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1 高速公路机电系统组成及现状

高速公路机电系统是一个组成复杂、功能多样的系统体系，由于其直接决定着高速公路通行效率、运营成本，其智能化程度也间接彰显着高速公路的建设水平。合理的机电系统建设以及机电设备选用可以极大地保障高速公路交通运输的安全、高效。高速公路机电系统由监控室、交通检测、结算点、隧道检测、电力监控系统组成。

在高速公路机电系统的使用过程中，大多重视性能与成本，而往往忽略了其管理与维护，很容易出现设备的老化损坏、管理混乱等现象。针对高速公路机电系统的管理，目前国内相关的规章标准空缺较大，在实践中难以进行具体操作，因此对于其管理系统的探讨具备较大的研究意义与实践价值。

此外，近些年兴起的“智慧交通”理念在领域内引起了广泛的关注，该理念旨在基于高新通信技术促进高速公路安全、舒适、高效地服务于人。而且这一理念的实现，正依赖于良好的机电智能化管理系统来完成。换言之，机电智能化管理系统的建设水平直接反映着智慧交通的完成程度。

2 实现高速公路机电设备智能化管理的意义

2.1 强化应急反应能力

通过分析已有的机电系统实践可知，受到自然环境、操作不当等原因影响，系统内部难免会出现各种各样的故障。而且目前的检修方式需要对各个部分进行独立检查，以确定故障位置及故障原因，效率很低且需要耗费大量人工，在某些情况下可能因为检修时间过长而造成不可挽回的经济损失。合理地运用智能化管理系统可以对故障发生的位置及其原因进行及时的反馈，以便快速组织人员进行故障排除，保障高速公路的正常使用。

高速公路智能管理系统可以快速、精准地处理突发事故，强化应急反应能力。例如，当高速公路某路段出现断电现象时，高速公路智能管理系统可第一时间检测到故障现象，并对发生故障的具体位置进行定位，就近通知相关维护部门组织人员赶往现场进行故障的维护与通行的保障。例如，在某些大桥发生电梯故障停运时，高速公路智能管理系统就能够快速地锁定轿厢位置并确定故障原因以及受困人员情况，以便电梯管理人员及时地开展救援工作。高速公路智能管理系统组成如图1所示。

图1 高速公路智能管理系统组成

2.2 提高管理效果

大数据技术的普及，使各行各业都取得了突破式的革新，人们的生活环境也逐步跨入了信息时代。在机电系统领域，基于大数据技术的智能化管理也成为一个热门的发展方向。通过对系统内各个子系统所收集的数据进行汇总、处理以及分析，可以形成具有一定规律的数据库；通过对数据库内相关数据进行二次分析，能够得到各种预测性的结果，以此帮助工作人员制订预防措施、选择处理方式、降低管理成本以及提升管理效率。

对系统内各设备的故障频率、原因及部位进行长期的数据统计并加以分析，将能够帮助管理人员有针对性地采取维护手段，确定重点维护位置。此外，也可以借助大数据技术对系统内各人工参与环节进行统计，对人工误差出现频次进行采样，运用长期数据确定高误差岗位，帮助管理人员进行人员配置的调整，以降低人工误差的影响，提高系统运转效率。

2.3 建立数据管理模型

在大数据技术应用的基础上，可建立基于路网系统内各项数据的管理模型。为方便直接应用于各项研究与管理中，该模型应具备数据信息的实时性和共享性。数据管理模型的建立不仅便于一线工作人员直观地对各路段情况进行监管，同时还能够为决策层的战略制定提供全面且及时的数据参考。此外，该模型的提出也为未来智能化管理提供了一种新思路，能够很好地贴合行业信息化、共享化的发展方向。

目前高速公路机电系统管理融合了各项高新技术，正在向着更为高效、智能的方向快速发展，但在实践中也暴露出了许多亟待解决的问题。例如，智能化的过程对相关技术提出了更高的要求，技术应用的局限、环境因素的干扰等都阻碍着技术的应用。此外，飞速发展的管理模式对技术人员的专业素质要求也更为严苛，无形中加大了执行难度，相关人员对新设备、新技术带来的安全隐患、经济风险也应引起足够的重视。

3 高速公路机电智能化管理系统设计

3.1 高速公路监控系统

在高速公路机电智能化管理系统的发展中，监控系统的智能化占据核心组成部分，其主要使用摄像头和多种传感器来获取各路段及收费站等位置的信息数据，经过简单的数据处理后传输到计算机中，来完成数据的收集、处理、反馈。

监控系统的智能化管理功能可形象地分为“眼”“脑”“口”三部分，“眼”用于实现各位置信息数据的获取，“脑”指通过计算机软件、人脑来对数据进行分类、汇总并得出对应的判断与指令，而“口”则将指令传达到各系统进行调整，以此完成对于高速公路的调控。同时，还可建立收集—处理—反馈的机制，不仅能够提升高速公路通行效率，还能够显著节约管理成本。此外，监控系统的应用还可以与交通运输的相关主管部门进行联动，依据路况实际进行针对性的调整。

根据其功能侧重方面不同，可将高速公路监控系统的智能化管理分为以下几个部分：

（1）信息采集系统。信息采集系统即监控系统功能中的“眼”。其主要借助摄像头、测速仪等智能化设备进行数据收集，并依托各种采集设备的优点进行合理组合形成地面实况监控网，以此形成对路段的有效管理。随着采集对象的多元化，现在很多地方也广泛使用多种传感器来满足采集需求。

（2）信息显示系统。信息显示系统的主要功能是对设备采集的实况信息进行显示，其主要是作为信息采集系统的一种辅助补充而应用。为实现更为高效的智能化管理，目前主流的信息显示系统在组成上可分为变化限速引导系统和情报显示板系统两个二级分系统。变化限速引导系统的作用是借助计算机软件进行分析，通过变化限速对高速公路上各个车道的流量进行合理的调控，最大化地利用高速公路运输能力。情报显示板系统的主要工作是对高速公路各路段路况进行监控，告知车主前方路况，并在必要时对行车发布警示和禁止通行的信息。此两者的协调工作，为智能化管理提供了信息传输基础。

（3）计算机网络系统。计算机网络系统即监控系统功能中的“脑”。其作为实现智能化管理的核心，与其他子系统相连，以此构建成高速公路监控系统处理网，处理其他子系统传回的各种信息数据，并调控者其他子系统的动作。计算机网络系统在组成上可简单分为软件、硬件两部分，前者由计算机终端及其附属硬件等组成，为监控系统的运转提供了设备基础；后者包括运行于其上的各种操作软件、设备驱动等，为数据的处理提供具体操作手段。

（4）交通控制系统。交通控制系统即监控系统功能中的“口”。其是实现智能化管理的最后一步，也是智能化管理的实现动作，在工作时主要接收经自信息显示系统收集、计算机网络系统处理后的指令信息，并做出相应的反馈动作。交通控制系统在工作时主要分为三部分进行开展，分别是选择目标、确定方法和参数设置。其中，参数设置既可以根据前两个条件的情况来确定，又可以给定初始值后让交通控制系统自行调节。

3.2 高速公路收费系统

收费系统作为智能化管理实现的动力，在根源上支撑着智能化管理的完成。要想让高速公路长期良好地运营，就要完善且合理化收费系统实现盈利，同时收费回收的成本也可以反过来投入系统的维护上以提供更优质的服务。具体而言，收费系统需要根据监控数据判断车辆型号、载重等因素，进而根据收费标准收取费用并开具凭票。此外，还需要对通行车辆的基本数据进行记录，经简单汇总处理后上传至收费中心，由收费中心对数据进行进一步的整理与保存。收费中心对保存的数据应定期进行分析并编制成报表储存，当需要时要能及时地调取相关数据用作参考。

4 结束语

综上所述，高速公路机电系统智能化的推进对强化应急反应能力、提高管理效果有着卓越的效果，对适应社会交通运输业发展也有着极大的促进作用。目前的实践经验也说明，高速公路机电系统智能化的实现依赖于管理完善的机电体系、高效的机电技术以及先进的机电设备。未来机电系统管理的智能化已是大势所趋，大力发展相关技术将具有长远的前景。