城市快速路智能交通通信系統(tǒng)

熊啟鵬，張 杰

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 20092）

0 前言

城市快速路智能交通系統(tǒng)是將先進(jìn)的信息采集技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)等綜合應(yīng)用于城市快速路網(wǎng)，從而提高道路交通管理、控制和服務(wù)水平，建立一種安全、高效及舒適的道路交通運(yùn)輸系統(tǒng)。城市快速路智能交通通信系統(tǒng)是城市快速路智能交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)支撐平臺(tái)，負(fù)責(zé)智能交通系統(tǒng)的信息傳輸和交換，是智能交通系統(tǒng)建設(shè)成功與否的關(guān)鍵因素之一。

城市快速路智能交通通信系統(tǒng)主要內(nèi)容通常包括：通信管道、通信設(shè)備（光端機(jī)、以太網(wǎng)交換機(jī)等）和通信介質(zhì)（光纜、電纜等），下面分別介紹。

1 通信管道設(shè)計(jì)

1.1 通信管道設(shè)計(jì)原則

（1）滿(mǎn)足交警、公安等管理部門(mén)基本需求；

（2）結(jié)合道路建設(shè)進(jìn)行敷設(shè)，以暗埋為主；

（3）管道容量適度超前，因管道敷設(shè)須配合道路建設(shè)進(jìn)行，因此擴(kuò)容成本很高，所以在敷設(shè)管道時(shí)應(yīng)預(yù)留有一定的余量；

（4）結(jié)合供電箱變、電信等通信公司通信點(diǎn)設(shè)置高架橋梁引下點(diǎn)；

（5）路網(wǎng)管道需具有系統(tǒng)性。

1.2 通信管道材料選擇

通信管道常用材料有：PE管、PVC管、硅芯管、鋼管等，下面分別介紹各類(lèi)管材的優(yōu)、缺點(diǎn)：

（1）PE管內(nèi)壁光滑、拉伸性好、柔韌性好、耐低溫、便于施工。

（2）PVC管優(yōu)點(diǎn)是重量輕、耐腐蝕、價(jià)格便宜、密封性好；缺點(diǎn)是彈性小、易碎裂，進(jìn)行防撞墻混凝土振搗時(shí)，混凝土漿液容易沿破碎處灌進(jìn)PVC管內(nèi)，造成管道阻塞，后期無(wú)法進(jìn)行光纜穿線(xiàn)。

（3）硅芯管內(nèi)壁覆蓋一層硅質(zhì)潤(rùn)滑劑，摩擦系數(shù)小，適合長(zhǎng)距離光纜敷設(shè)，一般多用在高速公路，用來(lái)保護(hù)光纜，可進(jìn)行吹氣法施工，提高施工進(jìn)度。

（4）鋼管抗壓強(qiáng)度高，但易腐蝕，成本較高，一般用于橫穿道路。

根據(jù)以上分析，城市快速路縱向管道一般采用PE管，橫穿管道一般采用鋼管。

1.3 通信管道設(shè)計(jì)

城市快速路智能交通縱向管道一般敷設(shè)在兩側(cè)防撞墻內(nèi)，每隔一定距離設(shè)置橫穿管，管道接續(xù)可利用照明接線(xiàn)箱，僅在設(shè)置監(jiān)控設(shè)備增設(shè)接線(xiàn)箱。縱向管道全線(xiàn)貫通，在標(biāo)段起終點(diǎn)處設(shè)置接線(xiàn)箱用于相鄰標(biāo)段監(jiān)控管道的接入。橫穿管一般每500 m左右設(shè)置一道，敷設(shè)于橋梁鋪裝層底部。受防撞墻內(nèi)鋼筋間距限制，防撞墻內(nèi)縱向管道一般選用2或3根φ75 mm左右管道（見(jiàn)圖1）。考慮到橋面鋪裝層厚度及車(chē)輛負(fù)荷，橫穿管一般選用4根SCφ32 mm左右鍍鋅鋼管。橋梁段管道與地面管道溝通采用引上管道或橋架方式，管材一般選用3根φ75 mm左右管道或相當(dāng)于3根φ75 mm管道容量的橋架。

圖1 橋梁段縱向管道

地面縱向管道根據(jù)交警、公安等管理部門(mén)需求，一般敷設(shè)2或3根φ75 mm左右管道，敷設(shè)在分隔帶或人行道下，埋深不小于0.7 m，每50 m左右設(shè)置接續(xù)手井，與其他地下管線(xiàn)及建筑物間最小凈距見(jiàn)表1。

表1 智能交通地面道路通信管道與其他地下管線(xiàn)及建筑物間最小凈距表

根據(jù)交通組織，在地面交叉路口敷設(shè)6根/4根SCφ100 mm鋼管。過(guò)路鋼管管頂距地面不小于0.6 m。在分隔帶及人行道設(shè)置接線(xiàn)井。

1.4 通信管道施工要求

PE管道必須光滑、平整，無(wú)砂眼、氣泡和下陷痕跡。管內(nèi)應(yīng)預(yù)穿好敷纜用的鐵絲，鐵絲伸出兩端管口500 mm，管口應(yīng)用麻布、棉紗或木塞封堵嚴(yán)密，以防泥沙進(jìn)入管內(nèi)。

鋼管表面熱鍍鋅處理。鋼管的內(nèi)外表面鍍鋅層應(yīng)完整，不允許有未鍍上鋅的黑斑和氣泡存在。鋼管鍍鋅后表面可進(jìn)行鈍化處理。

鋼管進(jìn)入手井時(shí)應(yīng)將管口切成與孔壁同一平面，鋼管應(yīng)縮入井壁一定距離并用水泥砂漿將管口抹成圓楞。

鋼管管道彎曲半徑不小于管徑6倍，管內(nèi)應(yīng)預(yù)穿好敷纜用的鐵絲，鐵絲伸出兩端管口500 mm，管口應(yīng)用麻布、棉紗或木塞封堵嚴(yán)密，以防泥沙進(jìn)入管內(nèi)。

2 通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

（1）滿(mǎn)足現(xiàn)階段通信需求，預(yù)留適量通信接口；

（2）模塊化結(jié)構(gòu)，方便未來(lái)通信擴(kuò)容；

（3）與交警、公安等管理部門(mén)既有系統(tǒng)兼容；

（4）“光進(jìn)銅退”，盡量使用光纜通信。

2.2 通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)及其接入特點(diǎn)

城市快速路通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)可歸納為視頻圖像、數(shù)據(jù)兩大類(lèi)。視頻圖像主要是視頻監(jiān)控子系統(tǒng)產(chǎn)生的視頻信息，要求對(duì)視頻圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，且數(shù)據(jù)量大，通信系統(tǒng)傳輸壓力較大。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)主要是信息誘導(dǎo)發(fā)布子系統(tǒng)、交通信號(hào)控制子系統(tǒng)、違法取證子系統(tǒng)、交通參數(shù)檢測(cè)子系統(tǒng)、入口匝道控制子系統(tǒng)等產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)信息量相對(duì)較小。

2.3 通信系統(tǒng)組網(wǎng)分析

高速公路通信網(wǎng)的應(yīng)用技術(shù)主要有SDH、ATM及以太網(wǎng)技術(shù)，而城市快速路通信系統(tǒng)主要是通過(guò)光端機(jī)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行視頻和數(shù)據(jù)的傳輸。其中，光端機(jī)分為視頻光端機(jī)、數(shù)據(jù)光端機(jī)及視頻數(shù)據(jù)復(fù)用光端機(jī)。

以太網(wǎng)交換機(jī)常用的有百兆以太網(wǎng)交換機(jī)和千兆以太交換機(jī)。如選用以太網(wǎng)進(jìn)行信息傳輸，因以太環(huán)網(wǎng)具有實(shí)時(shí)性、可維護(hù)性及可靠性等優(yōu)點(diǎn)，工程應(yīng)用中多是將以太網(wǎng)交換機(jī)通過(guò)光纖連接成環(huán)，組成以太環(huán)網(wǎng)。

視頻信息可以通過(guò)視頻光端機(jī)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信息傳輸，也可以通過(guò)以太環(huán)網(wǎng)進(jìn)行視頻信息傳輸，見(jiàn)圖2、圖5。

圖2 視頻信息點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸結(jié)構(gòu)圖

同樣，數(shù)據(jù)信息也可以通過(guò)數(shù)據(jù)光端機(jī)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信息傳輸，或通過(guò)以太環(huán)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳輸，見(jiàn)圖3、圖5。

圖3 數(shù)據(jù)信息點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸結(jié)構(gòu)圖

在視頻信息量較小的情況下，視頻信息可以和數(shù)據(jù)信息一起傳輸，組成視頻數(shù)據(jù)復(fù)用通信網(wǎng)絡(luò)，見(jiàn)圖4、圖5。

圖4 視頻數(shù)據(jù)信息復(fù)用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸結(jié)構(gòu)圖

圖5 視頻數(shù)據(jù)信息復(fù)用以太環(huán)網(wǎng)傳輸結(jié)構(gòu)圖

2.4 通信光纜施工要求

（1）光纜的機(jī)械性能應(yīng)能經(jīng)受拉伸、壓扁、沖擊、反復(fù)彎曲、扭轉(zhuǎn)、曲繞、掛鉤等項(xiàng)檢驗(yàn)；

（2）光纜應(yīng)具有防潮、防水、防鼠咬、防腐蝕、防雷等保護(hù)措施；

（3）光纜敷設(shè)彎曲半徑不應(yīng)小于光纜外徑的20倍；

（4）光纜敷設(shè)最大拉力不應(yīng)超過(guò)1500 N，且拉力應(yīng)作用在光纜加強(qiáng)芯上。

3 結(jié)論

城市快速路智能交通系統(tǒng)在我國(guó)處于起步階段，但在提高道路使用率、保障交通安全、緩解交通擁堵、減少空氣污染等方面的顯著效果已經(jīng)得到廣泛的認(rèn)可，包括北京、上海等各大城市都投入大量資金進(jìn)行建設(shè)，是解決城市交通擁堵等問(wèn)題行之有效的手段，也是世界交通運(yùn)輸領(lǐng)域研究的前沿課題。

城市快速路智能交通通信系統(tǒng)是城市快速路智能交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)支撐平臺(tái)，負(fù)責(zé)智能交通系統(tǒng)的信息傳輸和交換，是智能交通系統(tǒng)建設(shè)成功與否的關(guān)鍵因素之一。伴隨著科技的進(jìn)步，城市快速路智能交通系統(tǒng)及其通信系統(tǒng)也將不斷進(jìn)行技術(shù)革新，并為城鎮(zhèn)居民交通出行狀況的改善提供更強(qiáng)有力的支撐。

[1]GB 50373-2006，通信管道與通道工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]王煒，過(guò)秀成.交通工程學(xué)[M].南京：東南大學(xué)出版社，2000.