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摘要:随着高速公路建设项目数量的增加，高速公路建设中的机电工程在运营中发挥着非常关键的作用，是保障高速公路经济效益和社会效益的重要基础设施。本文论述了在高速公路机电工程如何运用最新的机电技术，并给出不同方案的对比，提升高速公路机电工程设计水平。
关键词:高速公路;机电工程;方案设计
0前言
高速公路机电工程设计应该以安全、高效、节能、智能为主题，降低机电设施的运行能耗，提高运营效率，提升高速公路管理水平。机电系统设计主要包含监控设施(包括隧道监控系统)、收费设施、隧道照明设施、供配电设施、通风设施和消防设施等。本文从隧道照明、隧道路面安全、服务区车位提示和交通环境智能感知及预警诱导系统几个应用方面阐述机电工程设计思路，着力化解当下高速公路的运营痛点，使得资源配置最优化，以指导高速公路机电工程的建设。
1隧道照明方案及设备的选择
1)隧道照明:根据《公路隧道照明设计细则》(JTG/TD70/2－01—2014)，隧道内的照明根据各区段在不同环境下的亮度要求及交通量进行控制。由于隧道照明不分昼夜，电光照明消耗费用较高，因此，必须科学地设计隧道照明系统，同时考虑环保节能，宜采用发光效率高、输出热量低的LED灯作为基础和增强照明的主要光源。2)隧道洞口引导照明:建议采用高10～12m的热镀锌、喷塑钢制灯杆及LED灯具光源。3)隧道景观照明:一般在特长隧道中由于景观单调重复，容易造成视觉疲劳，增加驾驶人员的疲劳感，为避免此安全隐患，可以间隔几公里设置特殊灯光带，以提供不同的视觉场景。1)方案1:隧道景观照明与功能照明方案进行组合，隧道顶部设置LED变色模式洗墙灯和LED点状灯及控制系统。2)方案2:融入当地文化故事，以LED屏、3D投影、裸眼3D视频和音效相结合进行表现，形成声光电一体的、体验感舒适的景色。
2隧道路面安全智能灯系统
目前国内隧道照明一般安装在道路侧壁和隧道顶部，亮光照射到路面的亮度有不同程度的减弱，道路的分道线和两侧的路肩标识容易显得模糊，路况不明了，给隧道行车带来困扰。在夜晚或雨雾天气等低照明度的环境下，对隧道交通的照明及指引功能有着更大的挑战，因此，有必要在隧道中设置路面的引导灯系统。
2．1隧道路面安全智能灯系统构成
采用革命性的电感能源传送(IPT)，配备高强度智能的LED标识灯，组合成一套具有控制、导引、图示、警示、应急等功能的道路指示标准。
2．2路面安全智能灯系统与传统LED隧道顶灯对比
根据《公路隧道照明设计细则》(JTGTD70/2－01—2014)第9．3．5条:①长度≤500m且设有发光诱导设施和定向反光轮廓标的的高速公路及一级公路隧道，夜间可关闭全部灯具;②长度≤1000m且设有定向反光轮廓标的二级公路隧道，夜间可关闭全部灯具。
3高速公路服务区剩余车位提示系统
随着高速公路通车里程的不断延伸、客流量的不断增大，国内汽车保有量不断增加，每逢节假日，高速公路服务区中汽车与停车位之间的矛盾就会突显出，需要着力解决的高速公路服务区的车位供给和车辆停放的矛盾。
3．1服务区剩余车位提示系统智能管理的功能
1)车辆诱导管理。发生拥堵时，提前导流车辆(甚至可以描述为预警导流):通过车辆导流，可以缩短车主不必要的排队时间;通过车辆导流，可以平衡各个相连服务区的服务资源;通过车辆导流，避免由于服务区的拥挤而造成的高速公路拥堵。2)车辆大数据管理。通过视频车位管理实现服务区车位大数据的收集，通过分析数据，建立车位数据库，获取服务区车位资源，可以用于充电、汽修、餐饮住宿等后市场的服务，也可给高速公路服务区管理人员提供增建、扩建的数据依据，从而科学的对服务区停车场进行安全管控。3)信息管理。通过停车诱导屏对车辆进行停车车位、路线诱导及广告信息，增加信息的及时传达。3．2剩余车位系统建设方案
3．3剩余车位系统配套设施
1)每个服务区新增1台数据采集服务器对剩余车位数据、客流数据进行统计分析，将检测数据推送至路公司管理平台。2)每个服务区新增1台工作站及相应的操作台，对剩余车位系统进行管理。3)在每个服务区每侧入口减速车道前各新增1套悬臂式可变情报板用于剩余车位信息。
4交通环境智能感知及预警诱导系统
4．1交通环境智能感知及预警诱导系统功能
1)道路轮廓强化及诱导功能。具有道路轮廓强化、行车主动诱导、防追尾警示等功能，系统根据现场的能见度和雨雪等气象条件，至少可以分为四个等级，根据预先设置的阈值，自动切换工作模式，以便在极端天气下引导车辆安全行驶。2)弯道辅助功能。在长下坡、大S弯等危险路段，智能诱导装置具备左黄右红或左红右黄功能，使道路轮廓和弯道转向能够更加清晰和直观，提高驾驶安全性。3)气象及交通数据采集功能。系统能实现对路段能见度、大气温度、湿度、气压、风向、风速、区域照度和降雨降雪状况的采集，还能对路段交通流量和交通实景图像进行采集。4)智能诱导装置(智能雾灯)通信功能。智能诱导装置(智能雾灯)可采用无线通信技术，雾灯间具有无线通信功能，且通信具有容错能力和抗损毁功能，当连续80m范围内有智能诱导灯损毁时，不影响其他智能诱导装置(智能雾灯)的控制和使用。5)远程平台/自动化管控功能。系统具有远程控制系统与外场设备间的无线通信功能，自动和手动双模式组合功能，具有独立远程管理平台和植入第三方平台/系统的功能，可通过手机APP对设备进行远程控制及基本模式设置。
4．2设备构成
交通环境智能感知及预警诱导系统由智能诱导前端设备、传输系统和管理平台(平台软件)三大部分组成。其中智能诱导前端设备又包括智能诱导装置(智能雾灯)、能见度检测器、气象环境检测器、交通数据传感器、网络高清摄像机、本地控制主机等部分。
5结论
高速公路的运营安全和节能是我国交通工程的重点关注项，而创新设计理念是保证交通安全、经济和节约的重要途径。我国有大量的高速公路，伴随交通量的剧增和技术的更新，机电系统设计在高速公路中的应用也逐渐增多。研究各种新技术，为提高高速公路机电系统的应用、实现交通运输业的可持续发展奠定基础。
参考文献:
［1］姜建康．高速公路机电工程联合设计研究［J］．交通世界，2017，24(34):182－183．
［2］宿增强，韦卫．交通机电工程设计模式创新探讨［J］．中国交通信息化，2018，20(8):19－20.
作者:曹宏敏 单位:四川省公路规划勘察设计研究院有限公司