浅谈高速公路交通机电工程

浅谈高速公路交通机电工程
摘要：文章简要介绍了实施高速公路交通机电工程的必要性及高速公路交通
机电工程的发展状况、构成和功能。

交通机电工程是引进国内外先进的交通管理
技术，配置高科技机电设备，运用现代化信息传送手段实施对路段、立交、隧道
以及出入车道行车态势和收费、调度进行动态监控、管理，及时对突出事件作出
响应和处理的计算机综合系统工程，它能最大限度地降低事故损失确保高速公路
的安全畅通。

关键词：交通机电工程供配电照明系统监控系统收费系统通信
系统远程图像
一、交通机电工程的构成及功能
交通机电工程由4个部分组成。

（一）供配电照明系统
该系统包括10KV高压供电线路与自备发电机组构成的供电系统；为设备正
常运行提供稳定、可靠电源的低压配电子系统；以及由高杆灯、广场灯、匝道灯、草坪灯和庭院灯所组成的为驾驶员提供良好视觉条件的照明子系统。

（二）监控系统
监控系统是实现高速公路大流量、快速和安全的指挥调度系统，它是根据交
通流、气候、路况及随时发生的意外情况，对车流进行适时指挥。

尤其是意外情况，会不同程度地对交通状况产生影响。

如由于交通事故、车辆故障、道路维修
以及恶劣天气等造成的局部交通阻塞，甚至引发二次交通事故，因此必须及时地
采用先进的、自动化程度较高的监控系统设备来检测、发现、疏导和处理这些异
常事件，保证高速公路的安全和畅通。

高速公路监控系统由信息采集子系统、信息处理子系统、信息发布子系统和
信息传输子系统组成。

信息采集子系统主要由地图板、车辆检测器、紧急电话和闭路电视等构成；
信息处理子系统主要由计算机构成；信息发布子系统主要由大屏幕投影仪、可变
情报板、以及用于交通管制的可变限速标志、车道信号灯等构成；信息传输子系
统主要由SDH光传输设备、程控交换设备、无线集群移动通信和光纤线路等组成。

监控系统的简单工作过程：对(信息采集子系统)车辆检测器、紧急电话、闭
路电视系统发现的交通异常情况，如交通阻塞、交通事故等，利用通信设施(信
息传输子系统)上传至监控中心的计算机(信息处理子系统)，监控员根据计算机
信息处理系统对交通异常情况作出的反应计划，再通过(信息传输子系统)操作设
置在道路上作为交通管制设备的可变情报板、可变限速标志和车道信号灯等设备(信息发布子系统)，发布交通信息，根据不同情况显示不同的文字或图案，以提
醒或警告驾驶员对前方路况提前做好心理准备和采取响应措施，保证行车安全，
减少二次事故的发生，提高行车效率。

例如雨天可显示：雨天路滑、减速慢行；
前方有事故可显示：前方某某公里处发生事故，请谨慎驾驶等等，诱导和控制交通。

对于引起延误的事件，迅速响应，及时通知路政、交通及救护等部门，提供
紧急服务，快速排除事件，把事件引起的误控制在最小范围内，从而达到调节和
控制道路交通状况的目的。

（三）通信系统
通信系统为高速公路的管理、监控、收费和图象信息的传输提供不间断地通
信保障，是管理人员及时掌握路况，利用集群调度和专网电话作出快速反应，保
证救援工作及时有效地进行，确保高速公路安全畅通的重要基础建设。

主要由光纤数字传输系统、程控用户交换系统、集群移动通信系统、紧急电
话系统、网管系统、通信电源系统等六个子系统组成高速公路的调度和管理网络
系统。

（四）收费系统
通过对所管辖段的车流量、汽车类型及收费情况，进行实时的科学统计、分
析及数据备份，并对收费广场、车道进行监控，及时处理站区内发生的紧急或异
常情况。

车道收费系统是对进出口车道的车辆进行收费或发卡，将收费数据实时的存
入收费站的管理服务器，在车道本系统内控制通行信号灯、雨棚信号灯、电动栏杆、车道检测器及报警系统。

对冲卡车辆，系统可以抓拍冲卡车辆的外形、车号，并自动发出报警信息通知值班人员，以便及时采取响应的处理措施，维持通道的
正常秩序。

目前主要有条码、磁卡、非接触式IC卡以及不停车收费等几种收费方式。

收费系统的建立与使用，将使高速公路通行费的征收工作更加科学化、现代化，同时也更能体现出高速公路方便、快捷、安全的优点。

二、远程图象数据传输技术的应用
对收费站、重点路段(点)及事故多发路段的实时监控，我们是利用远程图象
传输技术实现的。

由现场闭路电视系统采集的画面和数据，经过压缩处理后，通过远程通讯网络，将图象、数据信号传送至各监控中心，实现现场图象的远程监视和控制，并
对报警等信号实时监测，使用现代的传输手段将其集中起来，由计算机处理系统
来监视。

一旦某一现场信号出现异常或发生紧急事故，响应地点的监控系统将自
动告警，实现报警联动录像功能，并将现场的数据及视频信号通过通讯网络传送
到各级监控中心，对告警现场情况进行录像，并将告警信号存入计算机，这样可
使监控人员更直观、更及时地以可视可闻的信号形式了解上述地点的运营情况及
交通状况，以便发现问题及时判断和处理。

三、高速公路远程动态图象数据实时传输控制管理系统的运用
该监控系统采用收费站监控、分中心监控和总中心监控三级分布式计算机监
控管理系统，即逐级汇接拓扑结构的计算机网络系统。

站级监控主要负责对视频图象的实时采集、处理、储存，通过远程的通讯网
络传送到上一级分控制中心，并对报警信号实时检测，一旦信号状态有改变，在
实时启动报警联动录像功能的同时，向分控制中心发送状态改变或告警信息及相
关数据，而且随时接受并快速响应来自分控制中心的监控命令。

分控中心具有实
时操作功能，可同时监控辖区内收费站点的工作状态并与总控制中心保持通信。

总控制中心通过ISDN、DDN、E1或光纤等通信网络与各分控制中心联接起来，接
收各分控中心传送过来的不同收费站点的数据、视频信号及报警信息，对分中心
的历史资料进行查询，也可随时对各收费站下达监测和控制命令。

四、交通信息化下的高速公路机电工程设计原则
1.满足现代交通管理需求。

引入和使用ATMS，使交通信息参数需求类型多样化，对交通信息采集精度有所提高。

如何保证先进交通管理系统的正常实施是高
速公路机电工程的最基本要求，若没有足够准确实时的交通信息，ATMS也难以发
挥其应有作用。

2.系统具有可扩展性。

社会经济的不断发展会对交通信息准确性提出更高要求，考虑当前需要，要保证高速公路机电工程系统应具备系统功能扩充的可行性。

3.适应具体路段和公路网特点。

针对特殊路段和结构物，充分考虑道路几何
条件结构物、性质交通流构成等特点，也要兼顾整体公路的交通信息需求不仅要
便于数据的传输搭接，还要考虑数据的处理和共享问题。

加强机电工程施工和验收管理，质量管理的PDCA循环是将各项工作过程分
成四个阶段，即计划(Plan)、实施(Do)、检查(Check)、处理(Action)这四个阶段，形成一个良性闭循环，称PDCA循环。

计划阶段：合同签定后，业主和承包
商据实际情况对系统进行需求分析，策划可行性施工方案；依合同制定“总体施
工计划”，将工期进行细化分解；施工过程中可制定临时计划，如“第一个两周
计划”等，从而有致把握工程进度。

实施阶段：业主可适当派两至三名技术人员
随承包商在系统安装调试阶段进行现场学习观察，积累知识和经验，有利于今后
的机电系统的管理工作。

技术人员在系统的试运行期间，应对运行情况进行日志
性记录，对出现的故障重点标记，分析故障现象原因，掌握解决方法。

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