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高速公路机电工程的技术应用

摘要:高速公路机电系统技术应用与质量控制是高速公路机电工程施工的重要环节,直接影响高速公路质量与性能,必须以工程实践为指导,对其进行逐步的完善与优化,文章通过对高速公路机电工程的监控系统、收费系统和通信系统的技术应用加以探讨,为保障高速公路安全稳定运行提供指导。

关键词:高速公路;机电工程;技术

0引言

机电工程是保障高速公路工程安全舒适的重要部分,高速公路机电工程主要由监控系统、收费系统、通信系统和照明等系统构成,高速公路机电工程是对计算机、自动化、电子通信等技术的综合性应用,具备较强的技术复杂性。机电工程项目技术应用与高速公路建设情况和运营管理相辅相成,为追求其综合效率的提升,我国创建起智能交通系统(IntelligentTrafficSystem,ITS)[1],当前已经在高速公路系统领域得到广泛应用,高速公路机电工程三大系统建设方面也取得了迅猛发展。

1高速公路机电工程技术应用

1.1高速公路通信系统

作为高速公路建设中基础性的配套设施项目,通信系统为高速公路各有关部门信息传递管理及收费监控、语音通话、数据图片信息的搜集与传输、intranet等网络服务和视频会议系统等提供了传输保证。在计算机网络技术和通信技术飞速发展的背景下,高速公路通信系统也由最初的无线对讲升级为800~1000MHz的无线集群传输系统,从小容量的微波通信模式演变为SDH数字光纤信息传递系统和语音、图片、视频等多信息融合的多媒体综合通信系统。高速公路通信系统主要便于语音、图像和视频的传输,其中语音的传输主要通过电话、集群和广播等系统,数据的传输则通过收费场站→收费站点→收费车道的计算机收费网络系统和场外监控系统如车辆检测、气象检测等完成,计算机收费网络系统可以达到10~100Mbps速率的信息传递。高速公路图像业务包括交通监控图像和视频会议图像两部分,其中的交通监控图像主要由收费车道相关图像和关键性路段场外图像构成[2]。上述部分构成业务层级多且传输距离长的高速公路专用多媒体信息传输系统。本次高速公路工程项目也使用了光纤传输SDH数字信息同步传输技术、IP技术和视频图像编码技术,为顺应车流量增加而带来的信息处理量的增大,本工程需要将语音、视频和图像集中于同一业务平台处理,这必然要求工程通信系统信息传输的光纤化、数字化和分组化。

1.2高速公路监控系统

高速公路监控系统基于普通道路交通管制系统而建立,包括道路和车辆信息采集系统、监控指挥中心、信息支撑与共享三部分,其中道路车辆信息采集系统又由道路检测设备、气象监测设备和自动称重计量传感体系、紧急电话服务和巡逻服务等分项工程组成。广义上的道路车辆信息采集系统也将交通标志标线、照明、信号、LED显示屏等包括在内,这些都是高速公路为车辆提供必需服务的基本形式。高速公路监控系统作为一个闭环系统是以道路车辆运行情况参数作为基本录入信息,随后由监控系统对上述采集并录入的信息进行系统性分析处理,转换为相应的指令输出至道路信息情报板,通过情报板所显示信息对道路交通情况进行调控和疏导。当前监控系统分为数字和模拟两种型式,考虑到造价与适用性本工程采用容量为155m/s的TM-1以及633m/s的TM-4通信平台模拟监控系统,完全满足当前WDM/DWDM技术的扩容与升级所需,但是就视频影像传输技术和微缩技术的发展趋势而言,数字技术是将来监控系统发展的必然趋势,以网络化技术为信息交换必要平台,实现模拟视频影像传输显示技术向数字化技术的顺利过渡。

1.3高速公路收费系统

高速公路收费系统的建设难度与费用比普通公路高出好几倍,为此许多高速公路都实行贷款修路方式,本项目也实行贷款修路、收费还贷以抵偿成本,所以高效率收费系统的创建也是我国高速公路发展的重要环节。拟建项目实行半封闭半自动收费系统模式,具体包括人工收费和不停车电子磁卡收费相结合,辅之以计算机管理、闭路电视和检测仪器校验的收费系统。本工程收费系统同样由收费中心→收费站点→收费化车行道的三级计算机网络管理系统构成,三级系统通过光纤传输和计算机处理中心连接,使用IEEE823.0标准化的TCP/IP协议数据通信网络进行数据信息传输以及Unix多任务型操作软件系统[3],所有程序编程均采用C语言,机电一体化模式对外围设备加以控制。随着高速公路收费管理体制的不断革新,收费管理系统也必须随之升级,常用软件功能包括收费管理、车道运行参数搜集、收费磁卡管理、交通运行规模分析、系统升级管理和数据库运行管理等模块,收费管理系统的升级以计算机技术发展为载体。

1.4高速公路照明系统

高速公路闭路检测系统对照明负荷要求较高,能源系统为高速公路其他系统能耗提供夜间录视条件,对于夜间道路条件和行车环境的改善、交通事故的有效控制和其他电力参数的实时采集与统计分析提供物质保障,据此建立系统能源计量数据库,确保高速公路机电工程系统的顺利运行。本高速公路照明系统严格按照《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)执行,采用对称照明系统性规划设计。该高速公路长度范围内的照明系统为相等的100W高压钠灯,左右两侧对称布置,应急照明主要由非固定式UPS电源提供供电保证,高速公路入口段严格按照三级级控标准进行接线布置,出口过渡段采用二级级控接线布设模式,最大程度实现公路照明能源的均匀分配。高速公路设计规范中规定频率在5~10Hz范围的光闪烁效应将对人眼产生较大的刺激,必须在工程实际中加强照明设备位置与间距的合理设置,但本工程高速公路入口段和过渡区区段长度受到限制,对于车速超过120km/h而引起的频率在0~2.5Hz或18Hz以上的闪烁效应暂不考虑。

1.5供配电系统

当前国内发达地区都兴建起高速公路专用的变电站和高压输电线路,按照一类负荷等级为高速公路三大系统设备供电,其余均采用二类负荷,配电房中配备低压开关柜、电压电容调节柜和自动切换备用电源等。由于本高速公路项目的重要性,变电所实行10kV双电源供电之外,还配备自备发电机组确保供配电能力。高速公路供配电有关建筑物采用国家防雷标准设计规范,配备有移动通信站、火灾预警系统、过压防雷设施,在高速公路施工和运行过程中尤其要加强直击雷防护,主要通过避雷针、避雷带和避雷网线措施。本工程实行三级雷电电磁脉冲防雷模式,B级防雷装置安装于总配电柜位置,C级防雷装置安装于机房配电柜位置,D级防雷装置则安装于计算机等设备适配线端。实践表明,不同的防雷系统均具有方案设计和应用领域的局限,无法彻底抵御雷电破坏,为此必须不断研究,更新技术,加强对防雷系统的监测与检查,尽可能将雷电对电气设备可能的损害降至最低,确保高速公路机电系统安全运行。

2结语

本高速公路机电工程技术在公网标准接口信息化网络建成后便可与全国性高速公路进行联网监控、联网收费和联网通信,此时必将构建起覆盖广泛的国家高速公路信息网络,行业规模经济效应将大大凸显。近年来高速公路机电工程技术应用与三大系统控制越来越受到业内与业外的广泛关注,其技术应用与质量管理的优劣直接影响高速公路的运行。

参考文献:

[1]王跃山.高速公路机电工程系统的控制策略研究[J].内蒙古公路与运输,2018(2):56-58.

[2]李金锋.高速公路机电安装技术探析[J].民营科技,2018(2):51.

[3]韩笑,王婷.高速公路机电通信工程建设及其新技术运用研究[J].信息系统工程,2018(1):99+101.

作者:刘凤成 单位:河北省高速公路京承管理处

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