高速公路機電工程的技術應用

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摘要：高速公路機電系統技術應用與質量控制是高速公路機電工程施工的重要環節，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化，文章通過對高速公路機電工程的監控系統、收費系統和通信系統的技術應用加以探討，為保障高速公路安全穩定運行提供指導。

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控系統、收費系統、通信系統和照明等系統構成，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，我國創建起智能交通系統（IntelligentTrafficSystem，ITS）[1]，當前已經在高速公路系統領域得到廣泛應用，高速公路機電工程三大系統建設方面也取得了迅猛發展。

1高速公路機電工程技術應用

1.1高速公路通信系統

作為高速公路建設中基礎性的配套設施項目，通信系統為高速公路各有關部門信息傳遞管理及收費監控、語音通話、數據圖片信息的搜集與傳輸、intranet等網絡服務和視頻會議系統等提供了傳輸保證。在計算機網絡技術和通信技術飛速發展的背景下，高速公路通信系統也由最初的無線對講升級為800～1000MHz的無線集群傳輸系統，從小容量的微波通信模式演變為SDH數字光纖信息傳遞系統和語音、圖片、視頻等多信息融合的多媒體綜合通信系統。高速公路通信系統主要便于語音、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，數據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絡系統和場外監控系統如車輛檢測、氣象檢測等完成，計算機收費網絡系統可以達到10～100Mbps速率的信息傳遞。高速公路圖像業務包括交通監控圖像和視頻會議圖像兩部分，其中的交通監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。本次高速公路工程項目也使用了光纖傳輸SDH數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務平臺處理，這必然要求工程通信系統信息傳輸的光纖化、數字化和分組化。

1.2高速公路監控系統

高速公路監控系統基于普通道路交通管制系統而建立，包括道路和車輛信息采集系統、監控指揮中心、信息支撐與共享三部分，其中道路車輛信息采集系統又由道路檢測設備、氣象監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。高速公路監控系統作為一個閉環系統是以道路車輛運行情況參數作為基本錄入信息，隨后由監控系統對上述采集并錄入的信息進行系統性分析處理，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。當前監控系統分為數字和模擬兩種型式，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通信平臺模擬監控系統，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展趨勢而言，數字技術是將來監控系統發展的必然趨勢，以網絡化技術為信息交換必要平臺，實現模擬視頻影像傳輸顯示技術向數字化技術的順利過渡。

1.3高速公路收費系統

高速公路收費系統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的創建也是我國高速公路發展的重要環節。擬建項目實行半封閉半自動收費系統模式，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。本工程收費系統同樣由收費中心→收費站點→收費化車行道的三級計算機網絡管理系統構成，三級系統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協議數據通信網絡進行數據信息傳輸以及Unix多任務型操作軟件系統[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、車道運行參數搜集、收費磁卡管理、交通運行規模分析、系統升級管理和數據庫運行管理等模塊，收費管理系統的升級以計算機技術發展為載體。

1.4高速公路照明系統

高速公路閉路檢測系統對照明負荷要求較高，能源系統為高速公路其他系統能耗提供夜間錄視條件，對于夜間道路條件和行車環境的改善、交通事故的有效控制和其他電力參數的實時采集與統計分析提供物質保障，據此建立系統能源計量數據庫，確保高速公路機電工程系統的順利運行。本高速公路照明系統嚴格按照《公路隧道設計規范》（JTGD70-2004）執行，采用對稱照明系統性規劃設計。該高速公路長度范圍內的照明系統為相等的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，最大程度實現公路照明能源的均勻分配。高速公路設計規范中規定頻率在5～10Hz范圍的光閃爍效應將對人眼產生較大的刺激，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區段長度受到限制，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

當前國內發達地區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范，配備有移動通信站、火災預警系統、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，加強對防雷系統的監測與檢查，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安全運行。

2結語

本高速公路機電工程技術在公網標準接口信息化網絡建成后便可與全國性高速公路進行聯網監控、聯網收費和聯網通信，此時必將構建起覆蓋廣泛的國家高速公路信息網絡，行業規模經濟效應將大大凸顯。近年來高速公路機電工程技術應用與三大系統控制越來越受到業內與業外的廣泛關注，其技術應用與質量管理的優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