全光路口、E-IoT、Plus+ | 信控路口“化繁为简”技术路线对比

赛文交通网 · 公众号 · · 2024-11-26 16:29

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赵越 | 作者

YGG | 编辑

AI生成 | 头图来源

信号控制系统架构自信号灯诞生以来一直是以能源供给型方式进行连接，电源接到信号控制机，信号控制机对应每一盏信号灯进行单独的电缆线连接，通过导通不同灯色的信号灯电缆控制不同信号灯点亮。随着技术的发展，越来越多的信号机与信号灯连接方式开始出现，本文就现有国内外信号机与信号灯连接的几种不同接线架构进行一些介绍。

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传统信号灯控制架构

传统信号控制系统架构如下，信号机和信号灯依靠单独灯线进行控制，此类方式对信号灯控制电缆的用量比较大，而且在铜价日益飞涨的今天，铜的用量巨大带来的是建设成本的增加，另外对于各地交通管理部门，由于没有统一的标准，线缆的质量和线径也各不相同，由此带来的信号控制系统运行的稳定性的差异也是巨大的。

图1 传统信号系统架构图

在此架构下信号灯接线规则各地不统一，导致现场各类并线、跳线情况时有发生，通道与真实信号灯点亮的状态不能做到一一对应的关系，在相位调整，相位拆分时造成一些不必要的困扰，虽然这是一些非正常现象，但是各地均有不同程度的存在。与此同时，该技术架构下信号故障的诊断由于信号机检测的特性导致仅能对输出端子进行检测，灯组和线缆的故障不能很好的区分，需要维护人员到现场详细排查，维修效率低。

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全光路口架构

全光路口架构如下，全光路口将信号机进行了分拆，通过将信号机拆分为信号控制主机与信号灯驱动板，信号控制主机与OTL连接，信号灯驱动板与ONU、终端机电源等设备整合为全光路口终控机，光路口终控机与信号灯通过单独线缆连接的形式改造，将信号控制系统改变为分布式控制的方式。

图2 全光路口架构图

全光路口的架构对于信号控制系统来说增加了电源的热备，一旦全光路口终控机电源模块出现问题，信号机主机电源还可以提供电力支持，增加了可靠性，同时通过光缆进行数据传输带宽相对比较高能够承接的业务相对多，整合了路口的线缆资源，线缆具有一定的节省空间，但是对于每一个单独控制的设备仍需要单独的控制线缆，对于422、485等通讯模式仍需要单独的信号线缆，另外光缆的安全设计系数相对较低，极易出现问题，一旦通讯出现问题，对于路口侧设备的降级处理就需要更高的处理能力，现有的信号机的降级处理方案适用性就是一个比较大的问题。

对于全光路口的架构来说，设备故障的检测与传统模式相同，不能够明确的区分设备和线缆的故障，另外对于路口终控机的监测相对来说比原有信号控制模式更好，能够及时明确终控机网络不通执行相应的降级控制策略。

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予途交通PLUS+架构

予途交通（原西门子交通）在2020年英国建设了第一个plus+路口，提出了全新的plus+信号控制系统架构，通过改造信号机，采用直流电力总线的方式对信号灯进行连接，每个方向仅用一根电力线就可以进行不同信号灯的控制，同时改变信号机为直流信号机，信号灯采用1瓦特的低功耗信号灯，节省了大量电缆和用电量。

图3 予途PLUS+架构图

予途PLUS+整体架构对于信号控制的改变是相对比较大的，直流信号机在安全性上较现有交流信号机有比较大的优势，另外功耗的降低也是比较大的，国内平均信号灯的功耗在15W左右，电耗的降低带来的一系列的影响都是相对较好的，而且该技术架构还有单独的线缆故障诊断，具备单独的诊断网络，能够针对信号灯、信号机和线缆的故障进行区分。但是国内没有直流信号机的标准而且直流压降带来的灯的功耗的改变和亮度的保证都对国内信号灯厂家提出了更高的要求。与此同时，该技术架构对于电缆的节省也是巨大的，平均每个路口电缆节省75%左右。

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E-IoT数电同传架构

今年4月份厦门展会一种E-IoT数电同传的技术在十几家展台上展出，陡然走红，迅速在交通行业内兴起了一股电力载波技术的热潮，全国十几个地方在今年开始使用这个技术，该技术是依托HPLC技术及IoT技术，在不改动信号机的前提下，增加E-IoT传输主机模组和从机模组，通过两芯电力线进行数据和电力的同事传输。通过主机对信号机所有输出端子进行信号灯状态采集并编码，通过HPLC技术将数据通过电力线发送出去，通过从机进行解码并对每一个信号灯单独控制，通过一根电力线将所有信号灯并联，极大地节省了电缆的使用，同时兼容不同品牌信号机并实现每个信号灯的单独控制。

图4 E-IoT系统架构图

E-IoT技术架构结合了予途PLUS+的优势及部分全光路口的优势，通过HPLC技术实现了数电同传，对信号机的兼容性也是其整体技术的一大亮点，与此同时，该技术路线下信号灯故障检测也更加精准，通过从机对信号灯进行监测，通过主机对信号链路及信号机进行监测，能够全方位的感知到信号控制的每个灯和每根线缆。

该技术架构不仅能够传输信号灯状态，对于结构化数据和控制性数据均可以进行数据传输，数据传输的网络带宽是现在限制该技术路线的一个主要瓶颈，但是随着HPLC技术的不断进步，现在已经开始出现能够媲美光纤的千兆带宽的超宽带电力载波通讯设备，只不过现在该类型的设备整体价格比较高，还不是一个能大面积推广的情况，后续随着技术的不断发展，设备价格进一步降低，电力载波技术一定会在交通管理中发挥更大的作用。

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