高速公路機電系統組成及子系統研究

趙中華

摘 要：高速公路是重要的交通樞紐，在國民經濟發展和社會交流中起著重要的紐帶作用。高速公路交通功能的實現離不開機電系統的支撐，高速公路機電系統是高速公路現代化管理的重要工具。高速公路機電系統由多個子系統組成，每個子系統都融合了現代多學科先進的技術并承擔各自的功能，形成一個綜合管理系統為現代高速公路的運行和管理服務。該文即對高速公路機電系統及其包含的子系統各自的功能和特定進行研究和分析。

關鍵詞：高速公路 機電系統 子系統

中圖分類號：U415 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）06（a）-0021-02

社會經濟的發展，高速公路作為支撐經濟發展的重要交通樞紐，規模不斷擴大，里程不斷增加，是國家交通樞紐的重要支柱。高速公路并不是作為簡單的道路存在，其是由通行道路和交通工程設施兩大部分組成。機電系統是交通工程設施的重要組成部分，高速公路的運行和管理，需要機電系統做以支撐，公路管理部門通過機電系統來實現對高速公路的管理，可以說機電系統是高速公路運行的保障，具有非常重要的作用。

1 高速公路機電系統組成

高速公路交通功能的實現依靠的是機電系統，機電系統的組成融合了多學科現代化的先進設備和技術，包括電子、通信、自動化控制、交通工程、機械設備等多個學科和領域，將多種技術結合起來形成一個完整的交通管理控制系統。高速公路的管理不僅僅包括路政建設、公路養護與維修、公路運營等服務性內容外，還包括收費、信息管理、交通監控等項目，而這些項目的實現都需要機電系統的配合和輔助。

組成高速公路機電系統的各種機電設備數量多、種類多樣，這也就決定了高速公路機電系統具有一定的復雜性。機電系統是一個綜合性的整體系統，由多個子系統組成，每個子系統都有其各自的功能與特點，其中通信系統、監控系統、收費系統為機電系統的主要系統，起著重要的支撐作用，另外，供配電系統、照明系統、防雷系統為輔助系統，為其他系統的運行服務。通信系統是機電系統的基礎，為監控系統、收費系統的數據往來傳輸提供通道，起著重要的橋梁作用。監控系統與收費系統依托計算機網絡技術，配合終端硬件設備組成，具有對高速公路的運行情況進行監測、控制以及收費的功能。

2 機電系統的子系統分析

2.1 通信系統

高速公路具有規模大、覆蓋廣、延伸距離長等特點，在管理上具有一定的難度，因此，高速公路采取沿線點群的分布方式，建立管理中心、分中心、分中心路側監控站和收費場站，實現由點及面的管理。高速公路每天的交通量巨大，每天都會產生大量的數據，包括監控、收費的管理數據和控制指令、視頻信號、多媒體信息、語音信息等，而這些數據都需要通過通信系統來實現及時的交換和傳輸。高速公路通信信息采用多種通信形式包括有線傳輸、無線傳輸、微波移動等。只有多種信息傳輸形式的并行，才能滿足高速公路交通管理中的額信息傳輸要求。

2.2 監控系統

高速公路交通監控主要是對公路上的車流量情況、運行狀態、交通基礎設施情況、交通環境變化等進行監測和控制，實時掌握高速公路的運行情況，為公路的運行和管理提供重要的依據。監控系統包括現場監控站以及設置在各個層級不同規模的監控中心，公路管理人員通過監控系統可以對高速公路的運行情況進行實時、直觀的了解，保證道路暢通和車輛行駛安全，從而實現高效管理。對于高速公路的主要路段和特殊路段，如，橋梁、隧道、匝道連接點等地段實行24 h的連續動態監視。監控獲得的數據和信息通過系統中的監測部分來進行傳輸、分析和存儲，并在監控中心的終端系統顯示出來。監測不僅僅是對交通流的監測，還包括氣象、環境、路面、隧洞照明、災害、大氣狀況等。交警和路政管理人員的巡邏、設備的檢修和維護也在監控的范圍之內。高速公路管理中心根據監控取得的交通信息，來制定管理決策，并通過多種手段向行駛在高速公路上的駕駛人員做出提示和建議。高速公路監控系統分布非常廣泛，覆蓋整個高速公路網絡，數量多、種類全，不同監控設備承擔不同的監控功能，各自發揮作用。

2.3 收費系統

高速公路的創收依靠征收通行費來實現，這是高速公路管理企業最主要的經濟效益來源，也是道路營運、養護、稅負、擴建的主要資金來源。不同的收費系統配置有不同的收費設備，這取決與收費形式、自動化程度、通行卡方式。從現今我國高速公路的收費方式來看，仍然以全自動和半自動兩種收費方式為主，其中半自動收費系統應用范圍最廣。半自動收費系統根據車型和里程作為通行收費的依據，對駛入高速公路的車輛的車型和類別進行識別，對汽車從入口到出口的行駛里程進行統計，然后按照車輛相應類型的收費標準和里程費率進行計算收費。我國高速公路收費系統分為收費車道、收費站、收費分中心、收費結算中心四個層次，收費車道是最基礎的單元，按照流程進行收費工作并將數據實時上傳到收費站系統。收費站負責接收收費數據，經過整合上傳給收費中心或結算中心，并對該站的賬目進行統計和管理。收費分中心管理多個收費路段，將收費站上傳的數據和資料進行接收、匯總、分析，并對賬目進行拆分、復核，同時進行票務管理、數據備份和維護等多項相關工作。

2.4 配電照明系統

配電照明系統是機電系統中不可或缺的組成部分，為收費系統、監控系統、通信系統的設備運行提供用電。配電照明系統的功能在于根據標準的要求，對機電系統的設備和外場重點進行24 h不間斷的持續、安全供電。不僅要具有變電和配電在內的正常供電的功能，同時還能提供緊急供電。變電配置有專門的高、低壓配電間，有多種重要的配電裝配，并配置有配電屏。配電沿著高速公路的路線來布設不同規格的電線電纜以及通信電纜。緊急供電系統配備發電機組、電瓶以及UPS電源，在緊急情況下能夠穩定地提供備用電。高速公路的照明主要包括主車道的照明、廣場照明、隧道照明。在車流量大、事故多發路段、重要路段提供主線照片，可以為夜間行車創造安全的形成環境，保證良好實現，從而提高交通安全性。照明可以使高速公路上的監控設備在夜間同樣具有良好的監視作用，在收費站設置高桿照明，可保證路過收費的車輛能夠安全有序地排隊交費。隧道照明是24 h持續的，亮度分布符合人類視覺舒適度的要求，同時在隧道內還設置有應急照明系統，為意外事故的發生提供照明保障。

3 結語

我國高速公路規模還在不斷地擴大和延伸，高速公路網也必將覆蓋我國的大江南北，形成一個四通八達的高速公路網絡。車流量的不斷增加，高速公路承擔的運輸壓力也在不斷加大，為了讓高速公路能夠保持良好、穩定的運行狀態，就要不斷提高高速公路的管理水平，做好機電系統的維護和養護工作。隨著科學技術的不斷發展進步，高速公路機電系統也必將不斷升級和完善，為保證高速公路的形成安全和道路暢通提供更好服務。

參考文獻

[1] 張繼娜.西漢高速公路機電設備管理改進研究[D].西安：長安大學，2012.

[2] 胡江.固定資產管理系統的設計與實現[D].成都：電子科技大學，2014.

[3] 盛剛.高速公路機電聯網編碼探討[J].公路交通科技，2013（20）：22-27.