可比擬的。光纜通信中繼距離長,適應公路沿線各通信站點間距離不一致的實際情況。采用長波長單模光纜傳輸方式,在中等容量以上長距離傳輸系統(tǒng)中,從經(jīng)濟上占有優(yōu)勢。
2.3程控交換機
程控交換機是高速公路通信系統(tǒng)的核心,高速公路通信系統(tǒng)采用三級程控交換。第一級交換中心設在高速公路總公司通信總中心,其主要職能是完成本局終端的話務接轉(zhuǎn),匯接所有來話、去話的轉(zhuǎn)接任務,并與二級公路網(wǎng)中心聯(lián)接,完成本局話務接續(xù)與本局以外的話務轉(zhuǎn)接;第三級交通管理中心分別對應設在各高速公路公司下屬的管理所,其主要職能是完成本局的話務接續(xù)與出入本局的話務接續(xù)。為了提高系統(tǒng)的可靠性、靈活性及話務流向的需要,各級交通交換中心之間均可進行互連,以便組成一個多迂回、多路由的程控數(shù)字交換網(wǎng)。三級程控交換的設計符合高速公路通信系統(tǒng)業(yè)務的內(nèi)容和特點
2.4移動通信系統(tǒng)
移動通信,就是指通信雙方至少有一方在移動中進行信息交換。移動通信不僅指雙方的通話,還應包括數(shù)據(jù)、傳真、圖像等業(yè)務。移動通信系統(tǒng)可以自己建網(wǎng),也可以租用郵電部建立的公用蜂窩移動通信網(wǎng)。郵電部公用蜂窩移動通信網(wǎng)可實現(xiàn)全省漫游,管理也比較方便,可以省去了自己建網(wǎng)的費用,但公用蜂窩移動通信網(wǎng)費用很高,同
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