高速公路机电系统课堂笔记及13级考试题目

、绪论

1.高速公路建设费：土地费、拆迁费、道路建设费、交通工程建设费。

2.高速公路特点：车速快，行车时间短；通行能力大；运输效率高；安全舒适。建造、占地多、投资大，机动性强，可达性弱。

3.高速公路营运管理：采取“筹资建路-收费-还贷- 再建路” 的模式、采用“集资建路，有偿使用，共同受益” 的方针。

4.高速公路交通运输系统：公路交通设施（道路设施、交通工程设施）、车辆、人。交通工程设施包括机电系统、安全、服务设施、交通标志与标线等。

5.问题：我国现有的高速公路里程还不能适应国民经济高速发展的需要，不能满足人民提高生活水平的愿望。已建成的高速公路，管理尚不完善，高速公路的潜力未得到充分发挥。管理不完善体现在交通工程设施不配套和管理人员缺乏管理经验，主要由于建设资金不足，部分道路也由于交通量还未达到设计标准。面临的迫切任务是跳出普通公路的管理模式，清醒认识作为有效管理工具的机电系统与高速公路功能间的关系，建立完整的高速公路管理体系。对于已建设成的交通量较大的高速公路，迅速建设配套的完善机电系统，充分发挥它们的潜力。

6.高速公路运营管理的内容：交通管理（交通管理的任务是利用先进的技术手段监测、控制、诱导交通流量，维护交

通秩序，保障交通安全和道路畅通，对不规范的交通行为进行纠正和处罚），养护管理（养护管理的任务是对高速公路道路、桥梁、隧道及交通工程设施进行定期和不定期的保养和修护，以保证其正常的使用功能），收费管理（收费管理的任务是按国家批准的收费政策和价格向通行车辆收取足额的通行费，同时对营私舞弊，偷逃通行费的行为进行稽查）路政管理（路政管理的任务是贯彻国家和地方的有关法律法规，保证高速公路路产完整，维护高速公路路权不受侵犯，保护高速公路设施不受破坏），服务区管理（服务区管理的目的是利用高速公路已有的餐饮、住宿、休息、娱乐、购物、

加油、维修、停车、通信等设施向用户提供舒适和方便的全天候服务）。

7.高速公路机电系统显著特点：标准化，数字化，智能化，模块化。

8.机电系统：交通监控系统，收费系统，通信系统，照明系统，隧道安全运行保障系统和供配电系统组成。

二、交通监控系统

1.定义：监测和控制。交通监控是对高速公路交通流运行状态及其交通设施和交通环境的监测与控制。

2.对象、目标：主要对象是交通流。系统的目标是保证行车“安全”和道路的“畅通” ，在此基础上再实现高速、环境保护等其它目标。

3.监控目标意义：确保最大行车安全；实现道路通畅；确保交通设施状态完好；其它优化目标。

4.监控系统功能结构：信息采集系统—信息处理系统—信息发布系统

监控系统的组织结构：采用由下而上、逐级管理、数据逐层上传的方式。

5.监控系统基本构成：道路条件采集系统；交通诱导信息系统；交通信息检测系统；视频监控系统；交通控制系统；计算机网络系统。

6.监控站功能：主要完成监控中心或分中心与现场设备之间的数据转接任务。

监控中心功能：监视整个路段各分中心的运行；监视全部路段交通运行；监视全部路段设备运行；通过提出建议、转发信息来协调各分中心的运行（通常不直接下达指令）；形成、打印各种报表。

监控分中心功能：负责所属区段的信息处理、控制决策和控制指令下达等实时管理功能。监控分中心同时可以向监控中心上传信息，并接受监控中心的指令。

7.环形线圈：由具有一定电感的金属环形线圈与电容器组成谐振回路，其谐振频率与线圈电感量的平方根成反比。

8.波束检测装置：由波束发射器、接收器和时控电路组成。如超声波检测器由超声波发射器、接收器和时控电路组成。按照波束物理性质分为：超声波、微波、红外线、可见光等。按检测方式分为：反射式和遮断式。

9.超声波检测器功能：沿车道方向安装两个间距不大的传感器，即可对车速、时间占有率等变量和车长作出检测。

10.被动式红外线检测器：没有发射器，只有接收器。利用红外成像技术可获得车辆长度和图像。

11.压电型车重检测器：电缆压在塑料壳体内，壳座埋入地下，用荷载发出脉冲，∑轴载=车载。

原理：为压电效应，当沿径向施加外力时，在两金属表面产生符号相反的电荷，电荷量与外力成正比。

12.电容式轴载检测原理：当车辆轮胎压在橡胶板上，绝缘层被压缩，两块导电板的相隔距离和形态都发生变化。电容也随载荷而变化。检测电容变化量，能获得轮重和轴载，各轴载之和即为车载。

13.环境监测：检测项目有：一氧化碳、氮氧化物、总烃、总悬浮颗粒物和等效连续A声级Laeq。目前公路部门经常检测的是一氧化碳。长隧道的CO和烟雾属必检项目。

14.交通信息检测设备：环形线圈：抗干扰性强/ 维修要破坏地面。视频车辆检测器：实时采集各种交通参数/ 受天气影响。超声波检测器：价格便宜，安装方便，维修容易/ 检测精度不高，抗干扰能力不强。红外监测器：抗干扰能力强，路面湿度变化对检测器无影响。

15.视频监控设备构成：①视频摄像子系统②图像传输子系统③输出子系统④控制子系统

16.画面分割器：采用图像压缩与数字化处理的办法，把几个画面以同样比例压缩在同一显示器上。

17.视频显示与输出：画面分割器①近距离传输：视频基带②远距离传输：频传输

18.视频矩阵切换器：是用来选择视频、图像信号的，如果将几路视频信号加在它的输入端，通过对它的控制可以选择任何

一路视频信号输出，而其他信号都不输出。

19.采集站的特点：①适应能力强②可靠性高③实时响应性好④硬性要求低⑤抗干扰能力强采集站结构：传感器、模拟电

路开关、程控放大器、采样保持器

20.气象和道路环境监测：包括气象条件，道路状态。

道路环境：包括温度检测器、湿度、风向、风速、雨量等检测器。

21.交通诱导信息内容：①道路设施静态信息②道路使用信息③气象灾害信息

22.实时信息标志系统：由诱导标志引导标志、预告标志构成。高速公路可变信息标志，句长一般为8 个字，最多不超过12 个字。

23.我国交通发展的方向：平安交通（前提），绿色交通（引领），智慧交通（关键），综合交通核心）。

24.环形线圈工作原理：汽车通过环形线圈时，汽车构件内产生闭合回路，改变线圈电感，由相位比较器确定汽车通过与存

在信息。

25.道路条件检测系统的构成普遍采用“集总构成”的方式。

26.监控系统的信息：按其来源分为静态信息和动态信息；按其属性可分为气象信息、交通流信息和紧急信息。

27.道路条件：气象条件、道路状态、道路环境条件。

28.闭路电视交通监视系统（CCTV）：前端设备包括摄像机，镜头，云台，防护罩，解码器；后端设备包括监视器，时序切换器，分割切换器，图像存贮设备。（仅依靠车辆检测器等设备不能获得完整的信息，这个问题可以用视频监视系统解决）

29.视频监视系统由：视频摄像子系统，图像传输子系统，输出子系统和控制子系统组成。图像传输部分主要传输的内容是图像信号。而监视器的分辨率不能低于摄像机的分辨率。

三、收费系统

1.我国高速公路特征：投资方式多样化，收费道路管理模式多样化

2.收费制式：①开放式收费②封闭式收费③混合式收费④浮动式收费

3.免费收费：①高速公路营运管理所必须的路政车、拯救车、维修车等内部管理使用的车辆②执行紧急任务并设置专用设备或专门标志的消防车、救护车、公安、司法部门警车③军用车辆④地方政府法律性文件的特许车辆

4.收费系统的基本构成：闭路电视监控内部有线对讲子系统，收费站计算机子系统，路段收费中心子系统，省级收费拆账中心计算机子系统。

5.收费方式：人工收费，半自动收费，全自动收费（ETC）

6.收费系统的基本功能：收费车道，专用键盘，显示终端，车辆检测器，自动拦杆，两相位灯，车道通行信号灯，雾灯，黄色闪光板报警装置，手动拦杆，费额显示器，票据显示器，票据打印机，通行券读写器，自动车牌识别系统。

7.收费闭路电视监控系统的摄像机的不同用途：收费车道摄像机：动态图像的监视，单极图像的抓拍。收费亭摄像机：用于监视收费员的收费情况。收费广场摄像机：交通运行情况对整个广场某车道的远程遥控监视。