高速公路智能化对机电系统的影响分析

2018-01-24吴昊

智能建筑与智慧城市 2018年3期

关键词：机电交通高速公路

吴昊

WU Hao

（重庆市华驰交通科技有限公司）

( Chongqing Huachi Transportation Technology Co. Ltd.)

1　引言

高速公路是我国经济社会发展的极为重要的基础设施，也代表着我国国民经济的繁荣程度和发展水平。以西部大开发和一带一路建设为标志，高速公路建设是必须的基础前提。按照交通部《国家高速公路网规划》内容，我国在2030年底，整体高速公路建设长度将达到8.5万公里，里程数成为世界第一。但与之相对应的问题也比较多，比如高速公路的环境保护和安全及维护等一系列问题。这对高速公路的管理提出了更高的要求，在这样的背景下，智能化管理应运而生。

2　机电系统对于高速公路建设的现实意义

通过国外高速公路智能化建设和使用的先进经验，对高速公路采取智能化的管理方式能够有效提升交通效率，促进道路运行功能，减少交通事故。智能化毫无疑问将作为高速公路建设和发展的主要选择和方向，得到越来越多的关注和认可。而机电系统则是高速公路智能化的物理基础，这些系统的智能化程度决定了高速公路的发展水平，应该引起高度的重视。

用于高速公路智能化建设的机电系统，主要通过整合电气电子、信息控制、交通机械工程等科技方法和手段，以完成对高速公路路网进行智能化管理和控制的基础性综合系统。其主要的构成单元包括如下几个达到部分：监控单元、通信单元、安全单元、供配电单元、收费单元等几个分系统。对这些分系统功能整合，也是一体现条高速公路现代化程度的具体标准，其建设和发展的实际水平，直接决定了高速公路的运营水平。

3　高速公路智能化建设与机电系统的关系

3.1　高速公路进行智能化建筑的内涵

具体来说，高速公路进行的智能化建设，就是要把目前相关科技领域较为领先的数据通信技术、信息技术、传感器技术、人工智能、控制技术，结合运筹学的基础理论和相关实践知识，有效整合并运用到实际的高速公路管理以及建设过程，该系统具备了语言集成功能、逻辑计算推理能力、模拟视觉以及代替人运动的功能，进而强化了道路和车辆以及管理者间的深层联系，逐渐形成一整套高效、安全、稳定的道路输运体系。通过高科技含量的技术手段，通过先进的机电设备设施，充分集成语音功能、视频功能、数据功能的基础上，对整个高速公路的软硬件管理实施更为直接、便捷、准确的控制。

同时，随着更多科技手段和理念的持续改进，对于高速公路智能化的推进代表着巨大的动力，我国智能化高速公路的建设也取得了日新月异的进步。国家相关部门对于高速公路智能化建设有着广泛的共识，比如科技部，就特意在国家“十一五”科技攻关计划中针对智能交通系统关键技术专门设立研究课题和攻关项目，并立意将成果及时转化，通过北京等10个超大型城市做试点示范，在京津冀以及长三角等发达地区初步建成综合智能交通体系。

3.2　智能化对高速公路机电系统的标准性要求

高速公路的智能化手段，其实现的基础就是机电系统，而决定高速公路的智能化程度的关键指标，实际也就是机电系统的先进性程度。智能化设计和管理功能的实现对于机电系统的依赖是不可或缺的，高速公路智能化管理的普及和拓展，也必然要成为高速公路今后设计和发展的总体趋势，其实现途径有赖于机电设备和体系的进一步发展和完善。而且，对于高速公路进行智能化建设，不是一个一蹴而就的过程，它需要不断地技术创新和技术运用，在充分考虑性价比以及可靠性的基础上，逐步推广和普及。在整个项目完成的各个阶段，高速公路的规划管理和设计者，以及高速公路的建设者，都要全身心参与进来，结合当前实际需要以及技术实现能力，考虑尽可能长远，通过系统设计把机电设备和系统的功能充分整合，并为未来的进一步升级更新系统奠定一定的物理基础，以持续满足高速公路在未来使用以及发展中的各种需要。

就目前的情况来说，高速公路所使用的机电系统及其技术已经可以基本满足智能化建设的实际需要，比如传感器技术、已采用的各种监控监测设备系统、信息传递和发布系统、自动收费处理设备、能满足基本事故救援需求的配套设施等。但这些设备设施缺乏实时系统的动态组织，使得各分系统各行其是，造成高速公路一些问题的处理没有及时高效解决。同时，这些系统设备虽然可用，但其功能却不够强大，还需要进一步完善，并且所需的数量也要进一步增多，才能满足实际的智能化管理需要。

在建设的过程中，还要考虑成本控制，在满足基本使用需求的前提下，尽量避免更大的投入，降低对正常运营的影响。高速公路智能化管理系统必须深度运用更为先进同时也更适用的智能化设备，可以实施全方位以及全时段的全路网运营监控和高效管理。因此，必须基于现有的机电系统，辅助增加并利用更为先进的网络通信控制技术，整合所有资源，将各类道路和交通的信息进行充分融合，实现自动化和智能化的高速公路路网监控等功能。

4　智能化对高速公路机电系统的影响分析

4.1　高速公路路网监控系统

对高速公路的正常运行需要监控系统实时采集路况信息，借助这些信息来确定具体的对策措施。监控系统是以传感器和摄像头等作为原始信息采集工具，通过有线或者无线通信手段进行信息的传输，再经过计算机的运算处理，实现实时信息采集和数据处理功能的一套。通过该系统，可以将全路线上的一些重要信息及时收集、整理、发布，并据此进行指挥和控制，提高高速公路的运营效率，降低运营成本和事故率。可以对高速公路的运营状态实施定时或不定时的检测，依据预先设计好的智能化管理准则以及策略，直接生成科学的管理控制方案，辅助形成必要的控制方法，帮助交管部门进一步调整高速公路的交通状态，实现高效、准确、安全的管理目标。按照具体的功能需求以及实际设备的功能特点，高速公路监控系统大致可包括如下几个主要的分系统。

1）信息采集分系统

信息采集分系统的功能主要是采集路面交通的原始信息，借助一些传感器，包括车辆超声波检测设备、线圈检测设备、视频检测设备、红外检测设备，以及传递数据的通信设备等，一起构成路面交通数据即时采集分系统，用来获取高速公路各路段道路的实时交通的信息和数据。

2）交通控制分系统

高速公路交通控制分系统的组成主要包括如下几个部分：一是交通控制的目标内容，二是交通控制的方法选择，三是交通控制的参数设置。交通控制的参数设置会根据固定的某种控制模式来作用到高速公路的交通流量控制上。按照流量控制的具体形式选择，实际的控制方法也需划分为高速匝道控制以及高速主干道控制这两个大的类别。实际的匝道控制手段主要在入口匝道处，其又能进一步细分为四种形式，分别是：①定时调节控制；②整体定时控制；③交通感应控制；④汇合控制。针对不同的车流量情况，采取不同的控制措施。

3）信息显示分系统

对于交通信息显示分系统而言，其组成一般包括变化限速引导系统，主要是借助高速公路两侧以及中间位置的变化限速的标志指示系统来实现，对高速各个车道车速进行优化配置处理，确保车辆能够充分利用各个车道。而更为详细的信息可通过情报显示板系统来实现，向过往的车辆发布详细的公路交通情况信息，以及具体的警告或控制指挥等指令性信息。

4）计算机网络分系统

计算机网络分系统相当于整个信息采集系统的神经系统，用于连接其他网络内的各个分系统，形成功能协调统一的整体。计算机网络分系统的组成主要软件和硬件两个部分，软件是功能实现的基础，硬件是软件运行的平台。具体来说，主要包括：计算机主机及其辅助设备、计算机的操作管理系统、网络通信连接设备、计算机网络运营管理系统、数据库系统、监控系统的各应用终端程序，等等。

4.2　高速公路收费系统

收费系统是完成高速公路收费功能的主要工具，具体来说，其主要的功能细分以及工作流程可以分为以下几个步骤：一是对收费口的车辆交通状况进行分型和统计，在此基础上，按照预订的收费标准收取必要的费用，同时发放收费的票据；二是将与收费内容有关联的相关数据和信息进行汇总和整理，将整理后的数据传送给管理中心和监控中心等，由上级部门的计算机对这些数据信息进行进一步的处理；三是进行原始数据的数值分析，据此编制管理相关的报表，并即时保存各种重要的信息数据；四是按照通过网络接收到的监控中心直接指令，控制并调节进出高速公路的所有车辆。