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  • 无线网络技术在交通信号控制系统中的应用

    2012-07-23 15:54:16 来源:智能交通杂志 作者:何剑 评论:
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      摘要:目前,从交通指挥控制中心对路口多台交通信号控制机进行控制已成为发展趋势,而有一些还未铺设光缆的路口则考虑应用无线通讯的方式进行联网控制,本文根据笔者近几年采用无线联网进行信号控制的实际,总结了一些具体的联网方式,并对各种不同的联网形式的特点及适用范围进行了归纳。



      近几年,我国许多大中城市都陆续应用了交通信号控制系统来对城区内大多数路口进行交通信号控制,像SCATS和SCOOT等系统,这些系统的使用对缓解交通拥堵,提高交通运行效率起到了一定的作用。但是,这些城市内还有更多非中心城区的路口可能由于许多原因(如经费限制或通信限制)还不能接入上述交通控制系统,还处于单点信号控制的状态,这些路口距离城市交通指挥中心往往都很远,有些甚至达二三十公里,要对这些路口的信号控制机进行参数设置与调整,还有要了解该路口信号控制机的运行状态都很困难,要做这些事情经常要花去一个交通管理人员半天的时间。为了解决此类问题,我们在一些城市采用了无线公网(如CDMA网络)来对这些路口信号机进行控制,这样就可以在交通控制中心来了解路口信号机的工作状态,包括掌握信号机发生的故障等,可对信号机的各种参数及方案进行设置和读取,校正时钟,对交通干道设置绿波带控制等等。


      我们根据不同的城市,不同的客户需求,不同的路口实际情况采用了不同的联网形式和结构,由于这些路口信号机使用的时间都很早,因此,基本上都是采用RS232或RS485通讯接口,无线公网通常有CDMA以及GPRS,本文介绍的均采用CDMA。在介绍联网方式的同时还把它们的特点、优缺点及适用范围都作了阐述。


      一.信号机单点式、单中心联网模式


      由于交通信号控制机主板提供的是标准RS232接口,只须采用标准RS232接口的无线DTU和每一个信号机相连,DTU通过CDMA网络访问互联网,找到互联网中的交通控制中心主机,实现点对点的连接。


      联网拓扑结构见图1


      其主要特点:


      (1)、不用铺设联网电缆,节约工程投资。


      (2)、不用RS232与RS485模块的支持。


      (3)、联网相对简单。


      (4)、无冲突、设备的识别由DTU的ID号来决定。


      二.信号机现场总线式、单中心联网模式


      由于交通信号控制机主板提供的是标准RS232接口,而RS232只能实现点对点的通讯,且抗干扰能力差,通讯距离只有几十米。为了实现多台信号机之间联网,选用RS485作为通讯介质,在RS-485接口总线上允许连接多达128个收发器。抗干扰性、传输速率和传输距离等性能比RS232强的多,在90Kbit/s以下时,电缆长度可达1200米。并且通过RS485转换模块,可以转换成RJ45接口及RS422接口。多台信号机通过RS232接口挂接在RS485总线上,将各台信号机设置不同的地址码,并且可以将其中一台设置成主机,其它信号机设置成从机,所有的从机都通过主机进行协调。


      联网拓扑结构见图2


      虚线框内信号机通过485总线实现信号机之间的定时和同步,实现协调功能。


      其主要特点:


      (1)、最多可挂接128个收发器


      (2)、RS-232与RS-422/485双向转换器具有突波保护和光电隔离保护功能


      (3)、数据信号速率降低到90Kbit/S以下时,假定最大允许的信号损失为6dBV时, 则电缆长度被限制在1200米。实际上,信号机的速率只有9.6kbit/s,在实际使用时完全可以取得比它大的电缆长度。


      (4)、RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性


      (5)、RS-485接口组成的是个半双工网络,一般只需二根屏蔽双绞线。


      (6)、数据发送是广播式的,无冲突检测,数据接收由上层的地址码识别。


      三.混合式、单中心联网模式


      如果是几台信号机或几条由485连成的协调系统之间再实现定时和同步协调功能,而这些信号机或系统之间无法通过有线连接,这时可采用无线CDMA网络模式。


      其联网拓扑结构见图3


      CDMA无线数据通信具有如下特点:


      (1)、组网迅速灵活,建设周期短,每台数据终端设备的价格在2000元以内;


      (2)、网络覆盖范围广;


      (3)、安全保密性能好;


      (4)、电路可以永远在线,也可以按流量或包月计费,价格较低;


      (5)、适合大量的多点分散的数据传输;


      (6)、具有移动数据传输功能。


      在使用中的不足:


      1、由于无线通讯时延较大,并且加上信号机的串口通讯时延,一个通讯要1.5秒左右,对于实时查看路口状态这种连续的通讯会有些影响。但对于设置方案及调用方案这种通讯不密集的情况是没有问题的。


      2、由于要实现中心与多个终端这种一对多的通讯,其配置比较复杂。


      数据中心与多个终端通讯,主要有二种联网模式:


      (1)利用基于CDMA 1X网络的VPN/VPDN业务进行传输


      VPDN是VPN的一种,主要应用于拨号接入的用户,VPDN技术是利用隧道技术,通过在公用网络上建立逻辑隧道,对网络层进行加密以及采用口令保护、身份验证等措施而实现的。CDMA1X分组网的VPDN业务是以高速分组数据网为承载,为数据中心建立虚拟专用网络,使终端无论漫游到何处,均可采用无线DTU进入数据中心专网。


      数据终端通过CDMA1X分组域的接入认证,在PDSN和数据中心之间建立起专用隧道,然后通过数据中心的认证后,终端经过分组网的PDSN与数据中心的LNS间建立起PPP连接,终端传输的数据流通过隧道到达数据中心,就像终端直接通过专线连接到数据中心一样。


      拓扑结构如下:


      (2)利用CDMA和互联网相结合方式的进行数据传输。


      第二种模式利用现有数据通信服务加上互联网IP作为识别,成本比第一种要低的多。第二种模式根据有无固定IP分为固定IP和动态IP两种方式。


      四、混合式、多中心联网模式


      当要实现分级管理时,例如支队可以控制整个城市的所有路口,而各个区的大队只能控制本区内的路口,这时可以采用多中心联网模式,DTU 支持多中心模式,DTU中的软件需要烧成支持多中心的,市面上的一般只支持单中心。


      其联网拓扑结构见图5


      其主要特点:


      (1)、透明数据传输。


      (2)、最多可支持4个中心。


      (3)、支持主中心和辅助中心模式。


      (4)、中心可采用动态或固定IP方式。


      (5)、可以实现一台机中多个端口提供服务。


      (6)、支持TCP/UDP客户端。


      (7)、每个端口最多可带500终端。


      (8)、带终端的个数由控制中心的带宽和计算机性能决定。如果是CDMA无线上网最多可带100个,而采用4M宽带可带500个终端。


      (9)、支持DDP协议。


      五.结束语


      无线网络技术应用在交通信号控制领域既灵活又方便,组网型式也多样,基本上不受环境的影响。甚至可以在移动交通指挥车上借助无线网络对路口交通信号进行控制。从我们应用的实际情况来看,这种用无线网络技术来控制路口交通信号也有一定的不足之处,比如,发送数据有一定的延迟,这对那些对实时性要求极高的控制及应用来说,效果受到一定的影响,但总的来看,在交通信号控制大部分场合还是比较适用的。


    作者信息


     江西制造职业技术学院 谢晓宇


      佛山市三水京安通讯交通设施有限公司 吕卫民 何剑

  • 关键字: 无线联网   交通信号控制
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