高速公路機電工程設計理念探討

王自來

[摘 要]隨著社會經濟發展水平的逐步提高，高速公路成為目前交通基本設施之一。在高速公路設計的過程中，機電工程是目前設計與配置中重要的一個環節。機電工程設計對高速公路的正常運行起到了十分重要的作用，是高速公路建設工作逐漸走向現代化的標志。高速公路機電工程的內容包含十分廣泛，與其他土建項目之間有較大的關聯。因此，本文主要系統性地介紹了高速公路機電工程的基本概念，通過分析設計需求，討論如何進行高速公路機電工程的相關設計。

[關鍵詞]高速公路;機電工程;設計理念

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.10.059

[中圖分類號]F273;[文獻標識碼]A[文章編號]1673-0194（2020）10-0-02

0? ? ?引 言

高速公路是目前道路交通基礎設施體系中較為重要的一環，也是城市經濟發展的前提條件之一。伴隨著社會經濟的迅猛發展，高速公路網絡也在不斷完善和擴大。在高速公路的規劃設計中，機電工程占據了很大比例，其中包括監控系統、收費系統、通信系統、供配電照明系統等。設計人員應該秉持安全節能、現代化、智能化的原則進行機電設計，完善相關配套設施，做好機電系統與其他土建系統的交叉與合作，使高速公路的設計與發展得到優化，提升高速公路機電工程的建設

質量。

1? ? ?高速公路機電工程的概述

1.1? ?概念

高速公路的機電工程設計包括機電技術、硬件管理、網絡系統、照明設備、監控設備等與高速公路使用和管理有關的工程項目。機電設計在高速公路的日常使用中發揮了重要作用，設計人員必須進行實地考察才能進行合理規劃。在高速公路的機電設計中，要對相關設備的具體參數進行合理規劃，按照使用需求和實際情況，靈活選擇設備配置，使設計方案能夠滿足管理和使用兩個方面的需要。一般的高速公路設計與修建需要進行聯合設計，機電工程與土建工程之間也有一定的交叉性和聯系性，在進行機電設計的過程中，要注意設計的關聯性，在保證質量的基礎上節約施工成本，優化設計方案，提升高速公路機電設計的合理性。

1.2? ?高速公路機電工程設計存在的問題

在傳統的高速公路機電工程設計中，還存在一些不足需要改進。首先，機電工程系統設計的專業性和要求較高，需要設計人員根據設計經驗和施工地實際情況進行合理設計，所使用的設備要符合國家相關標準的要求，通過技術創新和優化方式消除設計中的問題。其次，機電工程設計與高速公路的安全聯系十分密切，需要經過反復勘察與審核才能施工。設計人員的技術水平是消除高速公路使用安全隱患的前提，設計單位必須安排專業的機電專業負責人進行方案設計，確保設計質量。高速公路的機電設計不是完全獨立的，不同的設計部門之間要進行充分溝通，做好方案的融合與銜接工作。

2? ? ?高速公路機電工程設計需求

2.1? ?與使用者相關的設計需求

從高速公路使用者的角度分析，機電工程設計中，要將信息采集與傳輸作為考慮的主要內容。首先，在車主選擇高速公路的路徑方式時，主要依據個人經驗，對高速公路的實時信息獲取渠道很少。在新的機電設計理念下，要將高速公路上的車輛信息、路況信息等匯總形成一個完善的網絡，并將這些信息及時傳遞給車主，方便車主進行合理選擇。其次，天氣狀況、車流量等信息會影響高速公路的使用情況，如果高速公路上發生車禍，則需要快速將信息傳遞給相關單位，避免產生二次事故或公路擁堵，相關單位可以及時進行車輛疏導和分流。高速公路的安全問題與使用者有十分密切的聯系，掌握充分的路況信息后能夠進行及時救助。

2.2? ?與管理者相關的設計需求

從高速公路的管理者角度考慮，要將與高速公路管理有關的情況納入機電工程設計中。一方面，隨著高速公路里程數的不斷增加，管理部門的工作壓力和工作量也在不斷上升。為了加強對高速公路的道路養護，提供安全保障，需要建立完善的監控網絡系統，通過系統隨時調取和查看路況的實時信息。高速公路的修建質量會直接影響使用者的生命安全，及時對路面進行質量檢查和道路養護，能夠延長高速公路的使用壽命。另一方面，高速公路的使用牽扯了收費和效益問題，在對收費處進行管理時，需要搭建一定的服務系統，設計網絡傳輸和其他相關硬件設備，并通過機電工程設計將其融合在一起，提高高速公路收費服務質量、減輕工作人員的工作壓力。

3? ? ?高速公路機電工程的設計內容

3.1? ?系統設計與硬件布局

在高速公路的機電工程設計中，系統性的構架與規劃是第一步。在機電系統內，一般使用SDH通信系統。隨著高速公路交通網絡的逐步擴展，小容量的通信系統已經不能負擔龐大的信息數據量，而要搭建帶寬更大、信息傳輸更穩定的系統。新系統可以將每個路段采集到的區域化信息以較清晰的方式傳輸匯總。在該系統內，可以迅速轉換和傳遞高速公路收集的信息，提供較大的網絡帶寬，消除視頻傳輸過程中花費較高、信號穩定性差的問題。機電系統的設計和搭建過程中，還涉及了許多硬件設計問題。在十分龐大的車流信息的壓力下，需要優化和更新硬件系統，達到信息和數據實時傳輸的目的，幫助監控系統更好地實現車輛監控功能。在高速公路網絡監控系統中，不僅要監控車輛信息，還要保障路況信息，如當隧道內發生火災、車禍的情況時要及時警報，避免二次事故發生。

3.2? ?信息監控平臺的建立

高速公路的信息監控平臺是高速公路機電設計邁向信息化、現代化的重要方式之一。在高速公路中安裝了許多測速拍照和監控攝像裝置，這些監控是分段、分級工作的。傳統的監控方式需要將收集到的信息統一傳輸到控制平臺，經由專業的工作人員操作處理。這種工作模式中間經過的程序比較復雜，還有一些人眼不能及時識別的重要信息，增加了工作處理時間。現代化高速公路機電設計中，需要引入更多的自動識別設備和信息處理監控平臺，在降低工作人員壓力的基礎上提高工作效率。同時，在運營商和管理人員的幫助下，監控設備將采集的龐大信息轉變為數據流，并進行快速傳輸，存儲在數據庫中，隨時可以提取和查詢，為與高速公路有關的其他部門工作提供基礎性幫助。

3.3? ?收費系統的分級結算

目前，我國的高速公路收費系統采取的是分級收費的方式，以收費站為點，形成一套完善的收費網絡。高速公路的收費系統可以劃分為人工和電子兩種。人工模式主要使用了收費卡，是使用時間最長的一種收費模式，因為更具有靈活性、操作熟練等，在高速公路的收費系統中仍然被保留了下來。電子收費即人們常見的ETC收費系統，車主不用停車就可以直接完成信息錄入和繳費任務，明顯提高了高速公路的收費效率。在ETC收費系統中，通過車牌信息能夠快速定位車輛駛入和駛離的位置，通過最短路徑法規劃的方式，將高速公路路費進行精準拆分，避免了重復繳費的情況。高速公路的收費系統要將車輛信息、圖像數據等進行傳輸和匯總，輔助完成高速公路的管理工作，使收費站之間形成一種網絡化的管理辦法，其中的信息傳遞需要依靠強大的網絡系統來完成。全國取消省界收費站后，收費方式逐漸過渡為開放式收費，由設置在路段的ETC門架系統按車輛行駛的實際路徑分段扣費，匝道收費站暫時發揮交通控制作用。

3.4? ?高速公路的供電系統

高速公路的供電系統是機電工程設計較為重要的一環。目前，在高速公路中使用的供電方式可以分為點式供電和鏈式供電兩種。點式供電指在公路附近電網能源不充足的情況下，需要通過單獨提供一路電壓為10千伏的線路作為供電源。一般的點式供電主要應用在與城市距離較遠的獨立房建區域。為了提高點式供電模式的穩定性，還會使用發電機作為備用電源，避免在線路出現問題的情況下還能滿足高速公路的照明要求。鏈式供電指在需要連續照明、監控通風消防等或用電需求較多且相對分散的情況下，通過設計一整個連通的電網進行供電。鏈式供電網絡多應用于隧道及特大橋等特殊構造物處，網絡中有多條電壓為10千伏的電源。在鏈式供電網絡中，可以形成多條回路進行供電，一般會根據距離進行劃分，等距離的線路為一個回路。

3.5? ?與其他項目的交叉性

高速公路的機電工程設計不是獨立的，而是會與其他的土建項目形成交叉，在設計和建設的過程中，要對不同工程的交叉性加強關注。土建工程項目中，要為通信、電力等管道留出必要的線路走向，不同的部門之間應該加強前期的溝通交流，在保證安全的基礎上，節約建造成本，達到建造目的。多方的項目設計人員應該互相熟悉彼此的設計方案，在主體工程地基的開挖過程中，將必要的管道線纜路由等區域預留出來。方案設計中，要注意符合國家相關標準要求，進行綜合性考慮和規劃。當出現設計沖突的情況時，要及時進行商討和解決，設計完成的最終方案交由各個領域的專家進行審核后再進行施工，出現問題應該先停工上報，避免在施工過程中產生安全隱患。

4? ? ?結 語

高速公路機電工程建設與設計逐漸走向了信息化與現代化，需要在新時代背景下做好規劃工作。在進行高速公路機電工程設計的過程中，可以分別從使用者和管理者兩個角度進行分析，思考設計工作的重點，完善硬件系統的布局工作。在網絡信息不斷融入的影響下，高速公路也需要對網絡通信、信息監控進行設計，明確多方的設計聯系。利用高速公路的收費系統，可以進行分級后再將所有的信息傳輸匯總，按照人工通道、電子通道等劃分收費信息。

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