中咨華科交通建設(shè)技術(shù)有限公司，北京 100195

1 高速公路機電系統(tǒng)組成及現(xiàn)狀

高速公路機電系統(tǒng)是一個組成復(fù)雜、功能多樣的系統(tǒng)體系，由于其直接決定著高速公路通行效率、運營成本，其智能化程度也間接彰顯著高速公路的建設(shè)水平。合理的機電系統(tǒng)建設(shè)以及機電設(shè)備選用可以極大地保障高速公路交通運輸?shù)陌踩?、高效。高速公路機電系統(tǒng)由監(jiān)控室、交通檢測、結(jié)算點、隧道檢測、電力監(jiān)控系統(tǒng)組成。

在高速公路機電系統(tǒng)的使用過程中，大多重視性能與成本，而往往忽略了其管理與維護，很容易出現(xiàn)設(shè)備的老化損壞、管理混亂等現(xiàn)象。針對高速公路機電系統(tǒng)的管理，目前國內(nèi)相關(guān)的規(guī)章標準空缺較大，在實踐中難以進行具體操作，因此對于其管理系統(tǒng)的探討具備較大的研究意義與實踐價值。

此外，近些年興起的“智慧交通”理念在領(lǐng)域內(nèi)引起了廣泛的關(guān)注，該理念旨在基于高新通信技術(shù)促進高速公路安全、舒適、高效地服務(wù)于人。而且這一理念的實現(xiàn)，正依賴于良好的機電智能化管理系統(tǒng)來完成。換言之，機電智能化管理系統(tǒng)的建設(shè)水平直接反映著智慧交通的完成程度。

2 實現(xiàn)高速公路機電設(shè)備智能化管理的意義

2.1 強化應(yīng)急反應(yīng)能力

通過分析已有的機電系統(tǒng)實踐可知，受到自然環(huán)境、操作不當(dāng)?shù)仍蛴绊懀到y(tǒng)內(nèi)部難免會出現(xiàn)各種各樣的故障。而且目前的檢修方式需要對各個部分進行獨立檢查，以確定故障位置及故障原因，效率很低且需要耗費大量人工，在某些情況下可能因為檢修時間過長而造成不可挽回的經(jīng)濟損失。合理地運用智能化管理系統(tǒng)可以對故障發(fā)生的位置及其原因進行及時的反饋，以便快速組織人員進行故障排除，保障高速公路的正常使用。

高速公路智能管理系統(tǒng)可以快速、精準地處理突發(fā)事故，強化應(yīng)急反應(yīng)能力。例如，當(dāng)高速公路某路段出現(xiàn)斷電現(xiàn)象時，高速公路智能管理系統(tǒng)可第一時間檢測到故障現(xiàn)象，并對發(fā)生故障的具體位置進行定位，就近通知相關(guān)維護部門組織人員趕往現(xiàn)場進行故障的維護與通行的保障。例如，在某些大橋發(fā)生電梯故障停運時，高速公路智能管理系統(tǒng)就能夠快速地鎖定轎廂位置并確定故障原因以及受困人員情況，以便電梯管理人員及時地開展救援工作。高速公路智能管理系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1 高速公路智能管理系統(tǒng)組成

2.2 提高管理效果

大數(shù)據(jù)技術(shù)的普及，使各行各業(yè)都取得了突破式的革新，人們的生活環(huán)境也逐步跨入了信息時代。在機電系統(tǒng)領(lǐng)域，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智能化管理也成為一個熱門的發(fā)展方向。通過對系統(tǒng)內(nèi)各個子系統(tǒng)所收集的數(shù)據(jù)進行匯總、處理以及分析，可以形成具有一定規(guī)律的數(shù)據(jù)庫；通過對數(shù)據(jù)庫內(nèi)相關(guān)數(shù)據(jù)進行二次分析，能夠得到各種預(yù)測性的結(jié)果，以此幫助工作人員制訂預(yù)防措施、選擇處理方式、降低管理成本以及提升管理效率。

對系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備的故障頻率、原因及部位進行長期的數(shù)據(jù)統(tǒng)計并加以分析，將能夠幫助管理人員有針對性地采取維護手段，確定重點維護位置。此外，也可以借助大數(shù)據(jù)技術(shù)對系統(tǒng)內(nèi)各人工參與環(huán)節(jié)進行統(tǒng)計，對人工誤差出現(xiàn)頻次進行采樣，運用長期數(shù)據(jù)確定高誤差崗位，幫助管理人員進行人員配置的調(diào)整，以降低人工誤差的影響，提高系統(tǒng)運轉(zhuǎn)效率。

2.3 建立數(shù)據(jù)管理模型

在大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，可建立基于路網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)各項數(shù)據(jù)的管理模型。為方便直接應(yīng)用于各項研究與管理中，該模型應(yīng)具備數(shù)據(jù)信息的實時性和共享性。數(shù)據(jù)管理模型的建立不僅便于一線工作人員直觀地對各路段情況進行監(jiān)管，同時還能夠為決策層的戰(zhàn)略制定提供全面且及時的數(shù)據(jù)參考。此外，該模型的提出也為未來智能化管理提供了一種新思路，能夠很好地貼合行業(yè)信息化、共享化的發(fā)展方向。

目前高速公路機電系統(tǒng)管理融合了各項高新技術(shù)，正在向著更為高效、智能的方向快速發(fā)展，但在實踐中也暴露出了許多亟待解決的問題。例如，智能化的過程對相關(guān)技術(shù)提出了更高的要求，技術(shù)應(yīng)用的局限、環(huán)境因素的干擾等都阻礙著技術(shù)的應(yīng)用。此外，飛速發(fā)展的管理模式對技術(shù)人員的專業(yè)素質(zhì)要求也更為嚴苛，無形中加大了執(zhí)行難度，相關(guān)人員對新設(shè)備、新技術(shù)帶來的安全隱患、經(jīng)濟風(fēng)險也應(yīng)引起足夠的重視。

3 高速公路機電智能化管理系統(tǒng)設(shè)計

3.1 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)

在高速公路機電智能化管理系統(tǒng)的發(fā)展中，監(jiān)控系統(tǒng)的智能化占據(jù)核心組成部分，其主要使用攝像頭和多種傳感器來獲取各路段及收費站等位置的信息數(shù)據(jù)，經(jīng)過簡單的數(shù)據(jù)處理后傳輸?shù)接嬎銠C中，來完成數(shù)據(jù)的收集、處理、反饋。

監(jiān)控系統(tǒng)的智能化管理功能可形象地分為“眼”“腦”“口”三部分，“眼”用于實現(xiàn)各位置信息數(shù)據(jù)的獲取，“腦”指通過計算機軟件、人腦來對數(shù)據(jù)進行分類、匯總并得出對應(yīng)的判斷與指令，而“口”則將指令傳達到各系統(tǒng)進行調(diào)整，以此完成對于高速公路的調(diào)控。同時，還可建立收集—處理—反饋的機制，不僅能夠提升高速公路通行效率，還能夠顯著節(jié)約管理成本。此外，監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用還可以與交通運輸?shù)南嚓P(guān)主管部門進行聯(lián)動，依據(jù)路況實際進行針對性的調(diào)整。

根據(jù)其功能側(cè)重方面不同，可將高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的智能化管理分為以下幾個部分：

（1）信息采集系統(tǒng)。信息采集系統(tǒng)即監(jiān)控系統(tǒng)功能中的“眼”。其主要借助攝像頭、測速儀等智能化設(shè)備進行數(shù)據(jù)收集，并依托各種采集設(shè)備的優(yōu)點進行合理組合形成地面實況監(jiān)控網(wǎng)，以此形成對路段的有效管理。隨著采集對象的多元化，現(xiàn)在很多地方也廣泛使用多種傳感器來滿足采集需求。

（2）信息顯示系統(tǒng)。信息顯示系統(tǒng)的主要功能是對設(shè)備采集的實況信息進行顯示，其主要是作為信息采集系統(tǒng)的一種輔助補充而應(yīng)用。為實現(xiàn)更為高效的智能化管理，目前主流的信息顯示系統(tǒng)在組成上可分為變化限速引導(dǎo)系統(tǒng)和情報顯示板系統(tǒng)兩個二級分系統(tǒng)。變化限速引導(dǎo)系統(tǒng)的作用是借助計算機軟件進行分析，通過變化限速對高速公路上各個車道的流量進行合理的調(diào)控，最大化地利用高速公路運輸能力。情報顯示板系統(tǒng)的主要工作是對高速公路各路段路況進行監(jiān)控，告知車主前方路況，并在必要時對行車發(fā)布警示和禁止通行的信息。此兩者的協(xié)調(diào)工作，為智能化管理提供了信息傳輸基礎(chǔ)。

（3）計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)即監(jiān)控系統(tǒng)功能中的“腦”。其作為實現(xiàn)智能化管理的核心，與其他子系統(tǒng)相連，以此構(gòu)建成高速公路監(jiān)控系統(tǒng)處理網(wǎng)，處理其他子系統(tǒng)傳回的各種信息數(shù)據(jù)，并調(diào)控者其他子系統(tǒng)的動作。計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在組成上可簡單分為軟件、硬件兩部分，前者由計算機終端及其附屬硬件等組成，為監(jiān)控系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)提供了設(shè)備基礎(chǔ)；后者包括運行于其上的各種操作軟件、設(shè)備驅(qū)動等，為數(shù)據(jù)的處理提供具體操作手段。

（4）交通控制系統(tǒng)。交通控制系統(tǒng)即監(jiān)控系統(tǒng)功能中的“口”。其是實現(xiàn)智能化管理的最后一步，也是智能化管理的實現(xiàn)動作，在工作時主要接收經(jīng)自信息顯示系統(tǒng)收集、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)處理后的指令信息，并做出相應(yīng)的反饋動作。交通控制系統(tǒng)在工作時主要分為三部分進行開展，分別是選擇目標、確定方法和參數(shù)設(shè)置。其中，參數(shù)設(shè)置既可以根據(jù)前兩個條件的情況來確定，又可以給定初始值后讓交通控制系統(tǒng)自行調(diào)節(jié)。

3.2 高速公路收費系統(tǒng)

收費系統(tǒng)作為智能化管理實現(xiàn)的動力，在根源上支撐著智能化管理的完成。要想讓高速公路長期良好地運營，就要完善且合理化收費系統(tǒng)實現(xiàn)盈利，同時收費回收的成本也可以反過來投入系統(tǒng)的維護上以提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。具體而言，收費系統(tǒng)需要根據(jù)監(jiān)控數(shù)據(jù)判斷車輛型號、載重等因素，進而根據(jù)收費標準收取費用并開具憑票。此外，還需要對通行車輛的基本數(shù)據(jù)進行記錄，經(jīng)簡單匯總處理后上傳至收費中心，由收費中心對數(shù)據(jù)進行進一步的整理與保存。收費中心對保存的數(shù)據(jù)應(yīng)定期進行分析并編制成報表儲存，當(dāng)需要時要能及時地調(diào)取相關(guān)數(shù)據(jù)用作參考。

4 結(jié)束語

綜上所述，高速公路機電系統(tǒng)智能化的推進對強化應(yīng)急反應(yīng)能力、提高管理效果有著卓越的效果，對適應(yīng)社會交通運輸業(yè)發(fā)展也有著極大的促進作用。目前的實踐經(jīng)驗也說明，高速公路機電系統(tǒng)智能化的實現(xiàn)依賴于管理完善的機電體系、高效的機電技術(shù)以及先進的機電設(shè)備。未來機電系統(tǒng)管理的智能化已是大勢所趨，大力發(fā)展相關(guān)技術(shù)將具有長遠的前景。