高速公路機電工程的技術應用

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摘要：高速公路機電系統(tǒng)技術應用與質量控制是高速公路機電工程施工的重要環(huán)節(jié)，直接影響高速公路質量與性能，必須以工程實踐為指導，對其進行逐步的完善與優(yōu)化，文章通過對高速公路機電工程的監(jiān)控系統(tǒng)、收費系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的技術應用加以探討，為保障高速公路安全穩(wěn)定運行提供指導。

關鍵詞：高速公路；機電工程；技術

0引言

機電工程是保障高速公路工程安全舒適的重要部分，高速公路機電工程主要由監(jiān)控系統(tǒng)、收費系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和照明等系統(tǒng)構成，高速公路機電工程是對計算機、自動化、電子通信等技術的綜合性應用，具備較強的技術復雜性。機電工程項目技術應用與高速公路建設情況和運營管理相輔相成，為追求其綜合效率的提升，我國創(chuàng)建起智能交通系統(tǒng)（IntelligentTrafficSystem，ITS）[1]，當前已經(jīng)在高速公路系統(tǒng)領域得到廣泛應用，高速公路機電工程三大系統(tǒng)建設方面也取得了迅猛發(fā)展。

1高速公路機電工程技術應用

1.1高速公路通信系統(tǒng)

作為高速公路建設中基礎性的配套設施項目，通信系統(tǒng)為高速公路各有關部門信息傳遞管理及收費監(jiān)控、語音通話、數(shù)據(jù)圖片信息的搜集與傳輸、intranet等網(wǎng)絡服務和視頻會議系統(tǒng)等提供了傳輸保證。在計算機網(wǎng)絡技術和通信技術飛速發(fā)展的背景下，高速公路通信系統(tǒng)也由最初的無線對講升級為800～1000MHz的無線集群傳輸系統(tǒng)，從小容量的微波通信模式演變?yōu)镾DH數(shù)字光纖信息傳遞系統(tǒng)和語音、圖片、視頻等多信息融合的多媒體綜合通信系統(tǒng)。高速公路通信系統(tǒng)主要便于語音、圖像和視頻的傳輸，其中語音的傳輸主要通過電話、集群和廣播等系統(tǒng)，數(shù)據(jù)的傳輸則通過收費場站→收費站點→收費車道的計算機收費網(wǎng)絡系統(tǒng)和場外監(jiān)控系統(tǒng)如車輛檢測、氣象檢測等完成，計算機收費網(wǎng)絡系統(tǒng)可以達到10～100Mbps速率的信息傳遞。高速公路圖像業(yè)務包括交通監(jiān)控圖像和視頻會議圖像兩部分，其中的交通監(jiān)控圖像主要由收費車道相關圖像和關鍵性路段場外圖像構成[2]。上述部分構成業(yè)務層級多且傳輸距離長的高速公路專用多媒體信息傳輸系統(tǒng)。本次高速公路工程項目也使用了光纖傳輸SDH數(shù)字信息同步傳輸技術、IP技術和視頻圖像編碼技術，為順應車流量增加而帶來的信息處理量的增大，本工程需要將語音、視頻和圖像集中于同一業(yè)務平臺處理，這必然要求工程通信系統(tǒng)信息傳輸?shù)墓饫w化、數(shù)字化和分組化。

1.2高速公路監(jiān)控系統(tǒng)

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)基于普通道路交通管制系統(tǒng)而建立，包括道路和車輛信息采集系統(tǒng)、監(jiān)控指揮中心、信息支撐與共享三部分，其中道路車輛信息采集系統(tǒng)又由道路檢測設備、氣象監(jiān)測設備和自動稱重計量傳感體系、緊急電話服務和巡邏服務等分項工程組成。廣義上的道路車輛信息采集系統(tǒng)也將交通標志標線、照明、信號、LED顯示屏等包括在內，這些都是高速公路為車輛提供必需服務的基本形式。高速公路監(jiān)控系統(tǒng)作為一個閉環(huán)系統(tǒng)是以道路車輛運行情況參數(shù)作為基本錄入信息，隨后由監(jiān)控系統(tǒng)對上述采集并錄入的信息進行系統(tǒng)性分析處理，轉換為相應的指令輸出至道路信息情報板，通過情報板所顯示信息對道路交通情況進行調控和疏導。當前監(jiān)控系統(tǒng)分為數(shù)字和模擬兩種型式，考慮到造價與適用性本工程采用容量為155m/s的TM-1以及633m/s的TM-4通信平臺模擬監(jiān)控系統(tǒng)，完全滿足當前WDM/DWDM技術的擴容與升級所需，但是就視頻影像傳輸技術和微縮技術的發(fā)展趨勢而言，數(shù)字技術是將來監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，以網(wǎng)絡化技術為信息交換必要平臺，實現(xiàn)模擬視頻影像傳輸顯示技術向數(shù)字化技術的順利過渡。

1.3高速公路收費系統(tǒng)

高速公路收費系統(tǒng)的建設難度與費用比普通公路高出好幾倍，為此許多高速公路都實行貸款修路方式，本項目也實行貸款修路、收費還貸以抵償成本，所以高效率收費系統(tǒng)的創(chuàng)建也是我國高速公路發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。擬建項目實行半封閉半自動收費系統(tǒng)模式，具體包括人工收費和不停車電子磁卡收費相結合，輔之以計算機管理、閉路電視和檢測儀器校驗的收費系統(tǒng)。本工程收費系統(tǒng)同樣由收費中心→收費站點→收費化車行道的三級計算機網(wǎng)絡管理系統(tǒng)構成，三級系統(tǒng)通過光纖傳輸和計算機處理中心連接，使用IEEE823.0標準化的TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)信息傳輸以及Unix多任務型操作軟件系統(tǒng)[3]，所有程序編程均采用C語言，機電一體化模式對外圍設備加以控制。隨著高速公路收費管理體制的不斷革新，收費管理系統(tǒng)也必須隨之升級，常用軟件功能包括收費管理、車道運行參數(shù)搜集、收費磁卡管理、交通運行規(guī)模分析、系統(tǒng)升級管理和數(shù)據(jù)庫運行管理等模塊，收費管理系統(tǒng)的升級以計算機技術發(fā)展為載體。

1.4高速公路照明系統(tǒng)

高速公路閉路檢測系統(tǒng)對照明負荷要求較高，能源系統(tǒng)為高速公路其他系統(tǒng)能耗提供夜間錄視條件，對于夜間道路條件和行車環(huán)境的改善、交通事故的有效控制和其他電力參數(shù)的實時采集與統(tǒng)計分析提供物質保障，據(jù)此建立系統(tǒng)能源計量數(shù)據(jù)庫，確保高速公路機電工程系統(tǒng)的順利運行。本高速公路照明系統(tǒng)嚴格按照《公路隧道設計規(guī)范》（JTGD70-2004）執(zhí)行，采用對稱照明系統(tǒng)性規(guī)劃設計。該高速公路長度范圍內的照明系統(tǒng)為相等的100W高壓鈉燈，左右兩側對稱布置，應急照明主要由非固定式UPS電源提供供電保證，高速公路入口段嚴格按照三級級控標準進行接線布置，出口過渡段采用二級級控接線布設模式，最大程度實現(xiàn)公路照明能源的均勻分配。高速公路設計規(guī)范中規(guī)定頻率在5～10Hz范圍的光閃爍效應將對人眼產(chǎn)生較大的刺激，必須在工程實際中加強照明設備位置與間距的合理設置，但本工程高速公路入口段和過渡區(qū)區(qū)段長度受到限制，對于車速超過120km/h而引起的頻率在0～2.5Hz或18Hz以上的閃爍效應暫不考慮。

1.5供配電系統(tǒng)

當前國內發(fā)達地區(qū)都興建起高速公路專用的變電站和高壓輸電線路，按照一類負荷等級為高速公路三大系統(tǒng)設備供電，其余均采用二類負荷，配電房中配備低壓開關柜、電壓電容調節(jié)柜和自動切換備用電源等。由于本高速公路項目的重要性，變電所實行10kV雙電源供電之外，還配備自備發(fā)電機組確保供配電能力。高速公路供配電有關建筑物采用國家防雷標準設計規(guī)范，配備有移動通信站、火災預警系統(tǒng)、過壓防雷設施，在高速公路施工和運行過程中尤其要加強直擊雷防護，主要通過避雷針、避雷帶和避雷網(wǎng)線措施。本工程實行三級雷電電磁脈沖防雷模式，B級防雷裝置安裝于總配電柜位置，C級防雷裝置安裝于機房配電柜位置，D級防雷裝置則安裝于計算機等設備適配線端。實踐表明，不同的防雷系統(tǒng)均具有方案設計和應用領域的局限，無法徹底抵御雷電破壞，為此必須不斷研究，更新技術，加強對防雷系統(tǒng)的監(jiān)測與檢查，盡可能將雷電對電氣設備可能的損害降至最低，確保高速公路機電系統(tǒng)安全運行。

2結語

本高速公路機電工程技術在公網(wǎng)標準接口信息化網(wǎng)絡建成后便可與全國性高速公路進行聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控、聯(lián)網(wǎng)收費和聯(lián)網(wǎng)通信，此時必將構建起覆蓋廣泛的國家高速公路信息網(wǎng)絡，行業(yè)規(guī)模經(jīng)濟效應將大大凸顯。近年來高速公路機電工程技術應用與三大系統(tǒng)控制越來越受到業(yè)內與業(yè)外的廣泛關注，其技術應用與質量管理的優(yōu)劣直接影響高速公路的運行。

參考文獻：

[1]王躍山.高速公路機電工程系統(tǒng)的控制策略研究[J].內蒙古公路與運輸，2018（2）：56-58.

[2]李金鋒.高速公路機電安裝技術探析[J].民營科技，2018（2）：51.

[3]韓笑，王婷.高速公路機電通信工程建設及其新技術運用研究[J].信息系統(tǒng)工程，2018（1）：99+101.

作者：劉鳳成 單位：河北省高速公路京承管理處