研究高速公路機電工程低碳改造設計

陳蘭

（貴州高速公路集團有限公司 貴州貴陽 550001）

研究高速公路機電工程低碳改造設計

陳蘭

（貴州高速公路集團有限公司 貴州貴陽 550001）

我國高速公路的總長度已經突破了10萬km大關，并且目前仍然有許多高速公路在建設中，高速公路網絡變得更加完善。高速公路長度的增加使其修建速度逐漸放緩，但是使用者對高速公路質量的要求越來越高，高速公路管理者對高速公路的運行效能也提出了更高的要求，在這一背景下，傳統的機電系統應用難以滿足管理者的使用需求，因此需要對機電工程進行低碳設計改造，使機電工程實行新形式，促進發展。

高速公路；低碳改造；機電工程

機電工程是高速公路的重要組成部分，其對高速公路的正常運行有著重要影響，因此必須要做好高速公路機電工程設計。現代高速公路中的機電工程不僅要能夠滿足使用需求，而且需要符合低碳設計理念。

1 高速公路機電工程設計特點

高速公路機電工程的發展依賴電子、機械、通信基礎行業的支持。目前，我國高速公路行業經過了一段時間的發展，相應的配套設施已經比較完善，高速公路機電工程屬于附屬工程，主要由通信系統、供配電系統、收費系統等工程組成。

機電工程設計需要不斷跟進其他技術的發展，將更加先進信息技術和理念融入到高速公路機電工程設計中，通過對先進技術和設計理念，可以使高速公路的運行管理效能得到進一步提高，使交通變得更加便利，同時可以降低能源使用量。機電工程項目改造呈現一定季節性，現代高速公路改造設計，使其不僅需要增加一些基礎功能，同時建設的規模也不斷擴大，通常來說改造設計的建設周期并不長，一般的項目在一年內都能完成。

2 監控系統低碳設計

2.1 視頻監控系統

2.1.1 監控屏的選擇

一般高速公路的監控中心都會設置一個大屏幕呈現監控視頻，而隨著科技的快速發展，設備也變得越來越先進。通過對大屏幕的應用可以很好的完成監控工作，但是也有一定的缺點，大屏幕監控不僅建設周期長，而且在使用過程中會消耗大量的能力，配件費用電費高，甚至一些監控中心的大屏幕長期都處于閑置狀態，而是通過操作臺出的電腦屏幕完成相應的監控工作，導致資源浪費。

在對高速公路工程的監控系統設計改造過程中，要求簡捷、低碳、設計要從實際情況出現，在對將空屏幕的選擇上要對方案近進行對比，可供選用的方案有以下幾種：方案（1）：選用5×10×42的液晶拼接屏幕，顯示屏的面積大小約25.8m2，畫面色彩鮮艷，但是從實際效果來看，液晶拼接屏幕之間的縫隙較大，如果依據每天使用8.5h計算，液晶顯示器的壽命可以長達15年，在使用期間不需要對部件進行更換，設備的總造價約為350萬元。方案（2）：選用3×6×67DLP拼接屏，選用此類型屏幕，使用的光源為普通光源。拼接顯示器的總面積大小約為28.5m2，高速公路的日常監控通過操作臺上顯示器和液晶大屏幕共同完成。顯示屏幕上的投影通過普通高亮度投影燈泡完成，依據每天工作8.5h計算，燈泡的使用壽命約為2年，每年更換燈泡費用的費用為5萬元，設備造價約為300萬元。方案（3）選用LED底板圖。設置1080P投影儀兩臺，以及9×2.2投影銀幕，顯示屏面積的大小約為21.5m2，顯示亮度相對較低，但是完全可以滿足使用需求，如果高速公路交通出現異常情況，地圖板可以通過色彩完成相應的預警操作，監控人員則可以通過液晶顯示器上的圖像對實際情況做出準確判斷，該方案的最大優點是造價低、安全相對簡便，在具體應用過程中不需要對零部件進行更換，三種方案的詳細對比信息見表1。

針對使用目標需和硬件系統投資，方案3符合本文所分析的高速公路在監控顯示設備的需求，不僅可以很好的體現節能減排思想，能耗低，設備成本低，并且后期維護成本低。方案3與方案1相比，每年在可以節約電量16280kW·h。

2.1.2 優化LED地圖板

表1 三種方案對比效果

在LED地圖板應用中是用PPO工程塑料，將材料壓制呈模塊。通過靜態方式顯示線狀道路以及周邊的地形情況，并通過LED等待完成對上下行車道的顯示。監控軟件與底板圖監控軟件接口能夠為工作人員全天提供車速、交通量、占用率等數據。

2.2 監控管理系統

2.2.1 全程監控

調度管理中心與兩條路的監控系統、收費系統、通信系統等進行連接，并且安排了監控人員、交警等，各個位置監控人員要聯動指揮。本文所分析的高速公路平均2.6km設置一臺高清攝像機，攝像機可以管觀察前后1.3km的交通路況，從而實現對路段的全程監控。

監控人員對通過對道路上高速攝像機的應用，實現對高速公路的全程監控，對高速公路的具體運行情況進行巡查。同時，在巡查高速公路過程中要合理的與GIS地理信息系統相結合，如果發現高速公路上發生交通施工，要第一時間報警，并對現場的視頻進行調度，采取緊急應對措施對事故現場進行處理，力求快速對事故現場進行處理，確保交通的順暢性。

在高速公路運行過程中對全程監控系統進行應用，可以會動態掌握遠程路況，高速公路的管理人員和交警不需要全天開車對高速公路路況進行巡查，依據一天進行一次全程巡查，每百公路依照8L耗油計算，一年可以少耗油5365L，少排放二氧化碳12.930t。

2.2.2 電力監控

沿著高速公路拱設置6個收費站和一個養排中心，變電所采取的管理方式無人值守，并且要負責電力的管理和安全。在具體運行過程中，通過電力監控主機設備可以實現對各變電所中電力監控設備的遙控，從而實現錄像、控制等功能。電力監控圖像和視頻文件都應當存在本體。此外，監控中心所設的電力監測功能可以完成對監控信息的監控與調閱。

利用電力監控，不需要在在每個站都配備電工，依據每個站點2人輪流值班的最低配置，最值可以少安排12人，大幅度的降低了人員成本。

2.2.3 集中監控

取消對高速公路中的收費站的單一監控，應用集中監控管理模式，對調度管理中的各個車道狀況、監控人員進行統一調度管理，查看存在異常情況的收費道口以及工作人員收費情況，盡量通過最小的人員和設備投入，確保高速公路中收費口的正常運行。利用攝像機完成對收費站中各個車道中車輛通行情況的圖像，并且可以完成對車牌的識別，所有的視頻文件的存儲工作都應當由本地收費站存儲，在應用中可以由管理中心調度，也可以通過遠程調用。

通過集中監控避免了在各個收費站中構建監控系統，僅此一項就可以減少約280萬元的投資，并且可以減少監控人員約30名，實現了集約化和規模化管理，降低了運營成本。

3 結束語

隨著電子技術、信息技術等行業的快速發展，許多新產品、新技術都被應用到了高速公路機電工中。現代高速公路機電工程的設計需要相低碳化發生發展。高速公路機電工程改造設計過程中，要對高速公路的實際情況進行詳細分析，同時要結合高速公路周圍的具體情況制定出合理的改造設計方案，實現低碳排放。

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U412.36+6

A

1004-7344（2016）12-0147-02

2016-4-10