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(fā)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(xiàn)代經濟發(fā)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(tǒng)的建設和運營管理，增加高速公路機電系統(tǒng)建設資金投入，對于高速公路機電系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，解決傳統(tǒng)機電系統(tǒng)存在的問題，進一步推動高速公路機電系統(tǒng)發(fā)展[1]。

1 目前高速公路機電系統(tǒng)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(tǒng)也有了較大發(fā)展。對于現(xiàn)代高速公路來說，如何有效處理交通的快速發(fā)展和目前機電系統(tǒng)技術水平之間的矛盾已經成為了高速公路機電系統(tǒng)設計優(yōu)化最為關注的問題。本文主要針對高速公路機電系統(tǒng)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(tǒng)優(yōu)化等方面實施機電系統(tǒng)優(yōu)化?，F(xiàn)階段高速公路機電系統(tǒng)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(tǒng)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(xiàn)代高速公路智能化發(fā)展需求，也不能實現(xiàn)高速公路的信息化發(fā)展，整體運行效率相對較低，實現(xiàn)的技術指標相對較低。另外，從設計來看，機電系統(tǒng)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(tǒng)的全新發(fā)展。

第二，現(xiàn)階段高速公路所應用的機電系統(tǒng)相應設備缺少統(tǒng)一性、標準化的管理標準，也就是指缺少較為規(guī)范的、系統(tǒng)化的文件對不同機電設備所具有的技術指標進行規(guī)范，從而造成不同品牌機電系統(tǒng)設備之間很難實現(xiàn)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(tǒng)發(fā)展；

第三，傳統(tǒng)高速公路機電系統(tǒng)設計中，特別是干線通信方面缺少整體性規(guī)劃設計，從而造成干線網鏈路很難進行集中性保護，現(xiàn)有的高速公路機電系統(tǒng)，除了部分較發(fā)達地區(qū)高速公路已實現(xiàn)聯(lián)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(tǒng)內部、各路段之間并沒有真正做到相互聯(lián)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(tǒng)設計優(yōu)化措施

2.1 高速公路機電系統(tǒng)設計優(yōu)化思路

針對上述分析的高速公路機電系統(tǒng)存在的問題，對于高速公路機電系統(tǒng)實施必要的設計優(yōu)化，從而實現(xiàn)高速公路機電系統(tǒng)設計優(yōu)化最終目標，系統(tǒng)設計優(yōu)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(tǒng)具體情況進行調研分析，明確高速公路機電系統(tǒng)的具體現(xiàn)狀以及存在的問題，同時找到機電系統(tǒng)問題的原因所在，之后對于高速公路機電系統(tǒng)設備相應的技術進行分析，按照機電系統(tǒng)設備設計優(yōu)化最終目標對其進行優(yōu)化設計，最終得到科學合理的機電系統(tǒng)優(yōu)化方案。

2.2 機電系統(tǒng)設計優(yōu)化措施

2.2.1 路網監(jiān)控系統(tǒng)設計優(yōu)化

對于現(xiàn)有高速公路運行監(jiān)測系統(tǒng)來說，想要實現(xiàn)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(jiān)控系統(tǒng)來說需要充分發(fā)揮現(xiàn)有監(jiān)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(jiān)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?shù)奖O(jiān)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(huán)境檢測的準確性。營運車輛GPS數(shù)據的充分應用?，F(xiàn)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(tǒng)獲取車輛的路線和時間，能夠實現(xiàn)對高速公路網的長時間觀測。

加強和商業(yè)導航平臺的合作，實現(xiàn)交通數(shù)據的共享。近些年商業(yè)導航平臺用戶數(shù)量逐漸增加，其路況信息發(fā)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(fā)交通堵塞原因等信息，同時這些商業(yè)導航平臺并不會關注如何改善交通狀況，所以高速公路監(jiān)控系統(tǒng)可以加強和商業(yè)平臺的合作，發(fā)揮各方優(yōu)勢，成為了高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

通過移動設備獲取實時數(shù)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(xiàn)交通狀態(tài)的可控性。加強路網關鍵節(jié)點信息發(fā)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(xiàn)階段省級高速公路設置的信息發(fā)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(fā)布信息。

設置圖形交通誘導屏?？梢栽陉P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(tǒng)設計優(yōu)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(tǒng)進行優(yōu)化完善?，F(xiàn)階段以SDH為基礎的多業(yè)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(yōu)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(yè)務類型，能夠實現(xiàn)非常低的使用成本。隨著近些年監(jiān)控系統(tǒng)以及收費系統(tǒng)逐漸向著數(shù)字化、高清設備方向發(fā)展，PTN設備能夠充分體現(xiàn)出其優(yōu)勢所在，可以實現(xiàn)小顆粒IP業(yè)務的靈活接入，能夠實現(xiàn)業(yè)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(tǒng)來取代傳統(tǒng)程控交換網絡?，F(xiàn)階段高速公路機電系統(tǒng)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(tǒng)。要不斷完善通信資源管理系統(tǒng)，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(xiàn)集中性管理。需要加強省級區(qū)域通信系統(tǒng)管道和主干光纜應用方面的調查分析，發(fā)現(xiàn)無法滿足標準規(guī)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(tǒng)設計優(yōu)化

第一，ETC收費通過率方面的設計優(yōu)化。隨著車輛保有量以及形式的逐漸增加，對于ETC收費系統(tǒng)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(yōu)化。針對現(xiàn)階段ETC系統(tǒng)存在的問題，可以通過相控陣技術對其進行優(yōu)化，通過全新的相控陣ETC天線對其進行優(yōu)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(tǒng)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(tǒng)設計優(yōu)化

（1）識別系統(tǒng)模式分析。對于高速公路來說，其收費系統(tǒng)中采取多義性路徑識別系統(tǒng)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(tǒng)，其關鍵內容為：

在區(qū)域性路網內部全部基本環(huán)路上設置標志點系統(tǒng)，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(tǒng)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(xiàn)：

①車牌照識別系統(tǒng)。對于高速公路行駛的車輛來說，車牌信息是最主要的體現(xiàn)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(huán)境的影響?，F(xiàn)階段車牌識別系統(tǒng)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(xù)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(fā)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(tǒng)是確保其正常運行的關鍵所在，本文主要針對機電系統(tǒng)存在的問題，從路網監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、收費系統(tǒng)等方面提出了設計優(yōu)化內容，通過本文的介紹能夠對高速公路機電系統(tǒng)優(yōu)化提供一定參考和幫助，對于推動高速公路發(fā)展具有現(xiàn)實意義。