高速公路交通機電系統設計優化探究

袁學文

（甘肅紫光智能交通與控制技術有限公司,甘肅 蘭州 730010）

0 引言

雖然高速公路體系有了飛速發展，但是也要充分意識到隨著高速公路運營智能化需求提升，只是通過簡單的高速公路建設已無法滿足現代經濟發展需要，為了進一步提升高速公路運行效率需要加強機電系統的建設和運營管理，增加高速公路機電系統建設資金投入，對于高速公路機電系統進行優化設計，解決傳統機電系統存在的問題，進一步推動高速公路機電系統發展[1]。

1 目前高速公路機電系統存在的問題分析

隨著近些年技術水平的快速提升，高速公路機電系統也有了較大發展。對于現代高速公路來說，如何有效處理交通的快速發展和目前機電系統技術水平之間的矛盾已經成為了高速公路機電系統設計優化最為關注的問題。本文主要針對高速公路機電系統自身是否可以滿足目標效能、是否存在足夠的空間進行系統優化等方面實施機電系統優化。現階段高速公路機電系統方面存在的問題主要存在如下幾方面：

第一，某些高速公路的機電系統相關設備都是很多年前建設的，這些設備的技術性能相對滯后，無法滿足現代高速公路智能化發展需求，也不能實現高速公路的信息化發展，整體運行效率相對較低，實現的技術指標相對較低。另外，從設計來看，機電系統設計不敢采用新技術，僅立足于很成熟的技術，沒有一定的前瞻性，有的甚至直接套用原有設計，很難推動機電系統的全新發展。

第二，現階段高速公路所應用的機電系統相應設備缺少統一性、標準化的管理標準，也就是指缺少較為規范的、系統化的文件對不同機電設備所具有的技術指標進行規范，從而造成不同品牌機電系統設備之間很難實現充分融合以及信息互通，一定程度上限制了高速公路機電系統發展；

第三，傳統高速公路機電系統設計中，特別是干線通信方面缺少整體性規劃設計，從而造成干線網鏈路很難進行集中性保護，現有的高速公路機電系統，除了部分較發達地區高速公路已實現聯網收費外，基本上都是各段相對分隔，彼此獨立運行的；高速公路系統內部、各路段之間并沒有真正做到相互聯網、信息共享，沒有形成一個有機融合的整體[2]。

2 高速公路機電系統設計優化措施

2.1 高速公路機電系統設計優化思路

針對上述分析的高速公路機電系統存在的問題，對于高速公路機電系統實施必要的設計優化，從而實現高速公路機電系統設計優化最終目標，系統設計優化總體流程如圖1所示。

在實際操作過程中首先要對高速公路機電系統具體情況進行調研分析，明確高速公路機電系統的具體現狀以及存在的問題，同時找到機電系統問題的原因所在，之后對于高速公路機電系統設備相應的技術進行分析，按照機電系統設備設計優化最終目標對其進行優化設計，最終得到科學合理的機電系統優化方案。

2.2 機電系統設計優化措施

2.2.1 路網監控系統設計優化

對于現有高速公路運行監測系統來說，想要實現智能性交通網絡，最主要的是要處理好“全面感知”方面的問題，所以對于路網監控系統來說需要充分發揮現有監控設施的功能，并對其進行一定的完善，最終建立起高速公路運行的監測以及應急處置平臺，增強高速公路的運營水平[3]。

第一，路網運行狀況的可視化。通過較高檢測精度的視頻檢測器來獲取精準的可視化圖像，并且將其傳輸到監控中心的顯示屏中，可以實時觀測出車的相關信息（包括車流量、車速、車型等等）。

第二，提升交通環境檢測的準確性。營運車輛GPS數據的充分應用。現階段絕大部分車輛都已經設置GPS車載設備，可以通過營運車輛GPS系統獲取車輛的路線和時間，能夠實現對高速公路網的長時間觀測。

加強和商業導航平臺的合作，實現交通數據的共享。近些年商業導航平臺用戶數量逐漸增加，其路況信息發布的及時性和準確性逐漸增加，但是其并不能獲取實時運行速度、引發交通堵塞原因等信息，同時這些商業導航平臺并不會關注如何改善交通狀況，所以高速公路監控系統可以加強和商業平臺的合作，發揮各方優勢，成為了高速公路監控系統的發展趨勢。

通過移動設備獲取實時數據。智能終端用戶逐年增加，所以通過這些設備及時獲取路網信息已經成為了目前最主要的內容。

第三，實現交通狀態的可控性。加強路網關鍵節點信息發布設施的設置。此設置已經成為了行駛人員獲取交通信息最主要的方式，現階段省級高速公路設置的信息發布設置主要有“門架式情報板”以及“懸臂式情報板”，可以將其設置在收費站入口之前，獲取相應發布信息。

設置圖形交通誘導屏。可以在關鍵交通位置設置彩色交通誘導屏，能夠獲取大量直觀圖形信息，可以為駕駛人員提供準確的道路指引。

2.2.2 通信系統設計優化

可以以省級收費管理中心為核心形成省級的通信體系，以此為基礎逐漸進行大容量智能傳輸設備的升級改造，從而對通信系統進行優化完善。現階段以SDH為基礎的多業務傳送平臺向未來網絡過渡時，需要逐漸淘汰小容量干線設備，加快主干網絡的升級優化。

第一，對于路段接入網來說，可以采取分組傳送網（PTN）設備。此方面設備主要采取的是光傳送網絡架構，針對的是IP業務類型，能夠實現非常低的使用成本。隨著近些年監控系統以及收費系統逐漸向著數字化、高清設備方向發展，PTN設備能夠充分體現出其優勢所在，可以實現小顆粒IP業務的靈活接入，能夠實現業務的匯聚收斂。

第二，對于語音交換網絡來說，可以通過軟交換系統來取代傳統程控交換網絡。現階段高速公路機電系統所用設備相對老舊，很多程控交換設備都已經停產，而軟件換設備的方式能夠形成更加靈活的組網方式，所以在進行接入網設備改造過程中要逐漸對程控交換機通過軟件換設備來代替[4]。

第三，要形成完善的通信資源管理系統。要不斷完善通信資源管理系統，特別是在通道開通、帶寬應用、通信設備資源分配等方面更是要實現集中性管理。需要加強省級區域通信系統管道和主干光纜應用方面的調查分析，發現無法滿足標準規范的管道和光纜要對其進行修繕，嚴重情況下要進行重新鋪設。

2.2.3 收費系統設計優化

第一，ETC收費通過率方面的設計優化。隨著車輛保有量以及形式的逐漸增加，對于ETC收費系統的要求也逐漸增加，ETC車道無法正常通行的情況逐漸頻繁，對于用戶體驗造成較大影響，需要對其進行優化。針對現階段ETC系統存在的問題，可以通過相控陣技術對其進行優化，通過全新的相控陣ETC天線對其進行優化。在實際操作時可以在ETC路測設備中應用相控陣雷達，可以大大改善ETC系統的準確性，能夠提升正常通車效率。

第二，多義性路徑識別系統設計優化

（1）識別系統模式分析。對于高速公路來說，其收費系統中采取多義性路徑識別系統最主要的是要明確按照何種路徑標準進行收費，也要確定怎樣進行通行費用的拆分。為了處理好以上問題，可以通過更加準確的識別模式形成多義性路徑識別系統，其關鍵內容為：

在區域性路網內部全部基本環路上設置標志點系統，以此來獲取經過車輛的路徑信息，明確車輛實際運行路徑。對于封閉式收費系統來說，一旦車輛經過路網就會形成“入口信息”以及“出口信息”等信息，而路徑主要包括入口、出口以及路段等相關信息，可以按照這些信息識別車輛實際行駛路徑。

（2）技術路線比選。想要更加精準的對車輛路徑進行識別，需要通過標識站進行信息收集，可以通過如下幾種方式來實現：

①車牌照識別系統。對于高速公路行駛的車輛來說，車牌信息是最主要的體現車輛信息的特征，是否能夠準確識別車輛行駛路徑最主要的是對車牌的識別準確性以及外部環境的影響。現階段車牌識別系統的成本相對較低，但是波動較大，需要維護量較大[5]。

②停車標識站方案。此種方案需要較大投資并且后續運營費用較高，同時想要準確識別車輛需要控制車輛速度，容易引發交通擁堵。

③不停車標識站方案。此方案主要是在多義性路段設置路側標識站（RSU），一旦車輛通過就可以利用RFID技術獲取車輛信息并寫入通行卡中，車輛到達出口收費站后就可以讀取卡中信息，判定車輛路徑。

3 結語

高速公路的機電系統是確保其正常運行的關鍵所在，本文主要針對機電系統存在的問題，從路網監控系統、通信系統、收費系統等方面提出了設計優化內容，通過本文的介紹能夠對高速公路機電系統優化提供一定參考和幫助，對于推動高速公路發展具有現實意義。