淺談高速公路機電工程系統(tǒng)集成設(shè)計與施工調(diào)試技術(shù)

王哲 中鐵十六局集團電氣化工程有限公司

高速公路機電系統(tǒng)是由收費、監(jiān)控、通信三大分系統(tǒng)組成，伴隨國內(nèi)對高速公路開發(fā)力度的逐步增強，這三大分系統(tǒng)也在不斷創(chuàng)新，逐步向科技化與信息化模式發(fā)展轉(zhuǎn)變，那么本文就對收費、監(jiān)控、和通信三大分系統(tǒng)的施工調(diào)試、機電工程系統(tǒng)的集成設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用與機電工程系統(tǒng)方案展開討論。

一、高速公路機電工程系統(tǒng)集成設(shè)計方案

高速公路機電功能在于道路設(shè)備實施管理和監(jiān)控，伴隨信息技術(shù)的快速發(fā)展，機電工程系統(tǒng)不斷發(fā)展成為綜合性大系統(tǒng)，其中分為通信、監(jiān)控和收費三大分系統(tǒng)，分系統(tǒng)間利用通訊網(wǎng)相互聯(lián)系，在利用計算機實施控制，利用光纜數(shù)字通訊連成遠程計算機網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)各網(wǎng)絡(luò)間共享。在分系統(tǒng)施工調(diào)試前，必須對總方案實施合理的設(shè)計，根據(jù)以往“各執(zhí)一詞”的系統(tǒng)狀況，一定要對原來的系統(tǒng)實施整改，實施分系統(tǒng)間的軟件集成。軟件集成主要分為一下四個集成層面：

第一，用戶界面集成，通過用戶界面集成系統(tǒng)提供一致的用戶界面，利用統(tǒng)一的操作習(xí)慣使用軟件的全部功能，不同功能分系統(tǒng)的使用是在整個集成用戶界面范圍內(nèi)操作，這種高難度的集成能夠使操作者有種系統(tǒng)配套的感覺。

第二，信息和數(shù)據(jù)集成，把收費、監(jiān)控、通信三個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行挑選、調(diào)節(jié)，實施格式、存儲和處理一致的集成方式，其中每個分系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是獨立存在的，但每個分系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫是可共享的。

第三，業(yè)務(wù)流程集成，把所有類似的業(yè)務(wù)實施集成，不單單是數(shù)據(jù)間的共享，要把全部分系統(tǒng)的用戶管理實施一致設(shè)計，乃至完全獨立，當(dāng)作獨立業(yè)務(wù)來管理，其它分系統(tǒng)單獨讀取所需的數(shù)據(jù)。

第四，函數(shù)集成，函數(shù)集成是一個完整的集成，這要求各個分系統(tǒng)都要實施完整的設(shè)計和規(guī)劃，對涉及到每個功能的數(shù)據(jù)都要集成，把整個運營管理系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成一個有機的整體。利用遠程模式分布、調(diào)用計算機等技術(shù)，使Web Service等技術(shù)，可以較好的在這個層面上發(fā)展。

高速公路系統(tǒng)集成要按照完整設(shè)計、兼顧規(guī)劃的原則，構(gòu)建合理的軟件結(jié)構(gòu)，把分系統(tǒng)的不同業(yè)務(wù)和方法集成，實施高速公路常規(guī)高效運營的最大效益。

二、高速公路機電工程系統(tǒng)施工與調(diào)試

（一）通信系統(tǒng)

高速公路管理機構(gòu)包括管理中心、管理分中心、各個監(jiān)控點和收費站構(gòu)成，在其管理中擔(dān)任運輸信息機構(gòu)的是通信系統(tǒng)。而通信系統(tǒng)是由主干線傳送、業(yè)務(wù)、指令和緊急電話、數(shù)據(jù)傳送、圖像傳送、廣播、通信電源和通信管道組成。

通信系統(tǒng)對高速公路常效運營起到了至關(guān)重要作用，相當(dāng)于高速公路機電系統(tǒng)中的中樞神經(jīng)。現(xiàn)如今，通信系統(tǒng)的施工和調(diào)試主要采用千兆以太網(wǎng)技術(shù)和SDH光同步數(shù)字傳輸系統(tǒng)兩種技術(shù)方式。其中千兆以太網(wǎng)技術(shù)可以實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)和視屏三網(wǎng)合一。

千兆以太網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)、圖像和語音信息的接入，它的特性是兼容性強、寬帶大，流暢的收費系統(tǒng)都使用以太網(wǎng)接口，通暢以光纖作為傳送媒介，在各個收費站點設(shè)立交換機，采用四芯光纖形成自愈環(huán)網(wǎng)。如此一來，大大提升通信系統(tǒng)可靠性。

SDH光傳輸系統(tǒng)的通信中心設(shè)立在監(jiān)控與收費中心，利用光纖線路配置終端設(shè)備OLT，根據(jù)各個高速公路收費站點的實際狀況設(shè)置通訊站，在每個通訊站都設(shè)置ONU，再在現(xiàn)實狀況基礎(chǔ)上選擇同步傳輸，利用四芯光纖組成兩芯光線通道確保自愈環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)完成整體的通信系統(tǒng)。

（二）監(jiān)控系統(tǒng)

在高速公路上，若想保證車輛行駛的效率性和安全性，就要對道路交通車輛行駛密度和車輛行駛速度實施布控。高速公路監(jiān)控程序就是利用有效方法對高速道路車輛行駛路況實施控制，監(jiān)控系統(tǒng)包涵：通道監(jiān)控、主線監(jiān)控和入口匝道監(jiān)控三個層面。

監(jiān)控程序的施工與調(diào)試是由外場設(shè)備和監(jiān)控中心兩個部分組成，其中外場設(shè)備是車輛檢測器、可變限速板、外場攝像機、氣象檢測器和可變情報板等設(shè)備。而監(jiān)控中心是由攝影設(shè)備、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)等構(gòu)成，利用互聯(lián)網(wǎng)局域結(jié)構(gòu)，把外場設(shè)備檢測到的信息，利用信息通信設(shè)備傳回監(jiān)控中心對其分析處理，之后再把檢定結(jié)果反饋到外場設(shè)備。外場攝像機把圖像傳送回監(jiān)控中心，監(jiān)控設(shè)備能時時切換出事件地點。

（三）收費系統(tǒng)

高速公路收費體系對高速公路發(fā)展有著十分重要的推動作用，不管是在路面建設(shè)與維修方面或者常規(guī)運營管理等層面必然是要依仗收費系統(tǒng)的資金收入，所以一定要保證收費系統(tǒng)的可靠性。現(xiàn)如今，我們國家高速收費系統(tǒng)大多都是采取封閉式收費模式，這種收費模式可以盡最大可能避免漏收通行費用和作弊行為出現(xiàn)。

收費系統(tǒng)大體包括收費站、收費車道、運營公司收費中心、收費結(jié)算中心四個收費體系，其中每個站點都是通過計算機設(shè)備利用以太網(wǎng)連接成一個網(wǎng)絡(luò)。目前我國收費系統(tǒng)大多采用人工半自動封閉模式聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)構(gòu)成，利用計算機管理和閉路電視實施監(jiān)控，運用檢測設(shè)備校對核查，再利用人工實施評判和收費的模式。目前，電子不停車ETC收費系統(tǒng)日漸興起，ETC收費系統(tǒng)的快速性和便捷性備受各大高速公路收費系統(tǒng)稱贊，同時很多收費系統(tǒng)中都設(shè)立ETC收費的車道及有關(guān)設(shè)備。

收費系統(tǒng)施工和調(diào)試針對的是收費計算機硬件和軟件系統(tǒng)組成方式，把以太網(wǎng)交換機、IC讀寫器、服務(wù)器和工作站等實施系統(tǒng)內(nèi)部連接，收費中心計算和收費站兩大系統(tǒng)共同利用硬件和聯(lián)網(wǎng)的支持形成計算機的硬件和軟件系統(tǒng)。收費中心計算機系統(tǒng)、收費站、收費車道操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)可等應(yīng)用軟件在收費計算機軟件系統(tǒng)中體現(xiàn)出來。

高速公路收費系統(tǒng)還包括收費車道設(shè)備和監(jiān)控系統(tǒng)，其中收費車道設(shè)備是由收費人員終端、非接觸式IC卡讀寫器等多種必要設(shè)備組成。另外監(jiān)控系統(tǒng)為了確保收費系統(tǒng)公開公正性，一定要利用閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)實施監(jiān)控，閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)主要是由外場設(shè)備和收費站監(jiān)控構(gòu)成。

三、高速公路機電工程系統(tǒng)的應(yīng)用維護

根據(jù)高速公路機電系統(tǒng)集成具有功能繁雜、投資巨大、技術(shù)范圍廣、設(shè)備種類繁多、分布覆蓋面廣、環(huán)境較惡劣等特點，同時設(shè)備出現(xiàn)問題頻次也較大，對于機電工程系統(tǒng)維護是十分必要的。目前對其實施維護的建議有：第一應(yīng)該針對分系統(tǒng)實施社會化的維護試驗，比如通信分系統(tǒng)進行社會化的維護試驗。第二擇取一些技術(shù)含量較高或是不高，能要求維修及時的推行系統(tǒng)外包。第三嘗試把機電工程系統(tǒng)外包實施維護，利用對承包單位進行嚴格考核和管理，落實重要的核心基礎(chǔ)工作，不斷的促使機高速公路電工程系統(tǒng)維護工作轉(zhuǎn)變?yōu)楸O(jiān)控核心的工作要務(wù)。

四、結(jié)束語

高速公路機電工程系統(tǒng)確保了道路的安全行駛運營和運用效益，終上所述的內(nèi)容主要是針對高速公路機電工程系統(tǒng)集成設(shè)計方案、施工和調(diào)試、以及系統(tǒng)的應(yīng)用和維護實施全面解析，殷切希望在高速公路機電工程系統(tǒng)的整改中起到有利的作用。