高速公路机电系统组成及子系统研究

赵中华

摘 要：高速公路是重要的交通枢纽，在国民经济发展和社会交流中起着重要的纽带作用。高速公路交通功能的实现离不开机电系统的支撑，高速公路机电系统是高速公路现代化管理的重要工具。高速公路机电系统由多个子系统组成，每个子系统都融合了现代多学科先进的技术并承担各自的功能，形成一个综合管理系统为现代高速公路的运行和管理服务。该文即对高速公路机电系统及其包含的子系统各自的功能和特定进行研究和分析。

关键词：高速公路 机电系统 子系统

中图分类号：U415 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）06（a）-0021-02

社会经济的发展，高速公路作为支撑经济发展的重要交通枢纽，规模不断扩大，里程不断增加，是国家交通枢纽的重要支柱。高速公路并不是作为简单的道路存在，其是由通行道路和交通工程设施两大部分组成。机电系统是交通工程设施的重要组成部分，高速公路的运行和管理，需要机电系统做以支撑，公路管理部门通过机电系统来实现对高速公路的管理，可以说机电系统是高速公路运行的保障，具有非常重要的作用。

1 高速公路机电系统组成

高速公路交通功能的实现依靠的是机电系统，机电系统的组成融合了多学科现代化的先进设备和技术，包括电子、通信、自动化控制、交通工程、机械设备等多个学科和领域，将多种技术结合起来形成一个完整的交通管理控制系统。高速公路的管理不仅仅包括路政建设、公路养护与维修、公路运营等服务性内容外，还包括收费、信息管理、交通监控等项目，而这些项目的实现都需要机电系统的配合和辅助。

组成高速公路机电系统的各种机电设备数量多、种类多样，这也就决定了高速公路机电系统具有一定的复杂性。机电系统是一个综合性的整体系统，由多个子系统组成，每个子系统都有其各自的功能与特点，其中通信系统、监控系统、收费系统为机电系统的主要系统，起着重要的支撑作用，另外，供配电系统、照明系统、防雷系统为辅助系统，为其他系统的运行服务。通信系统是机电系统的基础，为监控系统、收费系统的数据往来传输提供通道，起着重要的桥梁作用。监控系统与收费系统依托计算机网络技术，配合终端硬件设备组成，具有对高速公路的运行情况进行监测、控制以及收费的功能。

2 机电系统的子系统分析

2.1 通信系统

高速公路具有规模大、覆盖广、延伸距离长等特点，在管理上具有一定的难度，因此，高速公路采取沿线点群的分布方式，建立管理中心、分中心、分中心路侧监控站和收费场站，实现由点及面的管理。高速公路每天的交通量巨大，每天都会产生大量的数据，包括监控、收费的管理数据和控制指令、视频信号、多媒体信息、语音信息等，而这些数据都需要通过通信系统来实现及时的交换和传输。高速公路通信信息采用多种通信形式包括有线传输、无线传输、微波移动等。只有多种信息传输形式的并行，才能满足高速公路交通管理中的额信息传输要求。

2.2 监控系统

高速公路交通监控主要是对公路上的车流量情况、运行状态、交通基础设施情况、交通环境变化等进行监测和控制，实时掌握高速公路的运行情况，为公路的运行和管理提供重要的依据。监控系统包括现场监控站以及设置在各个层级不同规模的监控中心，公路管理人员通过监控系统可以对高速公路的运行情况进行实时、直观的了解，保证道路畅通和车辆行驶安全，从而实现高效管理。对于高速公路的主要路段和特殊路段，如，桥梁、隧道、匝道连接点等地段实行24 h的连续动态监视。监控获得的数据和信息通过系统中的监测部分来进行传输、分析和存储，并在监控中心的终端系统显示出来。监测不仅仅是对交通流的监测，还包括气象、环境、路面、隧洞照明、灾害、大气状况等。交警和路政管理人员的巡逻、设备的检修和维护也在监控的范围之内。高速公路管理中心根据监控取得的交通信息，来制定管理决策，并通过多种手段向行驶在高速公路上的驾驶人员做出提示和建议。高速公路监控系统分布非常广泛，覆盖整个高速公路网络，数量多、种类全，不同监控设备承担不同的监控功能，各自发挥作用。

2.3 收费系统

高速公路的创收依靠征收通行费来实现，这是高速公路管理企业最主要的经济效益来源，也是道路营运、养护、税负、扩建的主要资金来源。不同的收费系统配置有不同的收费设备，这取决与收费形式、自动化程度、通行卡方式。从现今我国高速公路的收费方式来看，仍然以全自动和半自动两种收费方式为主，其中半自动收费系统应用范围最广。半自动收费系统根据车型和里程作为通行收费的依据，对驶入高速公路的车辆的车型和类别进行识别，对汽车从入口到出口的行驶里程进行统计，然后按照车辆相应类型的收费标准和里程费率进行计算收费。我国高速公路收费系统分为收费车道、收费站、收费分中心、收费结算中心四个层次，收费车道是最基础的单元，按照流程进行收费工作并将数据实时上传到收费站系统。收费站负责接收收费数据，经过整合上传给收费中心或结算中心，并对该站的账目进行统计和管理。收费分中心管理多个收费路段，将收费站上传的数据和资料进行接收、汇总、分析，并对账目进行拆分、复核，同时进行票务管理、数据备份和维护等多项相关工作。

2.4 配电照明系统

配电照明系统是机电系统中不可或缺的组成部分，为收费系统、监控系统、通信系统的设备运行提供用电。配电照明系统的功能在于根据标准的要求，对机电系统的设备和外场重点进行24 h不间断的持续、安全供电。不仅要具有变电和配电在内的正常供电的功能，同时还能提供紧急供电。变电配置有专门的高、低压配电间，有多种重要的配电装配，并配置有配电屏。配电沿着高速公路的路线来布设不同规格的电线电缆以及通信电缆。紧急供电系统配备发电机组、电瓶以及UPS电源，在紧急情况下能够稳定地提供备用电。高速公路的照明主要包括主车道的照明、广场照明、隧道照明。在车流量大、事故多发路段、重要路段提供主线照片，可以为夜间行车创造安全的形成环境，保证良好实现，从而提高交通安全性。照明可以使高速公路上的监控设备在夜间同样具有良好的监视作用，在收费站设置高杆照明，可保证路过收费的车辆能够安全有序地排队交费。隧道照明是24 h持续的，亮度分布符合人类视觉舒適度的要求，同时在隧道内还设置有应急照明系统，为意外事故的发生提供照明保障。

3 结语

我国高速公路规模还在不断地扩大和延伸，高速公路网也必将覆盖我国的大江南北，形成一个四通八达的高速公路网络。车流量的不断增加，高速公路承担的运输压力也在不断加大，为了让高速公路能够保持良好、稳定的运行状态，就要不断提高高速公路的管理水平，做好机电系统的维护和养护工作。随着科学技术的不断发展进步，高速公路机电系统也必将不断升级和完善，为保证高速公路的形成安全和道路畅通提供更好服务。

参考文献

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