高速公路交通機(jī)電工程

1、高速公路機(jī)電工程系統(tǒng)高速公路機(jī)電系統(tǒng)隸屬于交通工程（安全設(shè)施、管理設(shè)施和服務(wù)設(shè)施）的管理設(shè)施。六大系統(tǒng)高速公路機(jī)電系統(tǒng)被劃分為六大系統(tǒng)，即監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)、低壓供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、隧道機(jī)電工程系統(tǒng)。在高速公路的建設(shè)和發(fā)展過程中，監(jiān)控、收費(fèi)、通信三大系統(tǒng)是同步進(jìn)行，協(xié)調(diào)發(fā)展的。組成部分一、監(jiān)控系統(tǒng)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)從管理層次一般分為外場(chǎng)設(shè)備、監(jiān)控站（或隧道管理站）、監(jiān)控分中心以及監(jiān)控總中心。外場(chǎng)設(shè)備按物理環(huán)境分為一般路段設(shè)備和隧道內(nèi)設(shè)施。一般路段設(shè)備包括車輛檢測(cè)器（有源環(huán)檢測(cè)器、微波檢測(cè)器、視頻檢測(cè)器等）、氣象檢測(cè)器（風(fēng)速風(fēng)向檢測(cè)器、溫濕度檢測(cè)器、能見度檢測(cè)器、路面溫度檢測(cè)器、雨量監(jiān)

2、測(cè)器等）、信息發(fā)布屏和遙控?cái)z像機(jī)等；隧道內(nèi)設(shè)施一般分為環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)（CO檢測(cè)器、照度檢測(cè)器、能見度檢測(cè)器等）、交通控制子系統(tǒng)（信息發(fā)布設(shè)施、視頻檢測(cè)設(shè)施、流量監(jiān)測(cè)設(shè)施等）、火災(zāi)檢測(cè)報(bào)警子系統(tǒng)、隧道通風(fēng)控制子系統(tǒng)、隧道照明控制子系統(tǒng)、有線廣播子系統(tǒng)以及本地控制子系統(tǒng)等。監(jiān)控站（或隧道管理站）、監(jiān)控分中心、監(jiān)控總中心監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)建設(shè)規(guī)模和要求的不同一般由監(jiān)控中心由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)、控制臺(tái)及輔助設(shè)備等部分組成。高速公路監(jiān)控系統(tǒng)主要由信息采集子系統(tǒng)、監(jiān)控中心及信息提供子系統(tǒng)三大部分組成。信息采集子系統(tǒng)包括：車輛檢測(cè)器、氣象檢測(cè)器、緊急電話和巡邏車。監(jiān)控中心是高速公路全線路監(jiān)控系統(tǒng)的最高

3、層即控制中心，主要負(fù)責(zé)全線路范圍內(nèi)交通情況的監(jiān)視和控制。信息提供子系統(tǒng)包括交通標(biāo)志、標(biāo)線和信號(hào)等，是交通監(jiān)控管理為汽車用戶服務(wù)的主要形式。國內(nèi)現(xiàn)階段的監(jiān)控主要是視頻監(jiān)控。視頻監(jiān)控主要由以下子系統(tǒng)組成：1.視頻攝像子系統(tǒng)，包括攝像機(jī)，攝相機(jī)鏡頭，攝像機(jī)支架，防護(hù)罩，云臺(tái)，攝像機(jī)支柱2.圖像串?dāng)?shù)字系統(tǒng)，主要視頻發(fā)射機(jī)，中繼器，接收器，線纜，視頻分配器3.輸出子系統(tǒng)，包括：監(jiān)視器，硬盤錄像機(jī)，延時(shí)錄像機(jī)4.控制子系統(tǒng)，包括云景控制器或控制鍵盤，副控鍵盤，矩陣切換器，畫面分割器二、收費(fèi)系統(tǒng)收費(fèi)系統(tǒng)高速公路收費(fèi)系統(tǒng)從管理層次一般分為所收費(fèi)站、收費(fèi)分中心和收費(fèi)總中心。高速公路收費(fèi)站一般由收費(fèi)站監(jiān)控室計(jì)算機(jī)

4、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、收費(fèi)車道計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（IC 卡讀寫設(shè)施、金額顯示設(shè)施、自動(dòng)欄桿機(jī)、計(jì)重設(shè)施、票據(jù)打印機(jī)等）、視頻監(jiān)控系統(tǒng)（亭內(nèi)、車道、收費(fèi)廣場(chǎng)攝像機(jī)）、對(duì)講系統(tǒng)以及報(bào)警系統(tǒng)等部分組成。收費(fèi)分中心、收費(fèi)總中心根據(jù)功能和要求的不同，一般由網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)/服務(wù)器和若干個(gè)工作站組成。收費(fèi)系統(tǒng)目前國內(nèi)主要還是半自動(dòng)收費(fèi)，在經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的地區(qū)，還采用了ETC等先進(jìn)的智能交通形式，如廣東的粵卡通等電子收費(fèi)方式，在未來ETC收費(fèi)方式是必然趨勢(shì)。三、通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)基于高速公路監(jiān)控系統(tǒng)和收費(fèi)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求，通信系統(tǒng)一般也分為通信站、通信分中心、通信總中心幾個(gè)層次。高速公路通信系統(tǒng)主要由光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)、數(shù)字程控交換機(jī)系統(tǒng)（

5、含指令電話系統(tǒng)）、光電纜線路工程以及通信電源系統(tǒng)等幾部分構(gòu)成。通過通信系統(tǒng)把監(jiān)控系統(tǒng)、收費(fèi)等系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求（數(shù)據(jù)、語音和圖像信息）逐級(jí)（站、分中心、總中心）進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)高速公路各管理部門之間信息的暢通，保障高速公路安全、舒適、快捷、高效的運(yùn)營。四、低壓供配電系統(tǒng)高速公路供配電系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，是為前面各系統(tǒng)來服務(wù)的，以保證整個(gè)機(jī)電系統(tǒng)的正常運(yùn)作。它一般是采用集中或相對(duì)集中供電,所用電源從發(fā)電廠或從附近地區(qū)的高壓電網(wǎng)引出10kV或35kV高壓送至高速公路自己的變電所,用降壓變壓器產(chǎn)生220V/380V的供電電壓,然后再由低壓配電屏及輸電線送至有關(guān)用電設(shè)備。五、照明系統(tǒng)高速公路照明系統(tǒng)由：照

6、明標(biāo)準(zhǔn) 、照明方式 、照明控制 、燈具及光源、 燈桿及高桿燈的升降機(jī)構(gòu)六部分組成！六、隧道機(jī)電工程高速公路隧道機(jī)電工程是高速公路機(jī)電工程的一個(gè)分部工程，包括通風(fēng)、照明、消防、監(jiān)控、低壓供配電等子系統(tǒng)。通風(fēng)系統(tǒng)可對(duì)車輛通過時(shí)產(chǎn)生的一氧化碳、煙霧、異味進(jìn)行稀釋；一般采用射流風(fēng)機(jī)，安裝在行車道的正上方；國外也有采用隧道吊頂內(nèi)安裝風(fēng)管的通風(fēng)方式。照明系統(tǒng)一般采用熒光燈、高壓鈉燈或LED燈，安裝在行車道的上方及隧道橫洞上方，以滿足隧道內(nèi)路面的平均照度和均勻度的要求；按功能分為：基本照明、加強(qiáng)照明、應(yīng)急照明、橫洞照明；按區(qū)段分為引入段 、適應(yīng)段和過渡段 、基本段、出口段。消防系統(tǒng)包括緊急廣播系統(tǒng)、火災(zāi)監(jiān)測(cè)

7、系統(tǒng)、聲光報(bào)警系統(tǒng)、滅火系統(tǒng)；主要設(shè)備有：火災(zāi)探測(cè)器、消防控制器、火災(zāi)報(bào)警器、消火栓、滅火器、加壓設(shè)施、供水設(shè)施等。監(jiān)控系統(tǒng)包括車輛檢測(cè)器、氣象檢測(cè)器、閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)、緊急電話系統(tǒng)、環(huán)境檢測(cè)設(shè)備（包括CO傳感器、煙霧傳感器、風(fēng)向風(fēng)速傳感器等）、交通誘導(dǎo)設(shè)施、可變信息標(biāo)志、監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等。供配電系統(tǒng)主要為通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)、照明系統(tǒng)的燈具、消防系統(tǒng)水泵和監(jiān)控系統(tǒng)各種監(jiān)視設(shè)備提供電力支持。供配電系統(tǒng)主要采用10KV架空線將附近變電所電源引至隧道洞口，再經(jīng)箱式變電站或變電所變?yōu)樗淼浪桦妷?。高速公路交通機(jī)電工程解決方案高速公路機(jī)電工程一般包括交通監(jiān)控系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)和通信系統(tǒng)，三者是密切相關(guān)的，在建設(shè)

8、和發(fā)展過程中，應(yīng)該是同步進(jìn)行，協(xié)調(diào)發(fā)展的，從而在高速公路網(wǎng)建成后，達(dá)到統(tǒng)一運(yùn)行、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一組織收費(fèi)和管理交通的目的。根據(jù)目前的發(fā)展趨勢(shì)，有些業(yè)主也會(huì)把供配電照明和管道等也列入機(jī)電工程實(shí)施。本文將對(duì)高速公路三大系統(tǒng)進(jìn)行簡單介紹:一、交通監(jiān)控系統(tǒng)交通監(jiān)控系統(tǒng)一般由監(jiān)控中心和外場(chǎng)設(shè)備兩部分組成。監(jiān)控中心由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視控制設(shè)備、投影設(shè)備、不間斷電源系統(tǒng)等組成。監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)，能接入視頻、數(shù)據(jù)和緊急電話語音信息，構(gòu)成一個(gè)多媒體的信息平臺(tái)，具備方便的擴(kuò)展性。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有每天24小時(shí)連續(xù)工作的能力。監(jiān)控軟件工程是交通監(jiān)控系統(tǒng)的靈魂工程，它采集外場(chǎng)設(shè)備檢測(cè)到的信息，進(jìn)行分析

9、處理，生成相應(yīng)的控制方案，對(duì)外場(chǎng)的情報(bào)板等設(shè)備發(fā)布消息，告知司機(jī)高速公路交通狀況或誘導(dǎo)其行車路線。本公司有多年編制交通監(jiān)控軟件的經(jīng)驗(yàn)，并根據(jù)公路管理部門的反饋意見，我們?cè)谲浖木幹七^程中綜合了各種意見，盡可能多的考慮了可能發(fā)生的交通異常情況，并事先制定多種控制預(yù)案，使高速公路的管理更加方便，對(duì)交通狀態(tài)的控制更加完善，為道路使用者提供更為高效、安全、快捷、舒適的服務(wù)。監(jiān)控中心的閉路電視控制設(shè)備由視頻切換矩陣和監(jiān)視器墻或投影設(shè)備等。它們控制外場(chǎng)攝像機(jī)，并接受攝像機(jī)傳輸回來的圖像，利用彩色監(jiān)視器墻和投影設(shè)備實(shí)時(shí)觀察相關(guān)路段的交通流狀態(tài)，監(jiān)視器也可切換到事件發(fā)生地點(diǎn)的畫面，控制錄像機(jī)自動(dòng)錄像，并自動(dòng)記

10、錄攝像機(jī)的編號(hào)、事故發(fā)生時(shí)間等信息。監(jiān)控分中心的值班人員可以根據(jù)圖像顯示的信息做出相應(yīng)的控制決策。監(jiān)控的外場(chǎng)設(shè)備一般包括車輛檢測(cè)器、氣象檢測(cè)器、可變情報(bào)板、可變限速板和外場(chǎng)攝像機(jī)等。車輛檢測(cè)器主要用來采集高速公路的交通流量信息和行駛車輛的變化情況，可以檢測(cè)車流量、車速、占有率的參數(shù)，從而判斷出交通的擁擠、堵塞、暢通等狀況，提供給監(jiān)控中心軟件作出各種控制方案。氣象檢測(cè)器一般安裝在立交、山區(qū)、湖泊區(qū)等氣候情況比較復(fù)雜之處，檢測(cè)當(dāng)?shù)氐哪芤姸取⒂暄┝康刃畔?，根?jù)這些信息對(duì)當(dāng)?shù)氐能囕v行駛作出限制措施。可變情報(bào)板和限速板是控制方案或措施的發(fā)布設(shè)備，也是高速公路的面子工程，通過這些設(shè)備告知司機(jī)交通信息和誘導(dǎo)

11、行車路線。外場(chǎng)攝像機(jī)是交通監(jiān)控系統(tǒng)的“眼睛”，可實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)觀察高速公路的道路狀況，在其他設(shè)備檢測(cè)到相關(guān)信息時(shí)也可以通過攝像機(jī)進(jìn)行確認(rèn)，以采取必要的控制措施。除了以上信息收集、信息處理顯示、交通控制、事件處理等功能外，交通監(jiān)控系統(tǒng)還提供報(bào)表統(tǒng)計(jì)與打印、查詢、自動(dòng)數(shù)據(jù)備份和系統(tǒng)恢復(fù)、系統(tǒng)具有自診斷、交通信息共享、安全防護(hù)、可省域聯(lián)網(wǎng)等功能，還可加入其他如廣播、電臺(tái)、新聞媒體、網(wǎng)站等信息源或發(fā)布渠道，從而形成一個(gè)功能完善的系統(tǒng)。二、收費(fèi)系統(tǒng)高速公路收費(fèi)系統(tǒng)是高速公路建設(shè)費(fèi)用回收的最重要的途徑，也是業(yè)主最關(guān)心的一個(gè)系統(tǒng)。收費(fèi)系統(tǒng)一般采用“收費(fèi)車道收費(fèi)站各運(yùn)營公司收費(fèi)中心收費(fèi)結(jié)算中心”的四級(jí)收費(fèi)體制。各級(jí)

12、站點(diǎn)的核心都為計(jì)算機(jī)設(shè)備，這些設(shè)備通過以太網(wǎng)交換機(jī)連成網(wǎng)絡(luò)。收費(fèi)車道采集的原始收費(fèi)數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)送向收費(fèi)站，收費(fèi)站將采集的數(shù)據(jù)集中后發(fā)送給收費(fèi)結(jié)算中心和相應(yīng)的運(yùn)營公司的收費(fèi)中心。在收費(fèi)結(jié)算中心，對(duì)每次出口的收費(fèi)按照該車輛的車型和實(shí)際行駛所通過的路段、里程進(jìn)行分割計(jì)算，得出各路段的應(yīng)收款，然后存入收費(fèi)結(jié)算中心的數(shù)據(jù)庫，并將清分的結(jié)果送給相應(yīng)的運(yùn)營公司的收費(fèi)中心。收費(fèi)系統(tǒng)一般采用封閉式聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)，采用人工半自動(dòng)的收費(fèi)方式，即“人工判型，人工收費(fèi)，計(jì)算機(jī)管理，閉路電視監(jiān)視，檢測(cè)器校核”的半自動(dòng)方式。采用非接觸式IC卡作為收費(fèi)介質(zhì)，即入口發(fā)行通行卡并寫入入口信息，出口按照車型和行駛里程收取

13、通行費(fèi)或在儲(chǔ)值卡內(nèi)扣款。另外，全自動(dòng)電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)（ETC）將會(huì)根據(jù)各地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r可實(shí)際需要逐漸普及起來，在新建的的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)中，建議預(yù)留ETC車道的相關(guān)配置。收費(fèi)系統(tǒng)至少包括（但不局限于此）下列項(xiàng)目：收費(fèi)車道設(shè)備：包括收費(fèi)員終端、車道控制器、票據(jù)打印機(jī)、非接觸式IC卡讀寫器、雨棚信號(hào)燈、手動(dòng)欄桿、自動(dòng)欄桿、通行信號(hào)燈、黃色閃光報(bào)警器、霧燈、費(fèi)額顯示器、車輛檢測(cè)器及必須的附屬設(shè)備，根據(jù)入、出口車道類型，安裝相應(yīng)的設(shè)備。收費(fèi)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件：包括收費(fèi)中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和收費(fèi)站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩級(jí)，各級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要包括：服務(wù)器、工作站、以太網(wǎng)交換機(jī)、IC卡讀寫器、激光打印機(jī)等。收費(fèi)系統(tǒng)軟件：包

14、括收費(fèi)車道、收費(fèi)站和收費(fèi)中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用軟件以及完成本系統(tǒng)功能的全部應(yīng)用軟件。收費(fèi)閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)：包括外場(chǎng)設(shè)備、收費(fèi)站監(jiān)視控制設(shè)備。外場(chǎng)設(shè)備主要由廣場(chǎng)攝像機(jī)、入出口車道攝像機(jī)、亭內(nèi)攝像機(jī)、視頻數(shù)據(jù)疊加器等；收費(fèi)站監(jiān)視設(shè)備設(shè)于各個(gè)收費(fèi)站控制室內(nèi)，主要包括視頻控制矩陣、硬盤錄象機(jī)、彩色監(jiān)視器等。收費(fèi)站與收費(fèi)亭內(nèi)部有線對(duì)講系統(tǒng)。收費(fèi)站和各收費(fèi)亭的安全報(bào)警系統(tǒng)。收費(fèi)附屬設(shè)施，包括電源、配電箱、設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)、傳輸介質(zhì)（電力電纜、信號(hào)電纜、光纜）、設(shè)于收費(fèi)控制室內(nèi)的控制臺(tái)、活動(dòng)椅等。收費(fèi)系統(tǒng)的功能有：收費(fèi)車道按照統(tǒng)一的操作流程工作，實(shí)時(shí)處理各種收費(fèi)數(shù)據(jù)，除了對(duì)正常車輛進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確

15、的收費(fèi)處理外，同時(shí)對(duì)收費(fèi)過程中出現(xiàn)的各種特殊車輛和異常情況按照統(tǒng)一的規(guī)定流程進(jìn)行處理，如軍車、公務(wù)車、緊急車、車隊(duì)、拖車、未付車、違章闖關(guān)車、補(bǔ)交款車、無卡車、卡壞車、“U”型車、超時(shí)車、出入口車型不一致車等進(jìn)行處理。對(duì)收費(fèi)車道的出入車輛流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)各車道的收費(fèi)交易數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、統(tǒng)計(jì)并可靠存儲(chǔ)。向收費(fèi)結(jié)算中心上傳原始收費(fèi)數(shù)據(jù)記錄和每日的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，接收收費(fèi)結(jié)算中心下傳的聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，包括費(fèi)率、黑名單、同步時(shí)鐘等，并及時(shí)下傳給收費(fèi)車道。通行卡的調(diào)配和管理票證的發(fā)放和管理現(xiàn)金管理和銀行繳款對(duì)收費(fèi)車道、收費(fèi)亭、收費(fèi)廣場(chǎng)的閉路電視監(jiān)視，對(duì)抓拍圖像的管理打印各類收費(fèi)統(tǒng)計(jì)報(bào)表，交通量統(tǒng)計(jì)報(bào)表和

16、管理報(bào)表數(shù)據(jù)、資料的存儲(chǔ)與備份和安全管理數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)維護(hù)和網(wǎng)絡(luò)管理三、通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)主要是為高速公路運(yùn)營管理及監(jiān)控、收費(fèi)系統(tǒng)實(shí)施提供必要的話音業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)、圖像信息傳輸通道，它是保障高速公路安全、高速、暢通、舒適、高效運(yùn)營及實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化交通管理必不可少的手段，起著高速公路管理系統(tǒng)中樞神經(jīng)的作用。根據(jù)目前的技術(shù)狀況，通信系統(tǒng)基本采用2種實(shí)現(xiàn)方法。一種為SDH光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)；另一種為可實(shí)現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)、視頻三網(wǎng)合一的千兆以太網(wǎng)技術(shù)。SDH光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)一般根據(jù)高速公路上收費(fèi)站點(diǎn)和服務(wù)區(qū)、養(yǎng)護(hù)工區(qū)等的設(shè)置設(shè)立通信站，在監(jiān)控和收費(fèi)中心地點(diǎn)同時(shí)設(shè)立通信中心。在通信中心布置光纖線路終端設(shè)備(OLT)，在通

17、信站布置光纖網(wǎng)絡(luò)單元設(shè)備(ONU)，按需采用STM-1(155Mbit/s)或STM-4(622Mbit/s)速率等級(jí)，用4芯光纖組成2芯通道保護(hù)自愈環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)。SDH可為高速公路機(jī)電工程或運(yùn)營管理采用以下接口，滿足高速公路的數(shù)據(jù)傳輸：1）155Mbit/s數(shù)字通路2）2Mbit/s數(shù)字通路3）10M/100M以太網(wǎng)絡(luò)4）CCTV視頻和控制信號(hào)傳輸通路5）信道通路。這些信道通路包括：(1)音頻信道：SPC遠(yuǎn)端用戶信道緊急電話系統(tǒng)的遠(yuǎn)端分支信道實(shí)線信道(2)數(shù)據(jù)信道：收費(fèi)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信道(2M或10/100M以太網(wǎng)接口)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信道(RS232/2M)收費(fèi)矩陣聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信道(RS232/485)電源監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信道CCTV反向控制信道(RS232/485)ISDN2B+D信道SPC網(wǎng)管數(shù)據(jù)信道(DCN)等等。千兆