西南交通大學碩士研究生學位論文 摘要 高速公路交通管理系統(tǒng)是為了緩解高速公路特別是城市高速公路交通 擁擠 提高道路的有效利用率和交通流量 減少交通事故的發(fā)生率以及因 交通事故造成的出行時間和經(jīng)濟等方面的損失 保護道路交通環(huán)境而建立 起來的現(xiàn)代化的管理 控制系統(tǒng) 其以交通法規(guī)為原則 以計算機 信息 網(wǎng)絡等現(xiàn)代技術(shù)為手段 以運籌學 控制論為核心理論 以創(chuàng)造有序 迅 速 安全舒適的行車環(huán)境為系統(tǒng)目標來對交通流合理引導 限制和優(yōu)化 2 4 論文綜合考慮高速公路交通管理系統(tǒng)的上述特征 分別從系統(tǒng)目標定位及 概念設計 系統(tǒng)需求分析 系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理及網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)分析 交通控制與交 通事件檢測理論與應用四個層面 對高速公路交通管理與控制問題進行了 系統(tǒng)闡述 界定了系統(tǒng)的功能及各功能的實現(xiàn)要求 并從系統(tǒng)集成角度劃 分了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 分析了各予系統(tǒng)的信息 功能 建設等方面的需求 給 出了基本實施方案要求 對系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程進行了描述和梳理 提出了數(shù)據(jù) 管理的方法 目標及措施 分析 設計了系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)及設備需求 闡述了交通模型的建模思想和動態(tài)交通模型的建立過程 對集中式和分散 式全局交通控制理論進行了詳細的分析 提出了基于預測的高速公路匝道 控制理論 并對理論模式及相關的問題進行了研究 分析了商速公路事件 檢測系統(tǒng) 并采用面向?qū)ο蟮木幊趟枷?以v i s u mc 為編寫工具 開 發(fā)了高速公路事件檢測系統(tǒng)分析軟件 關鍵詞高速公路 交通管理 控制理論 檢測軟件 a b s t r a c t f r e e w a y t r a f f ic m a n a g e m e n ts y s t e m ism o d e r n m a n a g e m e n t a n d c o n t r o lo n ew h i c hc a nr e l a xt r a f f i c c o n g e s t i m p r o v e r o a d u t i l i z a t i o n i n c r e a s et r a f f i cf l o w d e c r e a s et r a f f i ca c c i d e n tr a t e a n de c o n o m i cl o s s p r o t e c te n v i r o n m e n t i ts e e c t sh i g h w a yc o d ea s p r i n c i p l e o p e r a t i o n a lr e s e a r c h a n dc y b e r n e t i c s a sk e r n e lt h e o r i e s i no r d e rt oc r e a t ew e l l o r d e r e d s p e e d y s a f e t y c o m f o r tt r a v e l l i n g e n v i r o n m e n ta n dr e a l i z et r a f f i cf l o wr a t i o n a ll e a d i n g l i m i t i n ga n d o p t i m i z i n g s y n t h e t i c a l l yc o n s i d e r i n gt h e s ec h a r a c t e r i s t i c s t h e m e t h o do ff r e e w a ym a n a g e m e n ta n dc o n t r o la r ep r e s e n t e da c c o r d i n gt o f o u r a s p e c t s s y s t e mo b j e c t i r e o r i e n t a t i o na n dc o n c e p t d e s i g n s y s t e md e m a n da n dr e q u i r e m e n ta n a l y s i s s y s t e md a t am a n a g e m e n ta n d n e t w o r ks t r u c t u r e t r a f f i cc o n t r o la n da c c i d e n td e t e c t i n gt h e o r ya s w e l la si t s a p p l i c a t i o n f u n c t i o na n d s t r u c t u r eo fs y s t e ma r e d e l i m i t a t e df r o mt h ep o i n tv i e wo fi n t e g r a t i o n c o n s t r u c t i o na n d f u n c t i o nd e m a n d o f s u b s y s t e m a r ea n a l y z e da n db a s i ci m p l e m e n t p r o j e c t s a r e p r e s e n t e d i n t h i st h e s i s s y s t e m d a t af l o wa n d m a n a g e m e n tm e t h o da n dt a r g e tw h i c hb a s e do ns y s t e mn e t w o r kt o p o l o g y s t r u c t u r ea n de q u i p m e n td e m a n da r ed e s c r i b e d t r a f f i cm o d e l i n g i d e o l o g ya n dt h ep r o c e s so fm a k i n gd y n a m i cm o d e la sw e l la sa c c i d e n t d e t e c t i n gp r o g r a ma r ep r e s e n t e dw i t hc e n t r a l i z e da n dd i s t r i b u t e d t r a f f i cc o n t r o lt h e o r yi nd e t a i l t h e nf r e e w a yr a m pc o n t r o lt h e o r y w h i c hb a s e do n p r e d i c t i v e m o d e la n di t st h e o r e t i c p a t t e r n a r e e x p l o r e d f i n a l l y b a s e do nt h eo b j e c to r i e n t e dp r o g r a m m i n g p r o g r a m o fa c c i d e n td e t e c t i n ga n dc h e c k i n go nf r e e w a yi sd e v e l o p e db yu s i n g v is t j a c a st 0 0 1 k e y w o r d sf r e e w a y t r a f f i c m a n a g e m e n t c o n t r o l t h e o r y d e t e c t i n g p r o g r a m 囂南交蘧大學碩士研究生學 焱論文第1 賈 第1 章緒論 公路交通是物質(zhì)生產(chǎn)過程在流通領域內(nèi)的繼續(xù) 方面落作為國民經(jīng) 濟中的一個重攫的物質(zhì)生產(chǎn)部門 是社會經(jīng)濟組成的要素之 與國民經(jīng) 濟各部f 商著密切的聯(lián)系 把社會生產(chǎn) 分醮交換與消費各環(huán)節(jié)有楓地聯(lián) 系起來 另一方面公路又是社會經(jīng)濟領域內(nèi)重要的建筑產(chǎn)品 是躅家基本 建設產(chǎn)業(yè)豹重要環(huán)節(jié) 同時 公路交通基礎設施 其發(fā)展和完替還是保證 社會經(jīng)濟活動得以正常運行和發(fā)展的前提條件 尺有建設安全 商效 究 備的公路運輸體系和其它相關基礎設施 才能把囂民經(jīng)濟的器個發(fā)展基點 聯(lián)結(jié)成一個體系 進彳亍人員交往 物質(zhì) 信息交流 加快商品流通 從而 促進經(jīng)濟發(fā)展 隨著現(xiàn)代交通工具的發(fā)展 交通擁擠加劇 這就促使人們?nèi)ラ_辟 些 效率更高的道路來解決交通的過飽和問題 高速公路就在此背景下應運而 生了 然而 為了解決繼續(xù)迅猛增長的交通需求 擁擠 事故與污染等問 題 人們還尋求到了除修建更多的高速公路之外的一魑其它解決方法 高 速公路交通管理技術(shù)就是其中差要的一種 本章將對高速公路交通管理系 統(tǒng)的產(chǎn)生 模式及國內(nèi)外對交通管理技術(shù)的研究現(xiàn)狀簿問題做一個概略的 介緇 1問題的提出 1 1 1 我國高速公路發(fā)震概況 改革開放醵來 麓著黼民經(jīng)濟的持續(xù) 高速 健袋的發(fā)展 全社會對 運輸?shù)男枨笳偈咴黾?而國予歷變原因運輸簸己不能適應經(jīng)濟發(fā)震豹要 求 成了國民經(jīng)濟發(fā)展的 瓶矮 特澍怒公貉設施 暴潺了多舉積累下 來鴕公潞瘸技術(shù)等綴低 鼴鼴密度祗 墨稷少 發(fā)展不平衡等閆憝 攘大 公路基礎設施建設力度 特剮憝攘太高速公路 離等級公路鴦孽建設力凄已 戲必各級交遁部門鶼工作羹點之一 勢受到了全挫會麓普遑關注 多年來經(jīng)濟建設數(shù)實踐 為裹速公路建設提供了技本 經(jīng)驗積入繡 等 方戇豹準冬 露交遞部門采取黥 絞籌援劃 條塊分塞 分層負責 聯(lián)合 建設 熊管理體制又極大的提建了地方政黲的積極性 從第一條成規(guī)模的 西南交通大學碩士研究生學位論文 第2 頁 高速公路沈大高速公路的建成 截止到2 0 0 0 年底 我國已建成高速公路 1 6 0 0 0 多i i i 而且仍以較快的速度遞增 各年度高速公路通車里程如圖 卜一 所示 2 o 高速公路的建成通車不僅大大提高了公路的運輸能力和 運輸效率 而且有力的促進了各種運輸方式的競爭 使諸種運輸方式的 服務水平普遍得到提高 既方便了乘客 又減低了運輸成本 1 1 2 高速公路運行中存在的問題及原因 伴隨著我國高速公路建設取得的成就 高速公路沿線地區(qū)發(fā)展速度異 常迅猛 交通需求大幅度增加 使高速公路運行過程中仍然存在交通擁 擠 交通安全和對環(huán)境的污染等問題 且在交通高峰期的市區(qū)高速公路表 現(xiàn)的尤為嚴重 首先是交通擁擠問題 所謂交通擁擠 是指交通需求超過某道路的設 計交通量時 超過部分的交通量滯留在道路上的交通現(xiàn)象 交通擁擠的具 體定義各國尚無統(tǒng)一標準 日本道路公團對城市高速公路的交通擁擠定義 為 在高速公路上以4 0 k m h 以下的速度行走或反復停車 起動的車列連 續(xù)l k m 以上并持續(xù)1 5 r a i n 以上時的狀態(tài)為交通擁擠 美國芝加哥將交通 擁擠定義為3 0 或更大的5 m i n 車道占有率 擁擠交通流模型是交通擁擠 現(xiàn)象的定量描述 美國運輸部公路局的行車時間一流量關系曲線清楚地反 映了擁擠交通流的特性 其曲線如圖1 2 所示 西南交通大學碩士研究生學位論文第3 霹 l p c u 圈1 2 行車時問一流量關系圖 由圖1 2 可以看出 在擁擠交通流的情況下 交通需求增加一點 點 就會導致行程時間大幅度增加 因此 采用先進的交通管理系統(tǒng)即使 提高1 0 一2 0 的通行能力 也可大大地緩解交通擁擠 由于發(fā)生交通擁擠的時變規(guī)律特征不同 交通擁擠可分為常發(fā)性擁擠 和偶發(fā)性擁擠 引起常發(fā)性擁擠的原因主要是道路交通需求超過了交通供 給和道路或道路網(wǎng)的幾何缺陷 引起偶發(fā)性交通擁擠的主要原因是交通隨 機事件 交通事故和不利的天氣 其次是交通安全問題 雖然高速公路被證明比一般公路和城市街道要 安全得多 但駕駛員在高速公路上仍易發(fā)生事故或受其它事故的影響 并 且大部分事故是特大交通事故 比如 連續(xù)交通流中多量汽車的追尾事 故 交通事故是產(chǎn)生交通擁擠的重要原因 反過來 交通擁擠現(xiàn)象的出 現(xiàn)也將導致交通事故的增加 第三是環(huán)境問題與能源問題 交通引起的環(huán)境問題主要由道路的幾何 設計和位置 汽車本身結(jié)構(gòu)和設計以及汽車的運行狀態(tài)所產(chǎn)生的 實踐表 明 汽車的運行狀態(tài)不同 所造成的空氣污染和噪聲污染差別顯著 同 樣 交通對能源的消耗也高度依賴公路運輸系統(tǒng)的運行狀態(tài) 上述四個問題不是相互孤立的 而是相互影響 關聯(lián)的 比如 交通 擁擠要引起事故增加 從而影響交通安全 而交通安全措施不利出現(xiàn)交通 事故又要是交通產(chǎn)生擁擠 四者之間的具體關系入圖1 2 所示 這種關 聯(lián)性使得系統(tǒng)的某一方面出現(xiàn)問題將導致各方面的連鎖反應 西南交通大學碩士研究生學位論文 第4 頁 交通流狀況 擁擠交通狀況 最優(yōu)運行狀況 稀疏交通狀況 田1 2 交通流狀況與交通安全 環(huán)境質(zhì)量 能耗之問的關系 西南交通大學碩士研究生學位論文 第5 頁 1 1 3 問題解決的對策及方案 i 1 3 1修建更多的高速公路 擴大供給 在不考慮資金約束的情況 下 由于我國國土資源有限 人均耕地面積少 而且高速公路將對環(huán)境產(chǎn) 生不利影響 所以高速公路的修建必須有一個上限 不能無限制的擴大供 給 當然 我國目前高速公路供給明顯不足 高速公路里程也遠沒達到國 土資源承受不了的程度 修建高速公路仍是第一要務 1 1 3 2 在總體的經(jīng)濟布局上發(fā)展以都市圈經(jīng)濟結(jié)構(gòu)為基礎的區(qū)域經(jīng)濟 格局 這樣就可以使地域間的運輸需求與貨運周轉(zhuǎn)量相對較少 以積極 的手段控制交通需求 1 1 3 3 開發(fā)交通控制與管理技術(shù) 提高道路利用率 在我國 由于全 面開展i t s 研究的條件尚不成熟 所以應在統(tǒng)一的戰(zhàn)略規(guī)劃下分布實施 逐步到位 對高速公路交通控制與管理技術(shù)的研究開發(fā)就是基于這種考慮 的近期措施 因此建立基于i t s 技術(shù)的高速公路交通管理系統(tǒng)是合適的選 擇 我國是一個發(fā)展中國家 一方面基礎設施落后 這就使我國要加快基 礎設施建設 修建更多的高速公路 另一方面 我國人均耕地少 修建高 速公路要占用大量的耕地 這就要求調(diào)控經(jīng)濟發(fā)展格局并研究高速公路交 通管理技術(shù)的開發(fā) 本文就是從第三點入手對高速公路交通管理系統(tǒng)中的 技術(shù)問題進行研究 1 2 高速公路交通管理系統(tǒng)的定義及模式 1 2 1高速公路交通管理系統(tǒng)的定義 1 2 1 1 國外學者的定義 美國m o b i l i t y2 0 0 0 組織在其一報告中將交 通管理系統(tǒng)定義為 為了監(jiān)視 控制和管理街道和公路交通而設計的一 系列法規(guī) 人員 硬件和軟件分量的組合 這個定義是比較完整和準確 的 1 這里所謂的 監(jiān)視 即交通監(jiān)測 是一個信息采集 分析處理的 過程 是進行有效的交通控制與管理的前提 而交通控制就是運用人工或 電子技術(shù) 對動態(tài)交通進行準確的調(diào)度 使其安全通暢地運行 所謂交通 管理就是按照交通法規(guī) 根據(jù)道路的交通情況 合理地引導 限制和組織 交通流 西南交通大學碩士研究生學位論文第旦更 1 2 1 2 我國學者的定義 我國學者一般認為高速公路交通管理系統(tǒng)的 定義為 高速公路交通管理系統(tǒng) f r e e w a y t r a f f j cm a n a g e m e n t s y s t e m 是按照交通法規(guī) 根據(jù)高速公路的交通情況 應用高科技手段實 現(xiàn)交通工程現(xiàn)代管理 合理地引導 限制和優(yōu)化組織交通流 為高速公路 創(chuàng)造有序 迅速 安全舒適的行車環(huán)境 高速公路交通管理系統(tǒng)的目標是 改善路網(wǎng)運行狀況 提高道路的有效利用率和交通流量 緩解道路的交通 擁擠程度 減少交通事故的發(fā)生以及因交通擁擠 事故等所造成的出行時 間延長 降低油耗 減少廢氣排放 保護環(huán)境等 可以說 它是監(jiān)控系統(tǒng) 的進一步發(fā)展方向 在系統(tǒng)覆蓋的廣度和解決交通問題的深度及反應能力 上 要優(yōu)于單純的交通監(jiān)控系統(tǒng) 1 2 1 3 高速公路交通管理系統(tǒng)與高速公路監(jiān)控 通信 收費三大系統(tǒng) 之間的關系 高速公路交通管理系統(tǒng)是在對監(jiān)控 通信和部分收費系統(tǒng)功 能及資源重新界定 整合的基礎上 建立起來的功能更完善 解決問題的 層次更深入 反應能力更強 具有i t s 特征的現(xiàn)代化交通管理系統(tǒng) 它是 高速公路交通管理與控制功能實現(xiàn)的發(fā)展方向 1 2 2 高速公路交通管理系統(tǒng)的基本控制模式 1 2 2 1入口匝道定時控制模式 分為單個入口的定時控制和多個入口 的定時系統(tǒng)控制 這種控制模式是根據(jù)歷史情況的調(diào)查掌握交通流的統(tǒng)計 情況 把一天劃分為若干時段 假定每個時段內(nèi) 交通流狀況近于不變 以此作為依據(jù)來確定每個時段內(nèi)一組不變的入口調(diào)節(jié)率 使某項性能指標 最優(yōu) 顯然 這種控制方式不能適應交通流的隨機變化 但是 當交通流 在一段時間內(nèi)波動不大時 這種控制方式是十分有效的 而且定時調(diào)節(jié)很 容易實現(xiàn)多個匝道協(xié)調(diào)控制 此外 這種控制運行安全可靠 使用設備 少 是目前應用最廣的匝道控制模式 1 2 2 2 入口匝道實時控制模式 分為單個入口交通感應控制 間隙可 接受匯流匝道控制和高速公路入口全局最優(yōu)控制 實時交通控制是以實時 檢測到的交通數(shù)據(jù)為依據(jù)來確定匝道調(diào)節(jié)率 因而能適應交通流的隨機變 化 由于實時控制特別是高速公路入口全局最優(yōu)控制信息的傳輸量和信息 處理的計算量都很大 所以 實時控制模式對信息處理和信息傳輸設備有 較高的要求 西南交通大學碩士研究生學位論文第7 頁 1 2 2 2 主線實時控制模式 主線控制就是對高速公路主線的交通進行 調(diào)節(jié) 誘導和警告 主線控制的基本目標是改善高速公路運行的安全和效 率 緩解主線上的交通擁擠和交通瓶頸對交通的影響 這種控制對常發(fā)性 和偶發(fā)性交通擁擠都是有效的 此外 還有出口匝道控制和高速公路通道控制 由于很少采用 這里 就不再介紹 本文主要研究入口匝道和主線的實時控制 1 3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的主要問題 1 3 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 高速公路交通管理系統(tǒng)是在一般街道的交通管制系統(tǒng)基礎上發(fā)展起來 的 其前身為單純的交通監(jiān)控系統(tǒng) 美國的芝加哥 底特律 休斯敦 洛 杉硯 紐約等一些城市的高速公路都設置了不同規(guī)模的監(jiān)控系統(tǒng) 利用車 輛檢測器 遙測裝置和電子計算機自動地控制了入口匝道的交通量和信息 標志 從而大大改善了線路的運行狀態(tài) 在歡洲 也有許多國家在高速公 路上配置了功能比較完善的監(jiān)控系統(tǒng) 意大利的那不勒斯收費公路上的 t a n a 系統(tǒng)就是一個典型的例子 該系統(tǒng)在公路主干線上 入口匝道 出 口匝道以及隧道入口處安裝了環(huán)式檢測器 并由三種氣象檢測器分別給出 下雨和路面結(jié)冰的信號 全系統(tǒng)采用了三臺計算機 雙機備份 因此可以 大大減少停機的時間 而日本高速公路交通管制系統(tǒng)的出發(fā)點是以正確把 握交通狀況為先決條件的 通過設置各種形式的車輛檢測器測量通過車輛 數(shù)目 并計算出速度 密度 占有率等交通參數(shù) 借助緊急電話 巡邏 車 閉路電視等交通狀況進行監(jiān)視 將這些參數(shù)和狀況 經(jīng)人工或計算機 處理并做出綜合判斷 選擇最佳控制方案 通過道路信息板 無線電臺廣 播等手段 對高速公路的交通情況進行調(diào)節(jié)和控制 近年來 隨著計算機技術(shù) 自動化控制技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展 一些 國家高速公路交通管理技術(shù)結(jié)構(gòu)也在隨之變化 多計算機功能分散的計算 機網(wǎng)絡處理方式代替原來由單一的計算機集中處理方式 從而使系統(tǒng)可靠 性提高 程序編制簡單 易于維護和功能擴展 在通信技術(shù)方面 由于光 纜的問世 基于其損耗低 頻帶寬 無感應 高絕緣等特點 許多監(jiān)控系 統(tǒng)已用光纜取代傳統(tǒng)的電話線 電纜等傳送多媒體信號和數(shù)據(jù) 語音信 西南交通大學碩士研究生學位論文 第8 頁 號 在優(yōu)化模型和控制理論的應用上 由于計算機處理能力的增強 可以 采用比原來更復雜的模型和算法 這也促進了優(yōu)化控制模型和算法的研 究 我國高速公路交通管理系統(tǒng)剛剛起步 由于 開始受各方面因素的影 響 許多人對其認識不盡相同 但隨著高速公路的迅猛發(fā)展 以及車流量 的不斷增加 交通管理系統(tǒng)越來越顯示其在交通控制與管理中不可取代的 地位 目前 我國已建成一些高速公路交通管理系統(tǒng) 其中比較有代表性 的有廣佛高速公路監(jiān)控系統(tǒng) 合寧高速公路 安徽段 交通管理系統(tǒng) 寧 高商速公路交通管理系統(tǒng) 上海外環(huán)路交通監(jiān)控系統(tǒng)的一期設計 寧滬高 速公路交通管理系統(tǒng)等 其中廣佛高速公路監(jiān)控系統(tǒng)是我國第一條設施比 較完備的監(jiān)控系統(tǒng) 而合寧高速公路交通管理系統(tǒng)是我國第一套管理區(qū)間 較長 功能比較齊全 設備配制比較完整的國產(chǎn)化的大型電子系統(tǒng)工程 寧滬高速公路交通管理系統(tǒng)則是具有智能交通系統(tǒng) a t m s 某些基本功能 的系統(tǒng) 它的實施標志著我國交通管理水平邁上了一個新臺階 該系統(tǒng)采 用三級管理方式 設一個中心 五個分中心 各分中心下轄若干收費站和 其它有關設施 其具有監(jiān)控范圍大 誘導信息量大 系統(tǒng)管理程度高等特 點 寧滬高速公路交通管理系統(tǒng)的核心仍然是交通控制中心 即監(jiān)控中心 與分中心 寧滬高速公路管理系統(tǒng)分中心計算機能夠從本區(qū)段的外場設備 及有關系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)及信息 并以圖形顯示 由軟件形成的控制模型經(jīng)操 作員確認后下發(fā)到外場終端 操作員可在控制臺操作監(jiān)控系統(tǒng) 監(jiān)控分中 心將本區(qū)段的信息上傳至監(jiān)控中心并從監(jiān)控中心接受指令 1 3 2 存在的主要問題 我國在高速公路交通管理系統(tǒng)的建設上雖然取得了 些成績 但也存 在一些問題 主要有 1 3 2 1 已建成的一些通信 監(jiān)控 收費系統(tǒng)在功能上對高速公路的交 通還構(gòu)不成強有力的支持 因此 需要在此基礎上建立更完善的高速公 路交通管理系統(tǒng) 1 3 2 2 理論與實踐結(jié)合較差 也就是交通控制理論不能較好地應用于 高速公路交通管理系統(tǒng) 是高速公路交通管理系統(tǒng)僅僅是一個信息系統(tǒng) 缺乏整體的調(diào)節(jié) 控制和決策支持能力 西南交通大學碩士研究生學位論文第9 耍 1 3 2 3 對交通控制理論的研究還需要進一步深入 應把匝道控制 主 線控制 收費控制等方法結(jié)合起來 并加強對交通流理論的研究 1 3 2 4 對于計算機新技術(shù)的應用還不夠 如多媒體技術(shù) 網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫 技術(shù) 分布式操作系統(tǒng)技術(shù) 決策支持系統(tǒng)技術(shù) 專家系統(tǒng)技術(shù)和數(shù)據(jù)倉 庫技術(shù)等 1 4 論文主要研究內(nèi)容 1 4 1系統(tǒng)目標定位及概念設計 本部分內(nèi)容首先對系統(tǒng)的目標進行了界定 并闡述了界定系統(tǒng)目標的 依據(jù)及實現(xiàn)目標的技術(shù)組合分類 然后對系統(tǒng)的功能需求進行了細致的劃 分 并簡述了系統(tǒng)各功能的基本要求 最后 從系統(tǒng)集成的角度對系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)進行了設計 給出了各部分的基本組成和功能需求 1 4 2 系統(tǒng)需求分析 本章依據(jù)前文的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計 按系統(tǒng)的信息流程分別對信息采集 信息傳輸 信息處理 信息提供四個子系統(tǒng)的信息 功能 建設需求進行 了分析 并給出了基本實施方案 對子系統(tǒng)內(nèi)部軟 硬件組成 要求及接 入方式等問題進行了詳細的闡述 1 4 3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理及網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)分析 本部分內(nèi)容首先在描述 梳理系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程的基礎上 對系統(tǒng)的數(shù)據(jù) 特征 系統(tǒng)數(shù)據(jù)組織關系 系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理的目標及措施等與系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理 有關的理論與應用問題分別地進行了分析 闡述 然后 對整個系統(tǒng)的網(wǎng) 絡拓撲結(jié)構(gòu)及設備需求 交通管理控制總中心 交通管理控制中心 交通 管理控制分中心內(nèi)部局域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和需求分別進行了分析 設計 最后 對網(wǎng)絡操作系統(tǒng)及網(wǎng)絡設備的選用提出了建議 1 4 4 交通控制與事件檢測理論及應用 本章首先對高速公路交通模型的建模思想 建模方法及交通模型的分 類作了簡要的介紹 并給出了動態(tài)交通模型的建模過程及模型的結(jié)構(gòu)形 式 接著對交通控制理論及其相關問題進行了詳細的分析 包括 高速公 路控制方法的說明 入口匝道控制的分類 主線控制的目的 模式及方法 等 其中對入口匝道全局集中動態(tài)最優(yōu)控制 分散控制兩種控制理論 模 西南交通大學碩士研究生學位論文第1 0 頁 型 存在的問題及解決思路進行了詳細的研究 然后 提出了基于預測的 高速公路匝道控制理論 并對理論模式及相關的理論與應用問題進行了研 究 最后 分析了高速公路事件檢測系統(tǒng) 并采用面向?qū)ο蟮木幊趟枷?以v i s u mc 為編寫工具 開發(fā)了高速公路事件檢測系統(tǒng)分析軟件 西南交通大學碩士研究生學位論文 第1 1 頁 第2 章系統(tǒng)目標定位與基本概念結(jié)構(gòu) 高速公路交通管理系統(tǒng)的功能需求就是將計算機技術(shù) 圖像圖形處理 技術(shù) 數(shù)據(jù)通信技術(shù) 傳感器技術(shù) 信息技術(shù) 電子控制技術(shù) 自動控制 技術(shù) 運籌學 人工智能等高新技術(shù)有效地綜合運用于交通控制與管理 并使用檢測器 計算機 通信網(wǎng)絡等先進的儀器設備 充分發(fā)揮高速公路 交通設施的機能 使車輛能夠迅速 流暢 安全地運行 促進人 車輛 道路三者之間的和諧 提高系統(tǒng)的工作效率 并改善環(huán)境 可以說 它屬 于i t s 技術(shù)中道路基礎設施智能化的研究層面 在擬定高速公路交通管理系統(tǒng)的基本概念結(jié)構(gòu)之前 有必要先明確系 統(tǒng)的目標 運營特征定位及基本功能 2 1 系統(tǒng)目標及運營特征分析 2 1 1 系統(tǒng)目標分析 由于高速公路交通管理系統(tǒng)屬于i t s 技術(shù)中道路基礎設施智能化的研 究層面 所以其目標也是智能運輸系統(tǒng)應實現(xiàn)目標的基本組成部分 概括 起來有下面幾點 1 根據(jù)高速公路的實時交通流信息 對交通流進行實時疏導 控制 減少交通擁擠 2 自動檢測高速公路上的偶發(fā)性異常事件 交通事故 故障停車等 獲得最大的運行安全 利用事件處理d s s 對突發(fā)事件及時反應并提供必要 的援助 3 以多種方式為使用者提供必要的信息 幫助他們有效地利用高速公 路的各種設旋 為出行提供便利 4 改善交通對環(huán)境的影晌 節(jié)約能源 5 合適地保存重要的交通信息 為交通理淪研究和以后交通規(guī)劃提供 數(shù)據(jù) 西南交通大學碩士研究生學位論文第12 頁 2 1 2 高速公路交通管理系統(tǒng)的運營特征分析 實現(xiàn)上述高速公路交通管理系統(tǒng)目標可用不同的方法 且技術(shù)組合要 素也是不同的 下面三個問題有助于反映高速公路交通管理系統(tǒng)的運營特 征 首先是信息的形式 即所提供的信息是描述性的 預測性的 還是建 議性的 所謂描述性的信息就是對現(xiàn)有交通結(jié)構(gòu)的實時反映 而預測性的 信息是對未來一段時間內(nèi)交通結(jié)構(gòu)的反映 建議性的信息則是為使用者提 供線路引導 高速公路交通管理系統(tǒng)所能提供這三種信息應該是 個相互 協(xié)調(diào)有機體 并達到描述性信息精確 預測性信息準確 建議性信息合理 其次是信息提供的范圍 需要考慮的問題包括信息翻新的時間頻率 空間密度與信息覆蓋范圍 對于描述性信息 因為其具有實時性和空間差 異性等特點 所以要求信息翻新快 空間密度大 而對于預測性和建議性 信息 則要求覆蓋的空間范圍更廣泛 最后是怎樣使用這些信息 有三個控制層供高速公路交通管理系統(tǒng)用 來改善交通狀況 它們分別是總控制 部分控制和最小控制 總控制強制 駕駛員必須遵守 不管駕駛員是否喜歡 必須執(zhí)行 如高速公路入口的匝 道交通調(diào)節(jié) 部分控制試圖積極地影響交通結(jié)構(gòu) 并不強制遵守 如線路 引導 通過給駕駛員提供最佳線路信息 從而改變交通結(jié)構(gòu) 引導車輛至 不擁擠的路線上 當然 全由駕駛員決定是否按照引導行事 最小控制是 給車輛提供適時信息 而不給駕駛員規(guī)定具體的線路 全靠駕駛員自己決 定怎樣使用所給信息 如全面 多種類的交通信息廣播 應該指出 三種 控制并非相互排斥 而是可以在不同水平上進行匹配形成的全面鐿略 2 2 系統(tǒng)功能分析 在劃分高速公路交通管理系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)之前 有必要界定其功能 整個系統(tǒng)的基本功能應為 1 信息提供 系統(tǒng)通過各種信息提供設備向出行者提供信息服務 幫 助出行者計劃行程并選擇合理的行駛速度 減少延誤 2 交通控制 對高速公路進行綜合的控制 根據(jù)實時交通運輸信息 確定車輛在路網(wǎng)上的最佳分配 如在污染嚴重或交通高峰期 可采取提高 西南交通大學碩士研究生學位論文第1 3 頁 通行費等抑制出行的措施 并利用可變信息信號標志 對車輛進行誘導實 現(xiàn)對交通流的動態(tài)分配 3 交通事故管理 該服務可幫助運輸部門和管理人員預測交通或道路 狀況 從而采取相應的預防措施 避免潛在隱患的發(fā)生或使其影響降低至 最小 系統(tǒng)還可迅速檢測事故的產(chǎn)生并立即提出相應的交通控制措施 通 過車載設備 可變情報板或路側(cè)廣播提供管理信息 4 交通環(huán)境污染防治 采用先進的汽車排放測試系統(tǒng)和噪聲測試系統(tǒng) 確定有關的環(huán)保 熱點 在空氣質(zhì)量敏感地區(qū)對進入該地區(qū)的公路入口 加以控制 并將環(huán)境質(zhì)量信息提供給運輸規(guī)劃和營運部門 便于實旌和評 價各種污染處理方案 5 應急管理 應急管理可以提高對交通突發(fā)事件 事故或災害 的報 告和響應能力 改善應急響應資源配置 它包括緊急通告與應急車輛管理 緊急通告可為管理人員提供突發(fā)事件的初步信息 如汽車機械故障 道路 邊坡塌方等 是管理人員迅速確認定位事故或災害 應急管理為警察 消 防和醫(yī)療救護等應急部門服務 幫助救援人員以最快的速度到達事故現(xiàn)場 6 電子收費 電子收費是為了提高收費站的通行能力 使駕駛?cè)藛T不 用現(xiàn)金進行自動付帳 同時 通過收費站可以收集大量交通數(shù)據(jù)并提供給 交通控制中心 7 提高養(yǎng)護操作效率 為保持安全 通暢 舒適的道路行車環(huán)境 提 高服務水平 系統(tǒng)可對路面狀況作出正確判斷并對相應的養(yǎng)護作業(yè)提供工 作計劃和實施方案 在發(fā)生災害時系統(tǒng)收集相關信息并指導相應的恢復工 作 8 特種車輛通行管理服務 特種車輛的管理用來保障路面結(jié)構(gòu)正常使 用 避免事故發(fā)生 系統(tǒng)通過特種車輛通行許可的申請服務 可通行路段 及路徑的提供服務 特種車輛的自動稱重服務 加快通行許可的確認過程 2 3 系統(tǒng)基本概念結(jié)構(gòu) 將高速公路交通管理系統(tǒng)按信息流程劃分 其可分為信息采集系統(tǒng) 信息傳輸系統(tǒng) 信息處理系統(tǒng) 信息提供系統(tǒng)四個子系統(tǒng) 各子系統(tǒng)間的 相互關系及其主要組成部分如圖2 1 所示 西南奎墮查蘭墮主墮塞竺蘭堡鯊窒蔓堅 墨一 磊 r 麗磊i 1 圈2 一l 高速公路交通管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 詹 怎 必 理 泵 紛 若將高速公路交通管理系統(tǒng)按管理層次進行劃分可將其分為中央管理 控制室和系統(tǒng)外場設施兩部分 中央管理控制室按等級又可分為交通管理 控制總中心 交通管理控制中心和交通管理控制分中心 如圖2 2 所示 冒圈冒圃 西南交夔查蘭墮主墮窒竺蘭垡鯊塞翌堡 墨一 一 圖2 2 高速公路交通管理系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu) 交通管理控制分中心 中心 總中心主要業(yè)務如下 1 交通管理控制分中心 1 通過信息傳輸系統(tǒng)匯集 顯示各種外場設施傳送來的各種 交通量 氣象 事故及控制等 數(shù)據(jù)a 2 監(jiān)視高速公路的視頻監(jiān)視圖像 一 西南交通大學碩士研究生學位論文第16 頁 3 接聽緊急電話 4 將上述數(shù)據(jù) 圖像等信息上傳交通管理控制中心 5 根據(jù)各類信息判斷交通現(xiàn)況 預測發(fā)展趨勢 制定實時控制方案 6 對各外場設施進行控制 7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計 查詢 存儲 備份 圖像存儲 制作 打印各類報表 8 對控制方案做出可信服的評價 提供方案改進的依據(jù) 9 執(zhí)行交通管理控制中心下達的指令 2 交通管理控制中心 1 執(zhí)行交通管理控制總中心下達的指令 2 通過信息傳輸系統(tǒng)匯集并顯示各交通管理控制分中心傳送來的各種數(shù) 據(jù)并上傳交通管理控制總中心 3 切換監(jiān)視管轄路段的視頻監(jiān)視圖像 4 根據(jù)各交通管理控制分中心提供的各類信息制定控制方案 5 對各交通管理控制分中心進行協(xié)調(diào)控制 6 收回或返還交通管理控制分中心對外場設備的控制權(quán) 7 完成工作數(shù)據(jù)的備份 統(tǒng)計 制作 打印各類報表 8 定期對控制方案做評價 提出改進意見 3 交通管理控制總中心 1 通過信息傳輸系統(tǒng)匯集并顯示各交通管理控制中心傳送來的各種數(shù) 據(jù) 2 切換監(jiān)視高速公路的視頻監(jiān)視圖像 3 根據(jù)各交通管理控制中心提供的各類信息制定控制方案 4 對各交通管理控制中心進行協(xié)調(diào)控制 5 下達調(diào)度指揮命令 6 發(fā)布信息 7 完成工作數(shù)據(jù)的備份 統(tǒng)計 制作 打印各類報表 8 定期對控制方案做評價 提出改進方案 西南交通大學碩士研究生學位論文第17 頁 就具體的高速公路交通管理系統(tǒng)而言 視系統(tǒng)的大小可采用兩級 三 級或四級管理層次 一般來說 里程短 收費站數(shù)量少的高速公路采用外 場設施 包括收費站 通信站 和交通管理控制中心兩級管理 里程較長 收費站數(shù)量多的高速公路采用外場設施 交通管理控制分中心和交通管理 控制中心三級管理 而涉及兩條及兩條以上高速公路網(wǎng)則用外場設旖 交 通管理控制分中心 交通管理控制中心和交通管理控制總中心四級管理 西南奎墮查蘭堡圭塑窒竺堂篁鯊壅 差 棗一 一 第3 章系統(tǒng)需求分析 3 1 信息采集系統(tǒng)的需求分析 在高速公路交通管理系統(tǒng)中用來獲取信息的一切手段和設備都屬于信 息采集子系統(tǒng)的范疇 需采集的信息可分為交通信息 氣象信息 道路環(huán) 境信息和異常事件信息 其中包括數(shù)據(jù)信息 語音信息和圖像信息等不同 的形式 3 1 1信息采集系統(tǒng)的信息需求 1 交通信息 主要包括 1 交通量 z 車輛速度 3 交通密度 4 車輛占有率 5 車頭時距 6 匝道排隊長度 7 車型判別 8 車重 2 氣象信息 主要包括 1 能見度 2 冰凍狀況 3 風力 4 風向 5 雨量 6 路面積雪 3 道路環(huán)境信息 1 路面狀況 2 噪聲 3 隧道內(nèi)外亮度 4 空氣質(zhì)量 4 異常事件信息 主要包括 主要包括 西南交通大學碩士研究生學位論文 第19 頁 1 交通事故 2 車輛拋錨 3 物品散落 4 道路施工現(xiàn)場 3 1 2 信息采集系統(tǒng)的建設需求 為了完成信息采集的功能 信息采集子系統(tǒng)需要以下設備支撐 1 車輛檢測器 車輛檢測器主要由于測定交通量 車道占有率 車 速等交通參數(shù) 為信息處理 交通控制與管理提供依據(jù) 其主要設置在高 速公路的主線出入口 匝道出入口和主線及匝道上 間隔根據(jù)道路的重要 程度及交通量來選擇 一般為5 0 0 2 0 0 0 米左右 常用的車輛檢測器有環(huán) 行線圈檢測器 磁性檢測器 微波檢測器 超聲波檢測器 雷達檢測器 等 其組成及工作原理可參見有關參考書 這里就不在贅述 2 氣象檢測器 氣象檢測器主要用來觀測霧和冰凍 也用來測量路 表溫度 風力 風向 雨量 路面積雪情況等 其中用來測量溫度 風 速 風力 降雨量等參數(shù)的檢測器與常規(guī)氣象站所用的設備相同 而為了 測量霧和冰凍 還需增加能見度檢測器和路面冰凍檢測器 1 3 環(huán)境檢測器 環(huán)境檢測器主要有噪聲檢測器 隧道光亮度檢測 器 一氧化碳檢測器 噪聲檢測器主要設置在市區(qū)內(nèi)對噪聲敏感地區(qū)的噪 聲進行j 鑫控 隧道光亮度檢測器一般成對地設置在隧道口內(nèi)外 洞外的一 臺測量隧道入口處的亮度 另一臺測量隧道內(nèi)引入段的亮度 其亮度檢測 值均送入控制器 轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號上傳監(jiān)控管理中心 中心計算機據(jù)此參 數(shù)調(diào)節(jié)隧道內(nèi)照明燈具 使其亮度合適 既節(jié)省能源 又使駕駛員的眼睛 適應亮度的變化 以免因此引發(fā)交通事故 一氧化碳檢測器可快速 準 確 連續(xù)地自動測定給定的 氧化碳濃度 同時將檢測結(jié)果以數(shù)字形式顯 示出來 量程一般取o 3 0 0 p p m 目前使用的一氧化碳檢測器主要有電化 學檢測和紅外線檢測兩種類型 4 視頻監(jiān)測系統(tǒng) 視頻監(jiān)測系統(tǒng)由攝像機 監(jiān)視器 視頻切換器 圖像處理設備等部分組成 并用網(wǎng)絡連接起來 交通管理控制中心可對監(jiān) 視畫面任意切換 視頻監(jiān)測系統(tǒng)的攝像機通常安裝在高速公路的一些關鍵 西南交通大學碩士研究生學位論文 第2 0 頁 路段和事故易發(fā)地段 用來監(jiān)視這些區(qū)段的交通狀況 根據(jù)經(jīng)驗 高速公 路上立交區(qū)段 大橋 長大隧道都是比較關鍵的地區(qū) 圖像處理系統(tǒng)通過密集安裝電子攝像機采集視頻圖像來獲取交通參 數(shù) 其具有一次可檢測多個交通參數(shù) 檢測范圍較大 拆裝使用靈活等優(yōu) 點 但也存在檢測精度受天氣 檢測區(qū)域周圍亮度影響等缺點 5 緊急電話 緊急電話主要用于交通事故或車輛故障時 司乘人員 可利用緊急電話迅速與交通管理控制中心取得聯(lián)系 請求指示或求援 緊急電話系統(tǒng)由緊急電話主機 傳輸線路和路側(cè)緊急電話組成 緊急 電話主機設在分中心 能及時顯示路側(cè)緊急電話的呼叫信息 排隊呼叫時 按先到先處理原則進行 也可以將其中任意兩個呼叫同時處理 可錄音 可與公用業(yè)務電話網(wǎng)相連 使用者按下路側(cè)緊急電話上的按鈕后能自動向 交通管理中心發(fā)出呼叫 并傳送呼叫分機信息 與緊急電話控制臺建立雙 工通話并能接受主機發(fā)出的各種呼叫和檢測指令 路側(cè)緊急電話主副機一 般采用太陽能供電 應具有良好的雷電防護性能和環(huán)境適應性能 6 電子收費系統(tǒng) 電子收費系統(tǒng)可以看作高速公路交通管理系統(tǒng)的 特殊形式 它不但能完成收費功能 還為管理系統(tǒng)提供汽車類型 時間以 及收費點處汽車位置等數(shù)據(jù) 由于收費站之間的位置與里程是已知的 站間車輛的正常通行時間可 立即計算出來 這些數(shù)據(jù)可以用于監(jiān)視公路上的交通流和幫助事故的探 測 所以帶電子標簽的汽車可以用作該公路的交通探測器 同時 還可調(diào) 整運價 關閉收費入口等措施影響人們對出行時間 路線及方式的選擇 3 2 信息傳輸系統(tǒng)的需求分析 在各中央管理控制室 交通管理控制總中心 交通管理控制中心 交 通管理控制分中心 之間和各中央控制室與系統(tǒng)外場設施 信息采集 信 息提供系統(tǒng) 之間 需要借助信息傳輸系統(tǒng)進行聯(lián)系 為了確保系統(tǒng)內(nèi)部 數(shù)據(jù) 語音 圖像信息準確 及時 不間斷地傳輸 以滿足運營管理的需 求 通常需要建立高速公路內(nèi)部信息傳輸專用網(wǎng) 西南交通大學碩士研究生學位論文 第2 1 頁 3 2 1信息傳輸系統(tǒng)的功能需求 信息傳輸系統(tǒng)的功能需求主要包括綜合業(yè)務交換 通信傳輸 移動通 信三個組成部分 1 綜合業(yè)務交換 綜合業(yè)務交換主要支持緊急電話 調(diào)度電話 業(yè) 務電話和其它非話業(yè)務的信息交換 其核心設備是專用程控用戶交換機及 外圍設備 其中心任務是對網(wǎng)內(nèi)用戶開放數(shù)據(jù) 圖像 傳真 文本等非語 音交換業(yè)務及話務交換 允許網(wǎng)內(nèi)用戶訪問公用數(shù)據(jù)網(wǎng) 網(wǎng)內(nèi)有線用戶與 本系統(tǒng)無線網(wǎng)的雙向自動接續(xù) 2 通信傳輸 通信傳輸?shù)幕救蝿站褪潜ＷC 信息流 在特定的傳媒 中暢通 做到快速 及時 準確 高速公路交通管理系統(tǒng)通信傳輸中 通 常混合使用電纜 數(shù)字光纖 數(shù)字微波三種手段 3 移動通信 移動通信覆蓋的范圍包括無線通信系統(tǒng) 無線尋呼系 統(tǒng) 無繩電話系統(tǒng)等非常廣泛集群無線系統(tǒng) 移動通信特別適宜于路政管 理 交通安全管理 道路養(yǎng)護 收費稽查 緊急救援等場合 3 2 2 信息傳輸系統(tǒng)的傳輸信息需求 3 2 2 1 數(shù)據(jù)傳輸需求 1 按數(shù)據(jù)發(fā)送和接收者的管理層次 可將需信息傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù) 分為以下幾類 1 收費站 高速公路進 出口 交通管理控制分中心 交通管理控 制總中心 2 信息采集外場設施 交通管理控制分中心 3 交通管理控制分中心 信息提供設備 4 交通管理控制分中心 交通管理控制中心 5 交通管理控制中心 交通管理控制總中心 2 按數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l率 可將需信息傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分為經(jīng)常性和 非經(jīng)常性傳輸數(shù)據(jù) 經(jīng)常性傳輸數(shù)據(jù)分為以下三類 1 收費站向交通管理控制總中心傳輸?shù)某鋈肟谑召M車道搜集的每輛車的 收費信息及其車型 時間以及收費點處汽車位置等數(shù)據(jù) 西南交通大學碩士研究生學位論文第2 2 頁 2 信息采集系統(tǒng)外場設備向交通管理控制分中心傳輸?shù)慕煌?氣候及設 備狀況等信息 交通管理控制分中心給信息提供系統(tǒng)發(fā)出的指令和控制信 息 3 交通管理控制分中心 交通管理控制中心與交通管理控制總中心之間 為保證數(shù)據(jù)完整性和實現(xiàn)其它功能而相互傳輸?shù)拇笈繑?shù)據(jù) 非經(jīng)常性傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分為二部分 1 收費系統(tǒng)從總中心 中心 分中心 收費站逐級下傳的系統(tǒng)運行參 數(shù) 如時鐘 費率表 人員名單 黑名單等 2 通信系統(tǒng)內(nèi)部需傳輸?shù)南到y(tǒng)參數(shù) 包括時間同步信息等 3 2 2 2 話音傳輸需求 高速公路交通管理系統(tǒng)的話音傳輸主要有兩個 部分 1 高速公路各管理機構(gòu) 從交通管理控制總中心 中心 分中心到收 費站的業(yè)務電話通信需求 業(yè)務電話的使用方式應同普通電話相同或類 似 話音清晰可辨 沒有明顯延遲 2 高速公路沿線緊急電話通信需求 3 2 2 3 視頻圖像傳輸需求 經(jīng)信息傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)膱D像應清晰 平 滑 不能存在明顯的延遲 拖動和抖動 多個終端點看同一路監(jiān)控圖像 時 不會相互干擾 需信息傳輸系統(tǒng)提供視頻圖像傳輸通路的主要有以下 幾部分 1 交通管理控制分中心切換監(jiān)視所轄收費站的廣場 車道 收費亭和 收費站的視頻監(jiān)視圖像及切換監(jiān)視在道路沿線布設的視頻監(jiān)測系統(tǒng)攝像機 的圖像 2 交通管理控制中心切換監(jiān)視所轄交通管理控制分中心的視頻監(jiān)視圖 像及收費站的廣場 車道 收費亭 收費站的視頻監(jiān)視圖像和道路交通視 頻監(jiān)測系統(tǒng)攝像機圖像 3 交通管理控制總中心切換監(jiān)視交通管理控制分中心 中心的視頻監(jiān) 視圖像及收費站的廣場 車道 收費事 收費站的視頻監(jiān)視圖像和道路交 通視頻監(jiān)測系統(tǒng)攝像機圖像 西南交通大學碩士研究生學位論文 第2 3 頁 3 2 2 4多媒體業(yè)務傳輸需求 信息傳輸系統(tǒng)要考慮為各種網(wǎng)絡服務 會議電視 電子郵件 啊等 提供傳輸通道 3 2 2 5 管理需求 網(wǎng)絡管理應包括以下內(nèi)容 1 全網(wǎng)的網(wǎng)絡配置管理 2 故障監(jiān)控管理和處理 3 網(wǎng)絡性能監(jiān)控 4 記費管理和安全管理 5 實時顯示全網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu) 電路的連接情況及網(wǎng)路的運行情況 3 2 3 信息傳輸系統(tǒng)的建設需求 為了實時地完成信息傳輸任務 信息傳輸系統(tǒng)一般應需要以下系統(tǒng)設 備為依托 1 光纖傳輸系統(tǒng) 光纖傳輸系統(tǒng)為高速公路沿線設施 如程控交換 機 業(yè)務電話之間的話務通信 以及交通管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù) 圖像等非話業(yè) 務 提供傳輸通道 針對高速公路的實際情況 一般采用具有較高的性能 價格比環(huán)形保護方式 以提高整個骨干網(wǎng)絡的可靠性 由于s d h 同步數(shù) 字序列 能自由選擇路由 有統(tǒng)一的網(wǎng)絡接口 可兼容p d h 等現(xiàn)存的數(shù)字 體系 高速公路一般采用s d h 傳輸方式 在信息傳輸總中心 中心 分中 心一般應配置s d h 分插復用器a d m 如 s t m 一1 6 s t m 一4 s t m 一1 通過 該a d m 與骨干光纖傳輸系統(tǒng)連接 通信總中心a d m 下聯(lián)幾個光纖接口 6 2 2 m b p s 或1 5 5 m b p s 連接a t m 交換機等 同時下聯(lián)多個用于連接程 控交換機等設備的接1 3 2 m b p s 光纖傳輸系統(tǒng)的光收發(fā)器模塊 e t h e r n e t 網(wǎng)絡模塊 數(shù)據(jù)接口模塊 音頻接口模塊等設備可采用市場現(xiàn) 有產(chǎn)品 2 程控數(shù)字交換系統(tǒng) 每個信息傳輸總中心 信息傳輸中一t l 都應配 置一臺程控數(shù)字交換機 信息傳輸分中心應配置遠端交換模塊 r s m 通 信站可不配置程控交換設備 而是通過通信站中的光纖接入設備o n u 光 網(wǎng)絡單元 提供的語音端口直接連接電話 o n u 語音端口的數(shù)量根據(jù)通信 站的規(guī)模和實際需要來選擇 通信站的電話通過信息傳輸分中心的接入設 備和遠端交換模塊r s m 實現(xiàn)與其它通信站 信息傳輸分中心 中心以及總 西南交通大掌碩士研究生學位論文 第2 4 頁 中心的業(yè)務電話連接 信息傳輸總中心 信息傳輸中心的程控數(shù)字交換機 可采用中繼方式接入電信公用電話交換網(wǎng) 市話公網(wǎng)的連接根據(jù)電信部門 的所能提供的方式 可以采用數(shù)字中繼的方式 也可以采用模擬環(huán)路中繼 方式 提供市話 長話和國際長話業(yè)務 信息傳輸總中心應設置一套計費 系統(tǒng) 通過計費軟件來實現(xiàn)信息傳輸總中心與公網(wǎng) 總中心到各個中心 分中心所在地的公網(wǎng)電話計費 專網(wǎng)內(nèi)部用戶之間呼叫一律不計費 出局 呼叫進入市話網(wǎng)則按當?shù)仉娦挪块T規(guī)定方式進行收費 3 緊急電話傳輸系統(tǒng) 緊急電話傳輸可分為有線傳輸和無線傳輸 有線傳輸有三種方式 即通過公共電話網(wǎng)進行連接 通過電纜以總線方式 連接和通過