高速公路機電系統結構與功能分析

【摘 要】高速公路機電系統是發揮道路設施交通功能的主要輔助管理系統，是對高速公路實施現代化管理的主要工具。本文分析了機電系統的結構與功能，并對高速公路機電系統各子系統的結構、功能進行了比較深入的探討。

【關鍵詞】高速公路；機電系統；結構；功能

1. 引言

高速公路機電系統是發揮道路設施交通功能的主要輔助管理系統，是對高速公路實施現代化管理的主要工具。高速公路機電系統主要由高速公路監控、收費、通信、照明、供配電和隧道安全運行保障等子系統構成。各子系統之間與系統內部由通信網聯系。

2. 高速公路監控系統

2.1 高速公路監控系統，是采用現代化的手段對全線交通流量、交通狀況、環境氣象、設施運行狀態進行檢測，按照一系列智能控制規則和策略產生控制方案及控制手段，調整道路交通流的狀態，進而實現控制交通流量、改善交通環境、減少交通事故，達到安全、舒適、快捷的運輸目的。

為實現這一目的，監控系統必須具備最基本的三個功能：（1）采集交通流數據，判斷交通狀態：（2）根據交通狀態，實施控制策略，決定控制參數；（3）執行控制策略，將控制參數作用于交通流。

2.2 根據高速公路監控系統的功能要求和設備特點，監控系統可分為如下功能子系統：

（1）信息采集子系統：該系統的功能是獲取交通信息原始數據，通過視頻車輛檢測器、超聲波檢測器、紅外檢測器、檢測線圈、通信設備等形成的交通量采集子系統，獲得各段道路的交通量數據。

（2）交通控制子系統。

交通控制子系統包括：交通控制目標、交通控制方法、交通控制參數。控制參數以一定的控制形式作用于交通流。根據控制形式的不同，控制方法可以分為匝道控制和主線控制兩大類，而匝道控制又可以分為：入口匝道定時調節控制、入口匝道整體定時控制、入口匝道交通感應控制、入口匝道匯合控制。

（3）交通誘導信息顯示子系統。

交通誘導子系統包括可變限速誘導系統，依靠埋設在道路兩側或中間的可變限速標志，進行整條道路的車速優化處理，使車輛以均勻的密度分布在高速公路上；可變情報板系統則提供更為具體的誘導信息，向車輛提供準確的交通狀態和警告、指揮信息。顯示子系統包括控制中心通過電視墻或者大屏幕投影再現重要地段的攝像機和視頻傳輸設備獲取的視頻實時數據，和能見度、溫度、濕度、風向、風速、雨雪等視頻數據，并根據需要可對視頻數據進行抓拍記錄；通過設在路邊的緊急電話獲取緊急救援信號。

（4）中央控制設施子系統。

中央控制設施子系統的主要組成設備有：計算機及其外部設備、大屏幕圖形顯示板、控制臺、電話總機臺、不停電電源UPS設備等。

（5）計算機網絡子系統。

計算機網絡子系統將其他子系統通過計算機網絡連接為一個整體，使之真正成為一個功能強大的有機系統。計算機網絡系統包括：計算機設備、網絡連接設備、計算機操作系統、數據庫系統、計算機網絡管理、監控系統應用程序。

3. 高速公路通信系統

高速公路通信系統主要由以下幾部分組成：主干線傳輸、業務電話、指令電話、緊急電話、數據傳輸、圖像傳輸、廣播、通信電源和通信管道。

高速公路通信系統作為高速公路機電系統的支撐系統，在整個高速公路管理中處于非常重要的位置，它主要承擔以下三方面的任務：

3.1 承擔監控系統和收費系統的數據、語音、圖像等各類信息的傳輸任務，使監控系統和收費系統真正成為系統而正常運轉。

3.2 承擔高速公路內部各業務部門和管理部門的業務聯系，如事故增援、道路設備設施的維修等。

3.3 承擔高速公路內部的監控中心、收費中心、業務部門和管理部門與外界的聯系。

4. 高速公路收費系統

收費系統的主要功能包括：收費口交通量統計和車輛分型，按標準收取通行費并發放收據，匯總、整理與收費有關的數據和交通量數據，傳送到收費廣場、收費管理中心、監控中心等各級管理部門的上一級計算機進行處理，編制各類管理報表和進行數據分析，保存重要數據，并根據監控中心發布的命令，對出入高速公路的車輛進行控制和調節。

5. 高速公路配電照明系統

高速公路照明系統一般包括主車道照明、廣場照明和隧道照明三部分。在運輸繁忙、事故多發、重要路段以及隧道中設置主線照明，可以改善夜間與隧道中的行車環境，降低交通事故的發生率；在收費廣場采用高桿照明，可以保證收費車輛的安全交匯和排隊；并且照明系統的設置可以使道路監控攝像機充分發揮夜間監視的作用。

6. 結語

高速公路機電系統是以電子、電氣、控制、通信、機械和交通工程等技術為基礎的綜合性大系統，它主要由監控、通信、收費、配電照明等系統組成。本文重點研究了監控系統的原理、監控過程、各子系統功能與系統間的關系等，并分析了通信、收費、配電照明等系統的結構與功能要求。

參考文獻

［1］ 吳偉國，張平樂，王帆.淺談機電系統建設與高速公路智能化［J］.湖南交通科技，2007，33（4）：142～144.

［2］ 鄒文端.高速公路智能化若干問題的研究［D］.衡陽：南華大學，2006：226～252.

［3］ 楊志偉，羅宇飛.高速公路機電系統管理［M］.北京：機械工業出版社，2004：11～30.