高速公路機(jī)電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)及新技術(shù)應(yīng)用研究

付瑋

摘 要：機(jī)電系統(tǒng)是高速公路系統(tǒng)的重要組成部分，直接關(guān)系著行駛車輛的安全。本文結(jié)合機(jī)電高速公路系統(tǒng)收費(fèi)站的取消部分，將機(jī)電系統(tǒng)的主要構(gòu)成作為重點(diǎn)，分析了高速公路機(jī)電系統(tǒng)組成及現(xiàn)狀，并提出了高速公路機(jī)電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，希望可以成為行業(yè)內(nèi)主流的新技術(shù)。

關(guān)鍵詞：高速公路;機(jī)電系統(tǒng);設(shè)計(jì);新技術(shù)

中圖分類號：U418.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市化發(fā)展的速度日益加快，高速公路建設(shè)方面的發(fā)展也突飛猛進(jìn)。在高速公路的調(diào)試過程中，機(jī)電系統(tǒng)是收費(fèi)系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的重要組成部分。因此，機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)以及將新技術(shù)運(yùn)用是促進(jìn)高速公路機(jī)電系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵。

1 高速公路機(jī)電系統(tǒng)組成及現(xiàn)狀

高速公路的機(jī)電系統(tǒng)自身比較復(fù)雜化，尤其是在組織和操作系統(tǒng)方面。其高效的管理和運(yùn)營是高速公路信息化和現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。公路機(jī)電系統(tǒng)具有一定的優(yōu)勢，例如：提高交通工作環(huán)境安全、舒適度、高效性。高速公路機(jī)電系統(tǒng)的組成比較復(fù)雜，一般由監(jiān)控、收費(fèi)、通訊、供電和配電以及隧道機(jī)電系統(tǒng)組成。根據(jù)調(diào)查，高速管理養(yǎng)護(hù)的公司普遍存在對機(jī)電系統(tǒng)管理養(yǎng)護(hù)關(guān)注較少的問題，并且還存在維護(hù)延遲、設(shè)備管理不規(guī)范、缺乏管理和養(yǎng)護(hù)資金等問題，其主要是因?yàn)槲覈诠咚俟窓C(jī)電設(shè)備養(yǎng)護(hù)費(fèi)用方面缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致高層部門對高速機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的管理不夠重視，使其存在一定的問題，因此，高速公路機(jī)電管理系統(tǒng)就成了養(yǎng)護(hù)公司的首要任務(wù)。

2 高速公路機(jī)電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)由路側(cè)前端、站級、中心級三部分組成。路側(cè)前端的作用是獲取道路交通量的基本數(shù)據(jù)、天氣數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)等，并發(fā)布交通信息;站級的主要作用是獲取路側(cè)前端交通數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)從前端傳輸?shù)街醒爰墑e;識別并獲得不同形式的數(shù)據(jù)信息，例如視頻和數(shù)字，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街贫ǖ谋O(jiān)控中心;中心級的作用是主要集成、分析和引導(dǎo)從前端過程獲得的數(shù)據(jù)，并給出相關(guān)指示。因此，監(jiān)視系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)，是豐富前端數(shù)據(jù)的內(nèi)容和信息類型，包括加密信息收集點(diǎn)的配置、各種信息收集設(shè)備的完成和改進(jìn)、以及更換新的技術(shù)設(shè)備，為支撐后端大數(shù)據(jù)的分析和應(yīng)用提供一定的保障;不斷優(yōu)化數(shù)據(jù)收集方法，確?？煽啃愿吆透咝阅艿膫鬏敺椒?，提高數(shù)據(jù)的及時(shí)性和有效性;從而提高系統(tǒng)壓縮數(shù)據(jù)的能力;通過電子和自動(dòng)化技術(shù)收集前端設(shè)備的健康狀況來取代手動(dòng)控制，這樣就可以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)收集設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并在第一時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，從而進(jìn)一步完善養(yǎng)護(hù)管理水平。高度成熟的信息技術(shù)應(yīng)支持監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化。作為管理者來看，有必要全面收集數(shù)據(jù)和信息情況，創(chuàng)建完整的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)并覆蓋高速公路機(jī)電系統(tǒng)的全過程。

2.2 收費(fèi)系統(tǒng)

傳統(tǒng)的收費(fèi)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上存在一定的漏洞，這意味著在高峰旅行（例如節(jié)假日）期間很容易遇到交通擁堵問題，這對人們車輛的進(jìn)出產(chǎn)生了一定的負(fù)面影響。因此，在此階段，技術(shù)人員的首要任務(wù)就是完善收費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。這項(xiàng)研究的前提是建立電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)。如今，不停車收費(fèi)通道已經(jīng)得到了我們國許多高速公路部分的廣泛使用。通道的主要設(shè)計(jì)原理是在汽車中放置一個(gè)識別裝置。這個(gè)裝置操作非常簡單，車主只需要輸入正確的駕駛執(zhí)照信息，就可以激活設(shè)備，車輛信息將深刻并記錄相關(guān)的智能技術(shù)信息。然后車輛只需要經(jīng)過一個(gè)特殊的通道，這個(gè)通道的相應(yīng)的檢測設(shè)備，將會(huì)自動(dòng)識別車輛的基本信息，例如：車輛載、出行路程。然后將其直接連接到收費(fèi)系統(tǒng)，通過傳感器在車主的個(gè)人網(wǎng)上銀行賬戶中進(jìn)行自動(dòng)扣費(fèi)。

2.3 通信系統(tǒng)

對于所有系統(tǒng)而言，通信系統(tǒng)都是關(guān)鍵。通信系統(tǒng)越有效、越健全，對于整個(gè)道路系統(tǒng)的建設(shè)就越有用，特別是在投入使用道路時(shí)，通信系統(tǒng)負(fù)責(zé)匯總數(shù)據(jù)。每個(gè)模塊都可以通過選擇數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)矫總€(gè)模塊來進(jìn)行后續(xù)工作。通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的主要組成為：硬件、軟件和數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸使其系統(tǒng)的核心部分，在完成數(shù)據(jù)傳輸中，還需要依靠電纜、數(shù)據(jù)、光纖和其他材料，該作業(yè)適用于各種模塊信息的交換。因此，需要明確優(yōu)化設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，明確數(shù)據(jù)傳送時(shí)的信號穩(wěn)定性影響，應(yīng)該從局域網(wǎng)配置的角度出發(fā)，特別是在山區(qū)信號較弱的地區(qū)，著眼于數(shù)據(jù)傳輸過程中信號穩(wěn)定性問題，并著重?cái)U(kuò)大信號覆蓋范圍。該場所配備了足夠數(shù)量的信號增幅器，以增強(qiáng)信號傳輸能力并確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r(shí)、穩(wěn)定。

2.4 交通控制系統(tǒng)

高速公路交通控制系統(tǒng)是現(xiàn)代高速公路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的重點(diǎn)。信息通過收集子，并進(jìn)行子系統(tǒng)發(fā)送，在經(jīng)過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的處理，指令被傳輸?shù)浇煌刂谱酉到y(tǒng)，交通控制子系統(tǒng)的交通控制差異分為三個(gè)方向：選擇目標(biāo)、確定方法和參數(shù)設(shè)置。根據(jù)選擇和確定方法的目的，可以預(yù)先進(jìn)行不同的參數(shù)設(shè)置，或者可以預(yù)設(shè)各種狀態(tài)信息。交通控制子系統(tǒng)根據(jù)來自道路的信息進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，其中參數(shù)中流量控制最重要。由于流量控制的差異，實(shí)際的控制方法應(yīng)分為兩類：高速坡道控制和高速主路控制以及定時(shí)設(shè)置控制，通用定時(shí)控制、交通檢測和耦合控制模式包括四種控制模式。

3 新技術(shù)在高速公路機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 監(jiān)控系統(tǒng)

首先必須重視監(jiān)控系統(tǒng)的作用，以確保道路上的行駛安全。該監(jiān)控系統(tǒng)可以及時(shí)獲取道路運(yùn)行狀態(tài)和行駛狀態(tài)，并在第一時(shí)間對道路運(yùn)行過程中的隱患進(jìn)行顯示，并且可以采取有效的解決措施進(jìn)行處理，以實(shí)現(xiàn)保證行駛安全的目的。在高速公路實(shí)際應(yīng)用中，監(jiān)控系統(tǒng)包括道路監(jiān)控和收費(fèi)站監(jiān)控。其中收費(fèi)站監(jiān)控的目的是對員工進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督，減少員工貪污的現(xiàn)象，而收費(fèi)站監(jiān)控其目的是用于違章車輛的實(shí)時(shí)監(jiān)控。專業(yè)部門將分析和處理使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器等設(shè)施進(jìn)行道路監(jiān)控、主線實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)時(shí)了解高速公路運(yùn)行狀況，并獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，為專業(yè)部門分析處理提的高效管理提供一定的保障。

3.2 通信系統(tǒng)

在高速公路的通信系統(tǒng)方面，自動(dòng)光交換技術(shù)最為常見，它可以實(shí)時(shí)檢測各種機(jī)電系統(tǒng)的操作信號，及時(shí)檢測故障，并提醒維修人員通過相關(guān)的警報(bào)設(shè)備進(jìn)行處理。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是可以及時(shí)準(zhǔn)確地檢測出故障，節(jié)省大量的故障排除時(shí)間，盡快恢復(fù)高速公路的通訊功能，滿足人們的出行需求，并保證其安全性和穩(wěn)定性。除此之外，還有PIN技術(shù)，涉及在IP和基礎(chǔ)傳輸介質(zhì)之間創(chuàng)建一個(gè)層，以處理商業(yè)數(shù)據(jù)包并為公司提供幫助。與自動(dòng)切換光學(xué)技術(shù)相比，PIN技術(shù)的使用的成本低，而且其實(shí)用性和安全性比較高，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用性的技術(shù)。在新技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，有關(guān)技術(shù)人員應(yīng)全面了解道路建設(shè)情況，并結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益問題，合理選擇比較適用的技術(shù)手段，提高通信信號的傳輸質(zhì)量。

3.3 收費(fèi)系統(tǒng)

人員根據(jù)收費(fèi)系統(tǒng)工作內(nèi)容可分為四類：人工、半自動(dòng)、全自動(dòng)以及全自動(dòng)計(jì)費(fèi)人工找零;根據(jù)用戶的理解，它包括兩種收費(fèi)方式：停車和非停車。在收費(fèi)系統(tǒng)的實(shí)施中，ETC系統(tǒng)被廣泛用于機(jī)電道路系統(tǒng)的收費(fèi)連接中，作為改善收費(fèi)系統(tǒng)并提高其效率的一種方法。該系統(tǒng)包括兩個(gè)系統(tǒng)，硬件和軟件。硬件系統(tǒng)的作用是識別車輛，監(jiān)控車輛并傳輸信息。軟件系統(tǒng)的作用是連接車主的智能終端，以實(shí)現(xiàn)支付效果。通過實(shí)踐應(yīng)用表明，ETC系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)發(fā)展的趨勢，但是技術(shù)人員還需要不斷的完善其穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性。

4 結(jié)束語

機(jī)電系統(tǒng)是確保高速公路安全使用和高效的關(guān)鍵。只有不斷的優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及提高新技術(shù)的創(chuàng)新，對高速公路機(jī)電系統(tǒng)至關(guān)重要。

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