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摘要:本文简单介绍了高速公路机电系统的组成和现状，论证了高速公路机电设备智能化管理的实际意义，并针对高速公路路网的管理系统智能化设计进行了研究。从目前的发展状况来看,高速公路机电系统走向智能化已成为必然趋势，机电设备的技术先进程度已经对智能化管理产生了深远影响，研究成果对未来的高速公路全面实现智能化管理以及机电系统智能化升级有着重要意义。
关键词:机电管理;高速公路;智能管理;系统设计
0引言
随着“一带一路”在全世界的大力推广，国家在高速公路基础设施建设方面加大了建设力度，更密集的高速公路路网管理系统正在逐渐完善[1]。由于机电设备分布零散，传统高速公路机电系统中存在管理效率低、应急反应不及时等问题。因此，若能通过现代网络技术，搭建出现代化的智能化网络，实现高速公路机电设备的集中管理控制，对高速公路的安全运营具有重要意义[2]。目前，国内外学者关于高速公路机电管理系统展开了大量研究，如吴昊[3]讨论了高速公路智能化对机电系统的影响，对于高速公路的机电系统具体标准性要求、使用以及建设方向给出了相关建议。王岭[4]阐述了高速公路机电设备智能化管理在提高事故应急反应的实时性、增强机电设备养护管理的主动性、获得直接经济效益等方面的意义。谭宇[5]探讨了在高速公路管理涉及的工作相对较多，传统管理模式无法达到管理要求情况下将网络技术应用其中便可促进高速公路管理水平的全面提升。随着现代科技尤其是通信网络技术的发展以及智能化在各个领域的普及，先进的高速公路通信网络和设备的智能化控制功能在理论上和技术上已经有了显著突破，但对于高速公路机电智能化管理还存在局限性，基于此，本文深入研究了高速公路机电智能化管理的设计理念，并针对机电设备全面实现智能化管理给出了相关建议。
1高速公路机电系统组成及现状
高速公路机电系统是一个比较复杂的组织运营系统，其高效管理运营是高速公路信息化和现代化的重要基础。高速公路机电系统能够使交通运营达到安全、舒适、高效的状态。高速公路机电系统一般由监控、通信、供配电和隧道机电系统等部分组成，具体如图1所示。根据调查发现，大多数高速管理养护公司对机电系统的管理养护重视程度较低，存在设备检修不及时、管理无规则、管养经费欠缺等问题。目前，国内尚无针对高速公路机电设备养护费用预算的统一标准，导致上级部门对高速机电系统管理不够完善。因此，深入研究高速公路机电管理系统具有重要意义。
2高速公路机电设备智能化管理的意义
2.1提高应急反应能力
若高速公路机电设备均能实现智能化管理，实际抢修中常出现的“无法定位设备故障点”发生频率将极大程度上得到降低，运用智能化管理系统(见图2)可以迅速定位设备发生故障部位，相关部门可以快速、有针对性地进行处理和采取应急措施。在机电设备的实践应用中，智能化管理高效传递、处理和应对突发事件。比如，当高速公路中出现的收费站点或某路段停电事故时，智能化管理系统的集控平台会及时得到精确站点或者路段的停电讯息，并快速通知距离最近的备勤部队进行维护、抢修。在跨江、跨海大桥中的电梯操作中，曾出现过大桥工人甚至游客被困电梯的情况，因此，在电梯中运用实时监控平台能够及时确定电梯发生的故障部位及原因，方便管理人员采取应急措施，保障被困人员的安全。
2.2提高管理水平
随着网络技术的发展，各行业都已进入到信息化的共享时代，大数据时代已经来临。同样，机电设备智能化管理平台的大数据管理也提上了日程。通过对各个终端收集的大量数据进行分析，可以有效得到许多相关信息，同时对相关信息进行数据处理、对策制定及分析，提高管理者的实际管理水平，减少不必要的经济损耗。如通过对历年来的设备故障情况的统计，可以帮助管理者更好地对设备进行维护、更新、换代等操作；通过对功率损耗的长期统计，可以对损耗较大的硬件部位采取维护措施，以提高电能传输质量、节约能源。
2.3数据管理系统
在大数据的前提下，如何实现高速公路路网的数据信息即时共享，建立一个面向整个路网的建筑信息模型，已成为现阶段的研究发展方向。信息模型建筑，既有助于基层操作人员更好了解路段情况，也对高层管理人员制定新的对策方针提供了方向，同时也为以后的机电设备人员的招聘和发展提供了新的思路，在一定程度上实现了设备管理流程的变革和重组。虽然高速公路路网的设备智能化管理逐步迈向新的发展水平，但在实践应用中依然存在许多困难和问题，且需要考虑的角度和影响因素也在增多，比如对具体设备的控制方式、特殊环境的限制等技术上的因素，对管理单位的人员招聘、组织模式等行政机关上提出新的要求，以及随着智能化设备增多而带来的设备安全问题、设备经济问题等。
3高速公路机电智能化管理系统设计研究
3.1高速公路路网监控系统
在现代的高速公路路网系统中，采用监控系统进行实时采集路况信息的作业手段，已经成为一种基础但也必可少的技术手段。监控系统通过技术发展的成熟传感器和摄像头来捕捉信息，借助中端媒介，将收集到的消息发送到处理室的计算机上，以达到对信息收集、综合和处理的目的。监控系统已经成为现代高速公路路网系统的“眼”、“脑”和“口”，通过眼收集信息，经计算机和人脑的处理，最终通过实时通讯手段下达到各单位，实现对道路实况的指挥和控制，在提高公路运营率的同时，减少了公路运营成本，形成了科学的管理控制方案和管理-指挥-反馈的良性循环。在监控系统的作用下，可以和交管部门实行联动，针对性调整实施交通路况，按照具体的功能需求以及实际设备的功能特点，高速公路监控系统主要由以下分系统组成：(1)信息采集系统信息采集分系统是现代高速公路路网系统的“眼”，通过监控摄像头、传感器、测速仪等设备的有机结合，组成路面交通数据即时收集系统，获取高速公路的各路段的实时路况、交通信息、车辆数据等，其中最主要设备是车辆超声波检测设备。(2)信息显示系统信息显示分系统主要是指交通信息显示分系统，作为信息采集分系统的一种辅助手段，主要包括变化限速引导系统和情报显示板系统两个部分：前者是对车道路况的变化限速来进行处理，以实现对各个车道、车速的最优配置，确保不同车速的车辆能够完美利用车道，后者是通过收集的信息进行分类、显示，通知过往车辆前方路况信息并在需要时发出警戒、禁止通行等拦截信息。(3)计算机网络系统计算机网络分系统相当于现代高速公路路网系统的“脑”，是整个信息采集分系统的汇聚地，也是指挥、控制其他系统的枢纽。通过计算机网络分系统连接网络内的其他分系统，形成整个现代高速公路路网系统。计算机网络分系统和计算机的构件一样，分为主要软件和硬件两部分，主机、辅助设备等硬件在设备层面上支撑着整个系统的运营，与其匹配的监控系统终端软件、网络通信连接设备、数据实时监控系统等软件负责具体路段的操作。(4)交通控制系统高速公路交通控制监测系统是现代高速公路路网系统的“口”，通过信息采集分系统发送信息，经计算机网络分系统的处理后，指令传递到交通控制分系统并进行实施。交通控制分系统由于交通控制的差异性，分为选择目标、确定方法和参数设置等三方面，可以提前根据选择目标和确定方法的不同，进行不同的参数设置，也可以提前设置好各种路况信息，由实况的交通控制分系统根据道路信息自我调控。其中参数中最主要的是流量控制，通过流量控制的不同，将实际的控制方法也需划分为高速匝道控制以及高速主干道控制两大类和定时调节控制、整体定时控制、交通感应控制、汇合控制等四种控制形式。
3.2高速公路收费系统
高速公路的主要盈利手段就是车辆通行时缴纳的过路费，因此，合理的收费系统能够让高速公路更好地、方便地为过往车辆进行服务。收费系统对车辆的型号和数量进行统计，根据不同型号的车量收取相应费用并发放收费凭证，另外对来往车辆统计的结果进行分析并上传至相关的数据系统，由上级系统进行数据再处理，最后保存收集分析的数据按照相关编制进行相应的报表，再次分析保存其中重要的信息数据，并通过信息调控系统对所有车辆进行监视调控。
4结语
本文简单介绍了高速公路机电系统的组成和现状，从应急反应能力、管理水平及数据管理三个方面阐述了高速公路机电设备智能化管理的意义，并针对高速公路路网的信息系统、计算机网络系统、交通控制系统以及收费系统等管理系统智能化设计展开研究。从目前的发展状况来看，成熟的机电技术、完善的机电设备和合理搭配的机电系统已经与高速公路智能化的发展密不可分了，机电设备的技术先进程度已经对智能化管理产生了深远影响，未来的高速公路将实现完全意义上的智能化管理，因此加强对机电系统智能化升级研究有着重要现实意义。
参考文献
[1]张彤.浅谈高速公路智能化对机电系统的影响[J].科技创新导报,2011(35):98.
[2]韩彬.高速公路机电系统智能化运行体系研究与探讨[J].公路交通科技,2012,29(S1):5-10+16.
[3]吴昊.高速公路智能化对机电系统的影响分析[J].智能建筑与智慧城市,2018(03):83-85.
[4]王岭.高速公路机电设备智能化管理[J].价值工程,2017,36(30):13-14.
[5]谭宇.关于高速公路机电设备智能化管理探讨[J].科技风,2019(07):84.
作者:郭书翊 单位:山西交通科学研究院集团有限公司