現代高速公路機電通信系統新技術研究

摘""要：高速公路是重要的基礎交通設施之一，其運行管控對機電通信系統的要求較高，需要不斷對該系統進行分析、研究和優化。以現代高速公路機電通信系統工作要求為切入點，在此基礎上分析該系統常見新技術，并結合收費系統工作需要論述人工智能技術的應用方式，包括信息采集、現場運行等。最后，簡單展望現代高速公路機電通信系統新技術發展趨勢，服務其進一步運用。

關鍵詞：高速公路""機電通信系統""新技術""人工智能

Research"on"New"Technologies"of"Modern"Expressway"Electromechanical"Communication"System

WANG"Xuefu

China"Railway"First"Group"Electric"Engineering"Co.，"Ltd.，"Xi’an，"Shaanxi"Province，"710000"China

Abstract："Highways"are"one"of"the"important"basic"transportation"facilities，"and"their"operation"and"control"require"high"requirements"for"the"electromechanical"communication"system，"which"needs"to"be"continuously"analyzed，"researched，"and"optimized."It"takes"the"working"requirements"of"modern"highway"electromechanical"communication"systems"as"the"starting"point，"on"thin"basis，"this"article"analyzes"common"new"technologies"in"the"system"and"discusses"the"application"of"artificial"intelligence"technology，"including"information"collection"and"on-site"operation，"in"conjunction"with"the"needs"of"toll"system"work."Finally，"a"brief"outlook"on"the"development"trend"of"new"technologies"in"modern"highway"electromechanical"communication"systems"is"presented"to"serve"their"further"application.

Key"Words："Expressway;"Mechanical"and"electrical"communication"system;"New"technology;"Artificial"intelligence

高速公路機電通信系統，是為高速公路提供服務的信息化工作系統，包括監控系統、收費系統、通信系統以及隧道機電系統4個組成部分。截至2023年末，我國?高速公路總里程達到?18.36萬km，較2022年增加0.64萬km，這表明我國高速公路事業發展態勢良好[1]。同時，現代高速公路的通行壓力大、管控難度高，傳統的機電通信系統難以充分提供信息交互、加工處理、存儲復用方面的服務，迫切需要以各類新技術提升高速公路機電通信系統性能和工作水平。因此，分析現代高速公路機電通信系統工作要求、新技術的應用方式等有一定必要。

1""現代高速公路機電通信系統工作要求

1.1""覆蓋性

覆蓋性是現代高速公路機電通信系統工作的基本要求，是指該系統的功能應覆蓋高速公路各主要工作環節，包括監控系統、收費系統、通信系統以及隧道機電系統以下上述四個系統下各個子環節，如監控信息記錄、通信數據處理、警報和應急指揮等等。值得注意的是，我國高速公路里程長，且覆蓋全國各地，空間上比較分散，這也要求高速公路機電通信系統能夠實現大范圍、不同區域的實時通信組織、管控，提升空間、時間層面的覆蓋效應[2]。

1.2""準確性

高速公路機電通信系統應具有準確性。現代高速公路需要面向廣大機動車駕駛人提供服務，也需要向路政部門、交通工作部門提供各類信息。例如：監控系統工作，包括車輛信息、違章記錄、駕駛人資料等，如果車輛信息出現錯誤，可能無法準確地進行違章處理，誘發交通安全處罰方面的問題。隧道機電系統的工作準確性更為重要，牽涉到隧道安全分析、消防預警等工作，要求高速公路機電通信系統能夠準確完成信息采集、分析，并組織指令下達，保證隧道有關工作安全[3]。

1.3""穩定性

穩定性，是指高速公路機電通信系統能夠持續、穩定為監控系統、收費系統、通信系統以及隧道機電系統提供有關服務，即便出現故障、異常，機電通信系統依然能夠保證工作及時準確，使高速公路管控、交通安全等工作可以常規得到保障[4]。如機電通信系統借助信息化技術進行工作，面臨來自互聯網的安全威脅，如果出現網絡災害，應保證系統能夠通過應急手段快速處理，保證其通信方面的基本功能不受影響或能快速恢復，為高速公路穩定提供有關服務。

2""現代高速公路機電通信系統常見新技術

2.1""人工智能技術

人工智能技術主要強調替代、部分替代此前人工完成的各類重復性工作，如信息記錄、資料加工、問題識別、應急處理等。在程序設定合理的情況下，人工智能技術可以較有效地完成現代高速公路機電通信系統中的部分工作。包括違章信息分析、安全風險提示等[5]。此外，人工智能技術應用范圍廣，適用性理想，但存在系統建設方面的高要求，資金消耗偏高。

2.2""大數據技術

大數據技術主要用于處理各類資訊，對高速公路機電通信系統各子系統工作提供決策、原始信息加工等方面的輔助性服務。以收費系統為例，大數據技術可快速對本地或某一范圍內高速公路的收費信息快速進行收集、加工和挖掘，給出收費總額、車輛類別、收費時間特點等關鍵性結構化數據。現代高速公路機電通信系統內的其他數據處理工作，也可以在大數據技術支持下高質量開展。

2.3""可視化技術

現代高速公路機電通信系統工作內容復雜，且工作質量要求更高，可視化技術可以實現部分環節工作形式的優化，以更具直觀性的方式提升工作效果。如監控系統，可視化技術應用于監控系統后，可清晰、直觀呈現高速公路各部分的實際情況，出現車輛違章問題時，也便于駕駛人以及交通部門進行交流、協調，提供客觀的信息用于問題處理。可視化技術也可以用于安全監控等工作，改善現代高速公路機電通信系統的直觀性。

3""現代高速公路機電通信系統新技術應用

3.1""信息采集

以人工智能技術為例，對現代高速公路機電通信系統中新技術的應用情況進行分析，現代高速公路機電通信系統應用的新技術比較多樣，包括大數據技術、人工智能技術以及可視化技術等，其中人工智能技術應用的前置性環節為信息采集，包括駕駛人信息、車輛信息、道路信息等。以車輛信息為例，其采集以及記錄、讀取等工作的基本形式如圖1所示。

3.2""現場運用

人工智能技術以完善的數據為工作條件，進入現場運用階段后，其在智能化方面的優勢可得到比較充分的運用。如圖1所示的車輛信息，車輛在高速公路行駛、通過收費站時，需要根據其基本信息進行收費，車輛出現違章問題時，需要記錄其號牌、外觀信息以便組織處理。

以違章問題分析為例，通過高速公路的車輛各有差別，其外觀顏色、大小等可能存在一定相似性，甚至高度相同，傳統人工識別的方式難以準確分析違章車輛的具體情況。按照早期收集所獲信息，默認車輛A的關鍵可識別信息如下：

[80E；HG；I；N3；42Y]（信息集1）

信息集1中，包括該車輛的號牌、顏色等關鍵信息。可在完成收集后錄入高速公路工作中心的數據庫，并連接到各監控攝像頭和分區工作系統中，保證信息得到充分共享。某車輛在通過高速公路時出現違章情況，攝像頭對其信息進行捕捉和記錄，并提交給工作中心進行分析，由工作中心結合攝像頭提供的實時資料判斷車輛的具體信息。默認提供的信息為：

[80E；HG；I；N3；42Y]（信息集2）

系統可借助人工智能技術快速利用對數據庫中的已有信息進行檢索，發現信息集2與信息集1完全相同，可以在短時間內快速確定違章車輛為“車輛A”，并據此與車輛A的車主取得聯系，提示其違章有關信息，指導其接受處理。默認攝像頭提供的信息為：

[80E；HG；D；N3；42Y]（信息集3）

通過人工智能技術進行判斷，發現信息集3與信息集1高度相似，并且，數據庫中并無完全匹配信息3的數據，可判斷違章車輛存在套牌嫌疑（套用了車輛A的號牌），據此可組織抓捕和后續處理。默認攝像頭提供的信息為：

[ES；08；GH；-8SE；IO-]（信息集4）

可以通過人工智能技術對信息集4信息進行讀取，并與數據庫進行對照，發現該信息在數據庫中并無記錄，在數據庫信息為最新信息的情況下，可以初步判斷該違章車輛可能屬于非法車輛，可據此進行后續處理。人工智能技術在此過程中的應用優勢在于，能夠快速分析車輛信息，只要數據庫內的信息是準確的，往往可以快速完全車輛信息的判斷，用以處理違章以及可能存在的其他問題。在高速公路機電通信系統的工作子系統中，人工智能技術也可以發揮類似作用，改善系統工作的效率和質量。

3.3""數據存儲與復用

高速公路機電通信系統工作內容比較復雜，其中牽涉到海量的駕駛人信息、道路信息、車輛信息、安全信息、事故信息等，這些信息也可能出現動態變化，并影響高速公路運行。如大霧天氣，因能見度較低，高速公路出現追尾、車輛逆行等事故的可能性提升，可以借助人工智能技術加以優化，核心工作為數據存儲與復用，仍以大霧為例，人工智能技術的運用形式如圖2所示。

按照圖2所示模式，本地出現大霧天氣時，其發生時間特點、空間特點以及其他特點（如空氣濕度、風力條件等），均一體由高速公路機電通信系統進行記錄，通過人工智能技術對相關特點進行分析、挖掘，實現特點記憶，應用于高速公路機電通信系統的監控模塊。后續工作中，當本地高速公路的工作情況與相關“特點”相似或相同時，人工智能可據此判斷本地出現大霧天氣的可能性較高，并據此向各駕駛人、工作部門發出風險提示，借以改善高速公路機電通信系統的服務效應，降低交通事故發生可能。

4""現代高速公路機電通信系統新技術發展展望

未來高速公路機電通信系統新技術發展，將呈現出多元性、靈敏性趨勢。多元性主要強調技術發展、應用的多元化，當前大部分應用于高速公路機電通信系統的新技術，需要由交通工作部門組織管控，未來新技術的進一步發展可從駕駛人角度出發，駕駛人、車輛應用各類新技術與交通工作部門實現聯動，如違章信息核對、定位、套牌處理等，以簡化高速公路機電通信系統工作流程，提升工作質量。靈敏性主要強調提升信息化技術的應用效果，在處理各類復雜信息時，為高速公路機電通信系統提供更多邏輯層面的支持，如上文所述的大霧預警，通過收集、挖掘各類原始信息，提升人工智能技術、傳感器技術等新技術對客觀信息感知、分析的靈敏性，精準提供與大霧有關的預警信息，為高速公路通行提供安全支持。

5""結語

綜上所述，現代高速公路機電通信系統的工作要求有所提升，這也要求加強技術運用。當前可以用于高速公路機電通信系統作業的新技術包括人工智能技術、大數據技術、可視化技術等，其應用方式、優勢各有差別。結合人工智能技術進行分析，可知其應用關注信息收集、處理，以提供穩定的現場服務，同時，通過數據積累、加工、重復使用等方式，進一步為技術提供應用空間。未來高速公路機電通信系統新技術發展將更趨多元化、靈敏化，以尋求提升工作質量。

參考文獻

[1]陳志強.高速公路機電系統過電壓保護與防雷接地設計研究[J].價值工程，2024，43（11）：50-52.

[2]夏嘉偉.新時期高速公路機電通信系統新技術的應用[J].交通科技與管理，2023，4（17）：8-10.

[3]彭子威.高速公路機電系統健康狀況評估模型及系統[D].北京：北京交通大學，"2023.

[4]朱珍學.公路項目機電工程的通信系統技術分析[J].交通科技與管理，2023，4"（3）：7-9.

[5]趙相晨.彎曲諧振態聲頻介導的甚低頻天線設計與通信研究[D].大連：大連交通大學，2022.