高速公路機(jī)電工程設(shè)計理念探討

王自來

[摘 要]隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的逐步提高，高速公路成為目前交通基本設(shè)施之一。在高速公路設(shè)計的過程中，機(jī)電工程是目前設(shè)計與配置中重要的一個環(huán)節(jié)。機(jī)電工程設(shè)計對高速公路的正常運(yùn)行起到了十分重要的作用，是高速公路建設(shè)工作逐漸走向現(xiàn)代化的標(biāo)志。高速公路機(jī)電工程的內(nèi)容包含十分廣泛，與其他土建項目之間有較大的關(guān)聯(lián)。因此，本文主要系統(tǒng)性地介紹了高速公路機(jī)電工程的基本概念，通過分析設(shè)計需求，討論如何進(jìn)行高速公路機(jī)電工程的相關(guān)設(shè)計。

[關(guān)鍵詞]高速公路;機(jī)電工程;設(shè)計理念

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.10.059

[中圖分類號]F273;[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]1673-0194（2020）10-0-02

0? ? ?引 言

高速公路是目前道路交通基礎(chǔ)設(shè)施體系中較為重要的一環(huán)，也是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的前提條件之一。伴隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，高速公路網(wǎng)絡(luò)也在不斷完善和擴(kuò)大。在高速公路的規(guī)劃設(shè)計中，機(jī)電工程占據(jù)了很大比例，其中包括監(jiān)控系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、供配電照明系統(tǒng)等。設(shè)計人員應(yīng)該秉持安全節(jié)能、現(xiàn)代化、智能化的原則進(jìn)行機(jī)電設(shè)計，完善相關(guān)配套設(shè)施，做好機(jī)電系統(tǒng)與其他土建系統(tǒng)的交叉與合作，使高速公路的設(shè)計與發(fā)展得到優(yōu)化，提升高速公路機(jī)電工程的建設(shè)

質(zhì)量。

1? ? ?高速公路機(jī)電工程的概述

1.1? ?概念

高速公路的機(jī)電工程設(shè)計包括機(jī)電技術(shù)、硬件管理、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、照明設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備等與高速公路使用和管理有關(guān)的工程項目。機(jī)電設(shè)計在高速公路的日常使用中發(fā)揮了重要作用，設(shè)計人員必須進(jìn)行實(shí)地考察才能進(jìn)行合理規(guī)劃。在高速公路的機(jī)電設(shè)計中，要對相關(guān)設(shè)備的具體參數(shù)進(jìn)行合理規(guī)劃，按照使用需求和實(shí)際情況，靈活選擇設(shè)備配置，使設(shè)計方案能夠滿足管理和使用兩個方面的需要。一般的高速公路設(shè)計與修建需要進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計，機(jī)電工程與土建工程之間也有一定的交叉性和聯(lián)系性，在進(jìn)行機(jī)電設(shè)計的過程中，要注意設(shè)計的關(guān)聯(lián)性，在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上節(jié)約施工成本，優(yōu)化設(shè)計方案，提升高速公路機(jī)電設(shè)計的合理性。

1.2? ?高速公路機(jī)電工程設(shè)計存在的問題

在傳統(tǒng)的高速公路機(jī)電工程設(shè)計中，還存在一些不足需要改進(jìn)。首先，機(jī)電工程系統(tǒng)設(shè)計的專業(yè)性和要求較高，需要設(shè)計人員根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗和施工地實(shí)際情況進(jìn)行合理設(shè)計，所使用的設(shè)備要符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，通過技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化方式消除設(shè)計中的問題。其次，機(jī)電工程設(shè)計與高速公路的安全聯(lián)系十分密切，需要經(jīng)過反復(fù)勘察與審核才能施工。設(shè)計人員的技術(shù)水平是消除高速公路使用安全隱患的前提，設(shè)計單位必須安排專業(yè)的機(jī)電專業(yè)負(fù)責(zé)人進(jìn)行方案設(shè)計，確保設(shè)計質(zhì)量。高速公路的機(jī)電設(shè)計不是完全獨(dú)立的，不同的設(shè)計部門之間要進(jìn)行充分溝通，做好方案的融合與銜接工作。

2? ? ?高速公路機(jī)電工程設(shè)計需求

2.1? ?與使用者相關(guān)的設(shè)計需求

從高速公路使用者的角度分析，機(jī)電工程設(shè)計中，要將信息采集與傳輸作為考慮的主要內(nèi)容。首先，在車主選擇高速公路的路徑方式時，主要依據(jù)個人經(jīng)驗，對高速公路的實(shí)時信息獲取渠道很少。在新的機(jī)電設(shè)計理念下，要將高速公路上的車輛信息、路況信息等匯總形成一個完善的網(wǎng)絡(luò)，并將這些信息及時傳遞給車主，方便車主進(jìn)行合理選擇。其次，天氣狀況、車流量等信息會影響高速公路的使用情況，如果高速公路上發(fā)生車禍，則需要快速將信息傳遞給相關(guān)單位，避免產(chǎn)生二次事故或公路擁堵，相關(guān)單位可以及時進(jìn)行車輛疏導(dǎo)和分流。高速公路的安全問題與使用者有十分密切的聯(lián)系，掌握充分的路況信息后能夠進(jìn)行及時救助。

2.2? ?與管理者相關(guān)的設(shè)計需求

從高速公路的管理者角度考慮，要將與高速公路管理有關(guān)的情況納入機(jī)電工程設(shè)計中。一方面，隨著高速公路里程數(shù)的不斷增加，管理部門的工作壓力和工作量也在不斷上升。為了加強(qiáng)對高速公路的道路養(yǎng)護(hù)，提供安全保障，需要建立完善的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過系統(tǒng)隨時調(diào)取和查看路況的實(shí)時信息。高速公路的修建質(zhì)量會直接影響使用者的生命安全，及時對路面進(jìn)行質(zhì)量檢查和道路養(yǎng)護(hù)，能夠延長高速公路的使用壽命。另一方面，高速公路的使用牽扯了收費(fèi)和效益問題，在對收費(fèi)處進(jìn)行管理時，需要搭建一定的服務(wù)系統(tǒng)，設(shè)計網(wǎng)絡(luò)傳輸和其他相關(guān)硬件設(shè)備，并通過機(jī)電工程設(shè)計將其融合在一起，提高高速公路收費(fèi)服務(wù)質(zhì)量、減輕工作人員的工作壓力。

3? ? ?高速公路機(jī)電工程的設(shè)計內(nèi)容

3.1? ?系統(tǒng)設(shè)計與硬件布局

在高速公路的機(jī)電工程設(shè)計中，系統(tǒng)性的構(gòu)架與規(guī)劃是第一步。在機(jī)電系統(tǒng)內(nèi)，一般使用SDH通信系統(tǒng)。隨著高速公路交通網(wǎng)絡(luò)的逐步擴(kuò)展，小容量的通信系統(tǒng)已經(jīng)不能負(fù)擔(dān)龐大的信息數(shù)據(jù)量，而要搭建帶寬更大、信息傳輸更穩(wěn)定的系統(tǒng)。新系統(tǒng)可以將每個路段采集到的區(qū)域化信息以較清晰的方式傳輸匯總。在該系統(tǒng)內(nèi)，可以迅速轉(zhuǎn)換和傳遞高速公路收集的信息，提供較大的網(wǎng)絡(luò)帶寬，消除視頻傳輸過程中花費(fèi)較高、信號穩(wěn)定性差的問題。機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計和搭建過程中，還涉及了許多硬件設(shè)計問題。在十分龐大的車流信息的壓力下，需要優(yōu)化和更新硬件系統(tǒng)，達(dá)到信息和數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸?shù)哪康模瑤椭O(jiān)控系統(tǒng)更好地實(shí)現(xiàn)車輛監(jiān)控功能。在高速公路網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中，不僅要監(jiān)控車輛信息，還要保障路況信息，如當(dāng)隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)、車禍的情況時要及時警報，避免二次事故發(fā)生。

3.2? ?信息監(jiān)控平臺的建立

高速公路的信息監(jiān)控平臺是高速公路機(jī)電設(shè)計邁向信息化、現(xiàn)代化的重要方式之一。在高速公路中安裝了許多測速拍照和監(jiān)控攝像裝置，這些監(jiān)控是分段、分級工作的。傳統(tǒng)的監(jiān)控方式需要將收集到的信息統(tǒng)一傳輸?shù)娇刂破脚_，經(jīng)由專業(yè)的工作人員操作處理。這種工作模式中間經(jīng)過的程序比較復(fù)雜，還有一些人眼不能及時識別的重要信息，增加了工作處理時間?，F(xiàn)代化高速公路機(jī)電設(shè)計中，需要引入更多的自動識別設(shè)備和信息處理監(jiān)控平臺，在降低工作人員壓力的基礎(chǔ)上提高工作效率。同時，在運(yùn)營商和管理人員的幫助下，監(jiān)控設(shè)備將采集的龐大信息轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)流，并進(jìn)行快速傳輸，存儲在數(shù)據(jù)庫中，隨時可以提取和查詢，為與高速公路有關(guān)的其他部門工作提供基礎(chǔ)性幫助。

3.3? ?收費(fèi)系統(tǒng)的分級結(jié)算

目前，我國的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)采取的是分級收費(fèi)的方式，以收費(fèi)站為點(diǎn)，形成一套完善的收費(fèi)網(wǎng)絡(luò)。高速公路的收費(fèi)系統(tǒng)可以劃分為人工和電子兩種。人工模式主要使用了收費(fèi)卡，是使用時間最長的一種收費(fèi)模式，因為更具有靈活性、操作熟練等，在高速公路的收費(fèi)系統(tǒng)中仍然被保留了下來。電子收費(fèi)即人們常見的ETC收費(fèi)系統(tǒng)，車主不用停車就可以直接完成信息錄入和繳費(fèi)任務(wù)，明顯提高了高速公路的收費(fèi)效率。在ETC收費(fèi)系統(tǒng)中，通過車牌信息能夠快速定位車輛駛?cè)牒婉傠x的位置，通過最短路徑法規(guī)劃的方式，將高速公路路費(fèi)進(jìn)行精準(zhǔn)拆分，避免了重復(fù)繳費(fèi)的情況。高速公路的收費(fèi)系統(tǒng)要將車輛信息、圖像數(shù)據(jù)等進(jìn)行傳輸和匯總，輔助完成高速公路的管理工作，使收費(fèi)站之間形成一種網(wǎng)絡(luò)化的管理辦法，其中的信息傳遞需要依靠強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來完成。全國取消省界收費(fèi)站后，收費(fèi)方式逐漸過渡為開放式收費(fèi)，由設(shè)置在路段的ETC門架系統(tǒng)按車輛行駛的實(shí)際路徑分段扣費(fèi)，匝道收費(fèi)站暫時發(fā)揮交通控制作用。

3.4? ?高速公路的供電系統(tǒng)

高速公路的供電系統(tǒng)是機(jī)電工程設(shè)計較為重要的一環(huán)。目前，在高速公路中使用的供電方式可以分為點(diǎn)式供電和鏈?zhǔn)焦╇妰煞N。點(diǎn)式供電指在公路附近電網(wǎng)能源不充足的情況下，需要通過單獨(dú)提供一路電壓為10千伏的線路作為供電源。一般的點(diǎn)式供電主要應(yīng)用在與城市距離較遠(yuǎn)的獨(dú)立房建區(qū)域。為了提高點(diǎn)式供電模式的穩(wěn)定性，還會使用發(fā)電機(jī)作為備用電源，避免在線路出現(xiàn)問題的情況下還能滿足高速公路的照明要求。鏈?zhǔn)焦╇娭冈谛枰B續(xù)照明、監(jiān)控通風(fēng)消防等或用電需求較多且相對分散的情況下，通過設(shè)計一整個連通的電網(wǎng)進(jìn)行供電。鏈?zhǔn)焦╇娋W(wǎng)絡(luò)多應(yīng)用于隧道及特大橋等特殊構(gòu)造物處，網(wǎng)絡(luò)中有多條電壓為10千伏的電源。在鏈?zhǔn)焦╇娋W(wǎng)絡(luò)中，可以形成多條回路進(jìn)行供電，一般會根據(jù)距離進(jìn)行劃分，等距離的線路為一個回路。

3.5? ?與其他項目的交叉性

高速公路的機(jī)電工程設(shè)計不是獨(dú)立的，而是會與其他的土建項目形成交叉，在設(shè)計和建設(shè)的過程中，要對不同工程的交叉性加強(qiáng)關(guān)注。土建工程項目中，要為通信、電力等管道留出必要的線路走向，不同的部門之間應(yīng)該加強(qiáng)前期的溝通交流，在保證安全的基礎(chǔ)上，節(jié)約建造成本，達(dá)到建造目的。多方的項目設(shè)計人員應(yīng)該互相熟悉彼此的設(shè)計方案，在主體工程地基的開挖過程中，將必要的管道線纜路由等區(qū)域預(yù)留出來。方案設(shè)計中，要注意符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)行綜合性考慮和規(guī)劃。當(dāng)出現(xiàn)設(shè)計沖突的情況時，要及時進(jìn)行商討和解決，設(shè)計完成的最終方案交由各個領(lǐng)域的專家進(jìn)行審核后再進(jìn)行施工，出現(xiàn)問題應(yīng)該先停工上報，避免在施工過程中產(chǎn)生安全隱患。

4? ? ?結(jié) 語

高速公路機(jī)電工程建設(shè)與設(shè)計逐漸走向了信息化與現(xiàn)代化，需要在新時代背景下做好規(guī)劃工作。在進(jìn)行高速公路機(jī)電工程設(shè)計的過程中，可以分別從使用者和管理者兩個角度進(jìn)行分析，思考設(shè)計工作的重點(diǎn)，完善硬件系統(tǒng)的布局工作。在網(wǎng)絡(luò)信息不斷融入的影響下，高速公路也需要對網(wǎng)絡(luò)通信、信息監(jiān)控進(jìn)行設(shè)計，明確多方的設(shè)計聯(lián)系。利用高速公路的收費(fèi)系統(tǒng)，可以進(jìn)行分級后再將所有的信息傳輸匯總，按照人工通道、電子通道等劃分收費(fèi)信息。

主要參考文獻(xiàn)

[1]曹宏敏.高速公路機(jī)電工程設(shè)計創(chuàng)新研究[J].四川建材，2019（7）：148-149.

[2]趙晨.荷蘭高速公路機(jī)電工程設(shè)計建設(shè)與管理對我國的啟示[J].公路交通科技：應(yīng)用技術(shù)版，2018（6）：302-305.

[3]李鑫.新形勢下高速公路機(jī)電工程設(shè)計理念研究[J].黑龍江交通科技，2015（11）：179-181.

[4]薛保勇，馬曉宇，宋潤平.高速公路機(jī)電工程設(shè)計與管理中幾個問題的討論[J].公路交通科技：應(yīng)用技術(shù)版，2014（11）：163-164.