高速公路机电工程通信系统技术
摘 要：针对高速公路机电通信系统组成、构架及功能进行简要探讨，并分析了高速公路机电工程通信系统技术的未来发展趋势，旨在为我国高速公路机电工程通信系统提供理论依据。
关键词：高速公路通信;构架及功能;技术应用
高速公路通信系统结构复杂、内容丰富，因此，对通信系统的研究有一定难度。为了降低难度，首先需要把握其本身层次和体系构成，其次是加强对技术的探讨。系统层次可以分解成软件层、数据层、传输层和业务层，体系则包括设施监管以及资料可靠体系，而技术在系统运行中占据着最重要的地位和最大的影响比例。得益于以上所述的优质系统和技术研究，可以使高速公路通信系统各个不同的组织架构高效而安全地完成数据转移和报告，同时也优化了整个通讯系统的运转效果。
1、高速公路机电通信系统的组成
1.1系统硬件组成
通信系统的构成部分是比较复杂的，且在任何一方面有所欠缺都会导致系统瘫痪，主要包括电源、接入网、交换体系和急电体系等等。电源是为了满足通信系统运行的专业电源设施，常见的电源规格是采用220V的交流电。除了网路设施之外，这种特殊情况则配合以电源为48V的直流电。由于电源是为通信系统提供运转动力的基础性物资，必须保证供电的稳定和安全性。在电源的电缆和管线准备上加强注意，保证通信系统对其提出的刚性要求。其次是针对接入网的问题。通常所说的接入网是将处于中间位置的网络和另外的客户网络完整而和谐地进行联合的设施体系。可以说，接入网在整个通信系统的运转中恰如其分地扮演了纽带的角色。其中，整个接入网机构最核心的位置就是接入网OLT了。接入网OLT可以帮助完成对诸多复杂而重要的通信业务的处理工作。另外，还要谈及通信系统中的交换体系。交换系统也被称之为程控交换系统，在用户线接入、中继接续、计费以及管理等工作体系中有着重要的作用。模拟中继线和信令是比较常见的连接方式，尤其是对顶层业务及除此之外的路端连接中作用突出。V5协议是另外一种具有独有特征的连接方法，用于完成对体系整体和接入网之间的紧密联系，这种办法使用户线的接入和中继接续都处于有效地管理和控制之中。
1.2系统软件组成
与硬件构成部分相对的是高速公路机电通信系统中的软件组成情况，是指软件等具体的布置和安排以辅助硬件系统的功用为目的，处于从属地位。在高速公路机电通信系统中，其硬件部分是由电源、交换、接入等体系构成的，这就决定了系统的管理软件是严格按照以上系统来明确设定形成的。在整个体系的软件构成方面，事故警告、数据或业务报表、整体运作的可靠性保障是需要被深入而重度考虑的问题。而系统软件如果为了体现以上各种功用，必然会对局域网及用户网元的切合度提出要求，只有这样才能保证整个体系处于高效优质的运转监管之下。
1.3系统数据传输
在高速公路机电通信系统中，数据传输体系主要是由电缆传输、音频话路和模拟传输以及光线传输等几个方面的内容来加以支撑的。这些方法本身具有很大差异，所以被运用到数据传输中时，也会表现出不同的功效和各自突出的优势。例如利用电缆和音频话路作为主要渠道的传输形式常常被安排在监控体系内部，而利用模拟信号来加以信息传输的办法则主要是针对排除严格监视控制的器械设施范畴。最后，不得不谈及以光纤为媒介的传输办法，这是在面临图像符号的复用状况中，可以说它是处于次要位置上的。
2、高速公路机电通信系统的构架及功能
2.1系統业务组成
系统的业务主要以三大类型为主，即图像处理、语音传输以及数据整理三方面。其中图像处理又可以分解成电视和监控图像两种，语音传输又可以细分成完整的语音以及占据一部分语音成分的传真业务。最后一种类型则囊括了比较复杂和多样的数据量，比如多样的监控、连接和对网络数据的收集、记录以及监督归档等等。一般情况下，通信系统的整体施行效果就取决于以上三者的完善程度。由以上三者为主要构成的业务格局，会对外部整体通信系统的网络化程度提升以及网络开发率普及具有积极的促进作用。对于减少系统后期受损几率并减少系统的保养成本都有着重要的意义和明显的效果。
2.2系统功能
高速公路通信系统具有多重功效，首先值得一提的就是配置管理功效。管理的对象主要是系统中的网元配备。在系统自带的各种功能中，就有在监控和辨识网元的基础上加以修缮以及增减的功效，再借助技术的进步和系统架构的日益完善，使得以上所说的自带功效可以进一步增强配置网元的能力和水平。此外，还有安全和故障管理方面的功效。此功效是针对社会的网络管理大环境和高速公路通信子系统的平衡状态，使二者能处于科学可靠的秩序状态。为了提高可靠程度，必然会对体系可能发生的危险隐患潜在因素进行比较严格的监控和检查。在提防故障的同时，加强对故障的管制和错误纠正。
3、机电通信系统新技术的应用现状及发展趋势
3.1应用现状
高速公路通信系统技术的利用和开发程度对系统的运行效率有很大影响，但是目前的技术是否满足了优质系统的要求，还是一个有待斟酌的问题。首先是设计和配备的表现方式多样，欠缺规范性。就国内目前的高速公路通信系统结构配备情况来看，多是以分段设置的方法为主，且作为工作对象的各段之间在性质和外在表现上有着比较明显的差异，这就导致不同的单位会选择自身认为最恰当的方式加以处理，完成策划和配备工作，间接导致此项工作在全国范围内均是被差异化处理，难以形成规范性的格局。其次，路段设计标准等同现象比较严重。由于绝大部分高速公路通信系统的策划是严格按照所在地区提出的地区建设标准完成的，而未能在这个过程中兼顾国家大背景的设计原则与要求。再次，针对组网的设置和建造问题。由于国内许多高速公路都是在地方政府的带领下，由不同风格的施工团队完成建造的，所以在公路的设计和建设本身有比较大的差异，加之国内盛行分段投资和建造的系统建设方法，所以更加大了组网设置和建造的不规范性。
3.2未来发展方向
对现有技术深入研究，开发更为高水平的技术是引领高速公路通信系统迅猛向前的重要手段。然而，国内对技术的探索和了解的程度不深、格局把握不全面，这要求相关部门和研究机构可以在研发和引进新技术时秉承适度理念，做到尽可能地在较小领域的组网中推广。此外，新技术的开发与引进需要和投资小使用大的理念相吻合，使高速公路通信系统向专供接入网信息业务扩展、预防设备垄断和强化法规管理等角度。在优化技术的基础上，健全产权维护抢修体制，保证维护效率的提升以及成本的最低化。
在进行高速公路机电工程通信系统技术的探讨时，需要把握高速公路机电通信系统的组成要素，明确其系统硬件组成和系统软件组成的关系，了解系统数据传输。其次是把握高速公路机电通信系统的构架及功能以及机电通信系统新技术的应用现状及发展趋势，努力实现高速公路机电工程通信系统技术的目标。
作者：刘斌
【摘要】 随着现代交通运输业的不断发展，高速公路在我国运输业中的重要作用逐渐显现。机电工程通信技术是高速公路工程中最为重要的一环，在保障高速公路出行的安全性、便捷性和稳定性方面发挥得十分关键的作用。新时代，互联网技术的蓬勃发展给予了通信技术更为广阔的发展空间，相关部门在开展高速公路机电工程通信系统的建设过程中，必须明确当前的应用现状和未来发展趋势，才能有效提升我国高速公路工程建设的质量，持续推动我国交通运输业的可持续发展。本文从阐述高速公路机电工程通信系统概述，高速公路机电工程通信系统技术介绍及应用，指出存在的问题，针对相关的问题提供解决对策。
【关键词】 高速公路 机电工程 通信技术
引言：
在我国基础道路建设过程中，高速公路建设所发挥的作用和功能是不容忽视的，它的存在提高了我国人民群众出行的便利性和安全性。在我国高速公路工程的建设和运营过程中，机电工程通信技术是最为关键的环节，在路程监管、安全防控和收费管理过程中发挥着十分重要的作用。因此，在开展高速公路工程建设和运营过程中，有关部门必须采取一定的措施和手段保证通信系统的稳定性和安全性，通过各个部门之间实时的沟通和联系，为高速公路交通管制提供更有效的支持和帮助，从而达到提升高速公路工程建设整体质量的目的。
一、高速公路机电工程通信系统概述
高速公路机电工程通信系统通常由硬件设备、软件部分以及数据传输三部分组成[1]。在硬件设备中主要包括电源、接入网和交换部分。接入网是整个通信系统的联合设备，主要负责通信业务的处理。交换部分在高速公路的管理、费用计算等工作中发挥着十分重要的作用。电源是确保整个通信系统可以正常运转的基础设备。软件部分也是整个通信系统的重要组成，它对硬件部分的运行起到了促进和辅助作用，同时也是维持通信系统稳定性的重要基石[2]。当前高速公路机电工程通信系统主要使用的数据传输方式有：模拟传输、光纤传输、线缆传输以及音频话路传输等。不同的传输方式的优点和缺点都存在明显差异，所以，要选择适合实际工作场景的传输方式才可以实现比较好的数据传输效果。在高速公路机电工程通信系统中，要协同处理以上三方面的内容，才能保证通信系统的稳定、安全的运行。
二、高速公路机电工程通信系统技术介绍及应用分析
高速公路机电工程通信系统可提供数据、声音和影像的业务服务[3]。这三种业务都需要处理和传送，事实上业务处理要比业务传送重要得多。数据业务服务主要内容包括各种网络数据和监控数据等。声音业务服务包括传真业务和整个语音服务。影像业务服务主要包括监控影像和电视影图像两种。通信系统的运行质量和以上三种业务服务的运行质量密切相关，而高速公路机电工程通信系统技术则为数据、声音、影响业务的正常开展提供技术支撑。
2.1自动交换光网络技术
在高速公路机电工程通信系统中使用光纤路由，可以有效提升和拓展通信系统的功能特性[4]。一方面，自动交换光网络技术可以提高系统处理信息的能力，使得系统可以在第一时间发现问题，并及时解决问题。另一方面，自动交换光网络技术具有超强的筛选功能，在排除故障点时使用，可以有效减少人、财、物的投入，大大提升工作效率。新时代，高速公路工程建设对机电通信系统的性能提出了更为苛刻的要求，因此利用自动交换光网络技术，可以更好地提升系统处理信息的能力，并使该能力得到有效拓展和强化，让系统可以实现自动检索、自动检查并及时发现故障的目的。
2.2分组传送网技术
要充分发挥分组传送网技术的功能和作用，就需要在机电工程通信系统中提前配置好传输媒介，尤其是底层传输媒介的设置，保证信息资源可以准确的传输。分组传送网技术可以实现分组业务功能，同时也可以完成其他业务服务。在分组传送网技术的应用过程中，可以很灵活的实施操作行为，也可以实现多一个层面的配置，但是实施这种操作的前提是对操作空间的要求较高[5]。所以，在进行操作的过程中，必须严格按照相关标准进行，保证整个系统设置的完整性，从而促进技术可以充分发挥功能和作用。采用分组传送网技术，付出的成本较低，而且可以实现自动信息交换，具有实用性强、安全性高的特点。
2.3数字程序控制交换技术
数字程序控制交换技术是可以进行语音交换的电话交换系统[6]。在高速公路機电工程通信系统中，电话交换通常分为两个级别：一级交换中心为省级通信中心，实现省与省之间的通信联络。二级交换中心主要实现辖区范围内的电话通信或者市与市之间的通话业务。
2.4 ATM OVER SDH技术
在机电通信系统中 ATM OVER SDH技术可以代替SDH(同步数字体系)实现ATM信息的输送。SDH具有强大的平稳性，而且信息传送量很大。所以，在不同领域都发挥着十分显著的作用。将ATM和SDH相结合，实现数据信息的传送，一方面可以提高传输速率，另一方面有效减少了传输成本的投入。该技术在高速公路机电通信系统中的应用前景十分广阔。
2.5高速公路机电工程通信系统技术的应用分析
高速公路机电工程通信系统技术在高速公路运营中的应用是十分广泛的，例如，可以对高速公路所有过往车辆进行监控，尤其在节假日或者法定假日，高速公路上通行车辆的数量呈现出巨大的增长趋势，要实现对所有通行车辆的监管，这给高速公路管理单位带来了巨大的工作量。利用通信系统技术，可以极大降低人员的投入，同时还可以实现对正在行驶的车辆的实时监控。利用监控设备，可以及时发现违法违规车辆，并在第一时间内将车辆信息反馈到工作人员手中，可以实现对突发事件的及时处理。与此同时，利用通信系统不但可以及时获得相关信息，还可以提高信息传输的质量和速率。通信传输系统具有较强的抗干扰能力，可以满足高速公路在不同环境下的数据传输要求。
三、高速公路机电工程通信系统技术存在的问题
第一，管理方面存在漏洞。虽然国家已经制定相应的国家标准，但是由于地方性管理的差异性，导致不同电气设备和机械通信系统之间存在较大的不同，造成连接和通信设备方面存在较多问题，不能实现及时的连接和沟通。第二，在道路施工过程中，由于采用区间施工的方式，不同工人的作业能力有所不同，造成很多系统设备在作业完成过程中不能有效的融合和连接。第三，机电通信系统主要依赖互联网来完成日常的业务通信，但是由于不同区间受到地理环境、天气环境的影响，使得信号差异较大，网络的通畅性和稳定性受到极大的干扰，严重者会造成网络信号的中断。
四、优化高速公路机电工程通信系统技术应用的策略
4.1提高互联网技术在高速公路工程建设的应用范围
要切实提高高速公路机电工程通信系统的安全性与稳定性，少不了互联网技术的支持和帮助。所以，我国高速公路建设部门要在原有重视互联网应用技术的基础上，不断拓展网络技术在高速公路建设和运营过程中的应用范围。一方面要强化对网络技术研发经费的投入，鼓励技术人员结合实际业务工作需要，开发新的互联网应用技术。另一方面，加大对相关技术人员的业务培训，采用请进来，走出去的方针，既可以邀请互联网技术方面的专家来到实际工作现场，为工作人员介绍和讲解最新的互联网应用技术;也可以组织工作人员去其他典型地市，学习先进的工作经验。无论采取哪种方式，目的只有一个就是提高高速公路工作人员应用互联网技术的水平。与此同时，在拓展互联网技术应用范围的同时，要重视局域网和内部信息系统的建设，做好安全监管工作，切实做到网络可以平稳运行、信息数据可以完整传输、涉密信息不会在传输中被截取，保为高速公路机电工程通信系统提供必要的技术支持和安全保障。
4.2重视通信系统的维护和保养
高速公路通信系統很容易受到外界环境的影响，例如恶劣的天气情况可能会造成高速公路通讯系统的中断或者信号，以上种种都会对高速公路的正常运营产生不良的影响。因此，高速公路管理部门必须提高对通信系统维护与保养的重视程度，因为高速公路路况自身情况相对复杂，如果通信系统在发生异常情况时没有采取有效的措施进行解决，很有可能诱发大的安全事故，造成严重影响。所以选拔具有专业维护能力的人员建立专业的维护和保养工作部门。考虑到通信系统工作的专业性很强，所以该部门的工作人员必须具备专业的技术知识。另外，构建科学、合理的高速公路机电工程通信系统事故应急机制，特别是对于一些比较常见的系统技术问题，要提前制定预防措施和解决方案，一旦发生这种问题，可以及时采取有效的措施和方法进行解决和处理。同时，在日常工作中要注重对通信系统设备的保养和维护，建立保养和维护日志，对于设备出现的问题，要及时进行解决，绝不可拖延暂缓处理。强化对通信设备的日常保养和维护，可以有效降低系统故障的发生，从而保证通信系统运行的稳定性。
4.3重视通信技术的升级和优化
重视通信技术的升级和优化，不仅仅因为网络技术的更新速度日新月异，更是因为高速公路面临的因素复杂多变，以上种种都要求高速公路机电工程通信系统必须不断提高自身的智能化水平从而不断适应人民群众日益增长的物质文化需求。高速公路机电工程通信系统功能的升级和优化，都是以网络技术的发展为前提的。所以，在构建高速公路机电工程通信系统的过程中，一方面要以现有资源配置为基础，制定对应的建设方案，实现对现有资源的优化利用，从而有效减少通信系统的建设成本。另一方面，要重点关注当前网络技术的发展现状，以现有系统的资源配置为依据，不断提升高速公路机电工程通信系统的功能和智能化水平。例如，在高速公路机电工程通信系统中应用智能化技术，可以实现对高速公路路况和车流量的实时监控和分析，从而为相关部门提供更准确的道路交通运输信息，充分发挥高速公路运输的功能和作用。
五、结束语
新时代，我国交通运输业迎来了快速发展的黄金阶段，人民群众对高速公路工程建设的关注程度也不断深化。高速公路机电工程通信系统作为高速公路工程建设的重要的组成部分，发挥的作用不容小觑。在此背景下，本文对高速公路机电工程通信系统组成和技术要点展开研究，通过对当前高速公路通信系统应用过程中存在问题的分析，提出了针对性强的应用策略，希望可以有效推动我国高速公路机电工程通信技术的科学发展，为我国高速公路的可持续发展保驾护航。
参 考 文 献
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作者：高露露
通讯作者：赵琨，1985年5月14日，男，汉族，陕西铜川人，現任陕西交通控股集团有限公司咸铜分公司机电主管，中级工程师，全日制硕士研究生。研究方向：机电管理。
摘要：高速公路机电工程通信系统是为了服务于高速公路运行的一系列机电工程，能够为高速公路管理提供必要的图像、语音以及数据等。现阶段江西省陆续推进高速公路新制度以及ETC改造等，对机电工程通信系统提出了更高的要求，所以要进一步探索高速公路机电工程通信系统技术及其应用方法，以更好地服务于高速公路建设与发展。同时作为高速公路运营和维护的重要技术支撑，通信系统的施工设计和技术应用的重要性日益凸显。本文阐述了通信系统的特征，概述了通信系统的构架和功能，分析了完善通信工程的改进措施，并对通信工程技术的发展趋向进行了展望。
关键词：高速公路;机电工程;通信系统
一、高速公路机电工程通信系统概述
高速公路机电系统分为六类，依次是监控系统、收费系统、低压供配系统、照明系统、通信系统、隧道机电工程系统，这六个系统相互协调，共同服务高速公路管理工作，促进当地高速公路经济带的发展[1]。在信息化时代的背景下，通信系统的地位水涨船高，在众体系中起到至关重要的作用，其功能在于对高速公路进行监控和数据信息的传播。
通信系统具有复杂性，它由监控系统、数据传输系统和光纤数字系统三部分组成。监控系统负责记录高速公路各路况实际运行状况，将信息传回中枢，以便管理人员管理;光纤数字系统则是作用于信息间的传输，让各部门间的联系变得更加紧密，且具有实时性;数据传输系统一般与监控系统相结合，相互整合服务。
二、高速公路机电通信系统的组成
(一)基础设施
通信网络、收费网络和办公网络等组成了高速公路的机电系统。首先，通信网络是高速公路的承载网络，其次，高速公路收费服务的运营是通过收费网络进行支撑，收费网络也是高速公路中重要的生产网络，和其他的网络进行物理隔离让收费网络进行工作。最后，监控网络和办公网络相连，主要对视频和图像等监控数据进行采集、传输和数据处理和储存等工作[2]。
(二)机电信息系统
组成高速公路机电系统非常复杂，它是由监控系统、维护管理系统、公共信息发布系统、灾害应急系统等系统组成的，在交通设备的操作和维修中使用。实现高速公路的管理和统一可以有多种方式，但是最好的方式是让互联网和概念相结合。另外，机电信息系统也对公路的运营和建设产生了影响，影响着每个环节的具体操作。除此之外，还可以通过互联网实现设备维修等功能。
三、高速公路机电通信系统技术要点
(一)自动交换光网络技术
通信系统信息传输系统采用光缆技术，使得数据传输速度加快，图像清晰度高。以光缆为媒介，利用自动交换光网络技术，完善了信息处理模式，提高了信息加工能力;提升了信息筛查能力，结合预警系统的设置，能够对通信系统进行全过程搜索、全面排查，及时发现隐患。该技术的应用，节约了大量的人力和物力，提升了通信系统的运行效率，提高了养护和维修的工作效率[3]。
(二)分组传送网技术
分组传送网技术是指在IP业务和底层光传输介质之间增加一个层面，以分组业务为核心，并提供其他辅助性业务。在技术应用中，要合理设置底层介质，以确保信息流传输的高效性。分组传送网技术的操作空间较大，与上下层的关联性不大，在运行中可以多设置一个层面。但在操作空间时，要严格依照操作标准，维持系统结构的稳定性，确保系统功能得到高效发挥。分组传送网技术的使用成本较低，同时具有光传输的优良特性，具有较好的可用性和可靠性，以及较高的安全性。
(三)弹性分组环技术
弹性分组环技术又被称为RPR技术，在通信系统中被认为是优化协议，经分组交换点实现信息采集后，并使用环形结构的方法展现出来;在机电工程通信系统中，RPR技术的技术先进性表现为以下两点。
1.依托统计空间复用技术，关注系统对空间的再利用能力，经环形拓扑结构入手，可以有效调整环在信息传播中的效率，保证信息处理效果。
2.由于RPR技术起源于异步传输技术，因此该技术在实际上处于地址处理层，经环形网络可以此为中心完成数据传递，并快速、高效的检测故障。
现阶段高速公路机电工程通信系统技术在运用弹性分组环技术时，可在MSTP(多业务传送平台)网络平台上使用RPR技术，实现优先级的业务处理，并提供50ms环保护能力[4]。
(四)ATM OVER SDH技术
同步数字体系(SDH)的应用型很广泛，具有同步复用、传输透明性高、高速大容量传输、性能稳定以及运行可靠等特点，而且与现有网络完全兼容。ATM作为通信技术的主流技术，能满足高速数据传输、视频会议、远程办公等业务需求。运用SDH传输ATM信息，具有成本低、传输速度快等特点。可以说ATM OVER SDH技术的应用，使通信系统的效能得到发挥，提高了系统工作效率，保障了高速公路运营、管理和维护的顺畅运行。
(五)宽带IP技术
宽带IP技术主要通过千兆以太网技术，通过路由器、转换机等设备支持下实现数据包交转，通过实现IP核心网以及多业务化的IP城域服务的方法，在高速公路机电工程中，宽带IP技术主要为多业务交换法。
从系统组成部分来看，机电工程项目主要包括综合网、收费网以及视频网、通信网四方面组成，每个网络层主要依托三层交换机完成数据互联;每个网络层之间经过物理隔离后，可以按照相应的业务要求经网闸实现互联[5]。
在机电工程通信系统架构上，前端设备为高清摄像机等，经组播功能软件来查看，并且网络硬盘录像机完成本地储存;系统中的隧道广播以及紧急电话等都可以通过光纤等连接监控网。
四、高速公路通信系统应用策略
(一)加大力度建设
通信网络技术国家应该推出专门的政策去扶持网络技术发展，在建设高速公路通信系统时，应该联合相关部门一同建设，引进高新信息技术，保证通信系统能满足使用需求。管理部门应该对此进行工程管理，充分考虑资金与人才引进，并且对于内部管理要整合相关资源，大力完善网络信息系统，促进通信网络技术的建设。管理部门使用行政手段积极与市场规律相结合，实现资源最优化，为建设通信网络技术起到战略性策划[6]。
(二)革新通信系统
在建设通信系统时，相关人员需要不断提高自己的专业素养，完善系统以满足国民需求和适应社会发展。为了保证通信系统能顺利发展，相关部门应该推出新的政策去吸引高端人才的加入，同时对通信系统的软件进行优化。并且采取试点实验的方法，在保证全国整体高速公路通信系统稳定发展的同时，力争创新，在原本通信技术的基础上进行革新，保证高速公路通信技术得到不断的更新，为其运行的稳定性和安全性提供保障。
(三)通信系统保养维护
高速公路运行的自然条件多变，通信系统配置复杂，对运行环境的要求高。在运行过程中，通信系统难免发生故障。虽然通信系统具有自身管理功能，对一般性故障能够做到自行诊断、自动修复，但对较为复杂的故障，通信系统不具备自动修复的功能，需要借助人工维修的方式。为及时发现故障，在通信系统施工中，设置了预警系统，能够及时预警。因此，对预警系统进行定期维护是维护工作的重要内容之一[7]。
通信系统故障的发生，对高速公路运营影响巨大，为提高系统保养和维护的效率和效果，准备工作日益得到重视。
1.为及时排除故障，保证系统正常运行，对于一般的技术性故障，可以从预防和处理两个角度入手，制定预防保养措施和故障维修方案。一旦故障发生，就能马上启动维修程序，及时排除故障，确保系统快速恢复运行[8]。
2.通信系统技术含量高，故障复杂，对维修技术人员的专业素质提出了较高的要求，对日常保养工作的要求不断提高，实施定期巡视制度，及时发现隐患，及时处理故障;实行专业人员负责制度，一旦出现故障，责任人能够及时高效地处理。
五、结束语
高速公路对我国的重要性可见一斑，它影响着我国的经济和运输行业。高速公路是我国重要的交通系统，有一定的复杂性。
为了让我国的高速公路更加顺利地运行，高速公路上的机电通信系统是非常重要的组成部分。对数据和图像音频等的传输都是通过机电通信系统完成的。它承担着道路监控和收费管理等工作，并且机电通信系统也方便高速公路上的各个部门进行交流。现代科技不断发展，通信的质量和效率随着技术的进步而进一步提高。如果机电通信系统运行良好，那么这也就意味着高速公路的运行质量也非常良好。这两者的关系非常紧密，可以说它们是两个不可分割的整体。
网络和通信等技術正在以人们想不到的速度发展，为了跟上这个时代，高速公路机电系统也应当不断发展，提高相关技术，完善通信系统可以从多个方面开始，比如投资和硬件等。并且对于我国而言，能够让我国的交通系统变得更加安全，促进我国交通运输业和经济的发展。
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作者：赵琨
高速公路机电工程隶属于交通工程(安全设施、管理设施和服务设施)的管理设施。高速公路机电工程四大系统主要包括通信系统、监控系统、收费系统和供配电及照明系统。在高速公路的建设和发展过程中，通信、监控、收费三大系统是同步进行，协调发展的。
1、通信系统
通信系统基于高速公路监控系统和收费系统的业务需求，通信系统一般分为通信站、通信分中心、通信中心几个层次。高速公路通信系统主要由光纤数字传输系统、数字程控交换系统(含指令电话系统)、光电缆线路工程以及通信电源系统等几部分构成。通过通信系统把监控系统、收费等系统的业务需求(语音、数据和图像信息)逐级(站、分中心、中心)进行连接，实现高速公路各管理部门之间信息的畅通，保障高速公路安全、舒适、快捷、高效的运营。
2、监控系统
高速公路监控系统从管理层次一般分为外场设备、监控站(或隧道管理站)、监控分中心以及监控中心。外场设备按物理环境分为一般路段设备和隧道内设施。一般路段设备包括车辆检测器(环形线圈检测器、微波检测器、视频检测器等)、气象检测器(风速风向检测器、温湿度检测器、能见度检测器、路面温度检测器、雨量检测器等)、信息发布屏和遥控摄像机等;隧道内设施一般分为环境检测系统(CO检测器、照度检测器、能见度检测器等)、交通控制子系统(信息发布设施、视频检测设施、流量监测设施等)、火灾检测报警子系统、隧道通风控制子系统、隧道照明控制子系统、有线广播子系统以及本地控制子系统等。
监控站(或隧道管理站)、监控分中心、监控中心监控系统根据建设规模和要求的不同一般由监控中心由计算机网络系统、闭路电视监控系统、控制台及辅助设备等部分组成。
别的角度理解：高速公路监控系统主要由信息采集子系统、监控中心及信息提供子系统三大部分组成。信息采集子系统包括：车辆检测器、气象检测器、紧急电话和巡逻车。监控中心是高速公路全线路监控系统的最高层即控制中心，主要负责全线路范围内交通情况的监视和控制。信息提供子系统包括交通标志、标线和信号等，是交通监控管理为汽车用户服务的主要形式。
国内现阶段的监控主要是视频监控。视频监控主要由以下子系统组成：1.视频摄像子系统，包括摄像机，摄相机镜头，摄像机支架，防护罩，云台，摄像机立柱 2.图像数字系统，包括视频发射机，中继器，接收器，线缆，视频分配器 3.输出子系统，包括：监视器，硬盘录像机，延时录像机 4.控制子系统，包括云景控制器或控制键盘，副控键盘，矩阵切换器，画面分割器。
3、收费系统
高速公路收费系统从管理层次一般分为收费站、收费分中心和收费中心。高速公路收费站一般由收费站监控室计算机网络系统、收费车道计算机控制系统(IC 卡读写设施、金额显示设施、自动栏杆机、计重设施、票据打印机等)、视频监控系统(亭内、车道、收费广场摄像机)、对讲系统以及报警系统等部分组成。收费分中心、收费中心根据功能和要求的不同，一般由网络数据/服务器和若干个工作站组成。收费系统目前国内主要还是半自动收费，在经济较发达的地区，还采用了ETC等先进的智能交通形式，如广东的粤卡通等电子收费方式。在未来，ETC收费方式是必然趋势。
4、供配电及照明系统
高速公路供配电系统是一个独立的系统，是为前面各系统来服务的，以保证整个机电系统的正常运作。它一般是采用集中或相对集中供电,所用电源从发电厂或从附近地区的高压电网引出10kV或35kV高压送至高速公路自己的变电所,用降压变压器产生220V/380V的供电电压,然后再由低压配电屏及输电线送至有关用电设备。
山西省自动化研究所
张国华
高速公路机电工程一般分为三大系统：收费系统、监控系统、通信系统。在收费系统和监控系统中，一个重要的组成部分便是闭路电视监控系统。习惯上，我们把收费系统中的闭路电视监控系统称为小CCTV系统。
小CCTV系统主要是应用一系列摄像、录像及控制设备，实现对收费亭内、收费车道、收费广场及收费站监控楼内一些重要场所进行实时监视、记录，帮助收费站工作人员进行日常的收费工作，并提供核查的依据，以辅助管理、杜绝舞弊。随着闭路电视监控技术的不断发展和在高速公路机电工程中使用的日益成熟，小CCTV系统不仅在监视、记录、核查收费交易情况等方面更加强大和完善，也逐渐成为辅助收费人员进行收费操作的工具。同时，不断提高的视频存储技术，也使得记录的视频数据不仅仅被用在高速公路核查方面，更为诸如公安等部门跟踪、稽查目标车辆提供了有力的帮助。
小CCTV系统的设计与选型合理与否，直接关系到高速公路收费系统的整体性能。小CCTV系统主要由前端设备、传输部分、监视记录及控制设备三大部分构成。
前端设备
前端设备主要包括：摄像机、镜头、云台、解码器、防护罩、辅助光源等。不同的位置、不同的功能需求，设备的使用情况也随之不同。
亭内摄像
收费亭内安装摄像机是为了监视收费员的操作过程以及收费亭内的异常情况，确保收费秩序及收费员的安全。亭内摄像机一般选用半球形摄像机，它成本比枪机低，安装简便，体积小，多为直流供电，配以3.6mm或4mm左右的自动光圈镜头，摄像机的视角可覆盖收费员工作台、工作窗口及部分亭内空间等主要区域，完全可以满足亭内摄像的需要。如希望图像的清晰度更高，如470线以上，且对成本控制要求不高时，也可采用枪机，配以4mm自动光圈镜头。如特别要求对收费员手中现金或票据清晰可辨，镜头也可选用6mm左右的，但这样一来，视野范围会较小。具体情况可根据实际应用中不同要求配置。由于收费亭内光线虽然比较良好，但一天需24小时工作，光线明暗会有明显变化，故亭内摄像机的镜头均采用自动光圈型，但摄像机的照度可不过分要求。收费亭内一般配有空调，所以对摄像机的温度要求不高，使用枪机时加
1 配普通防护罩以防尘即可，无需风扇或加热器件。亭内摄像机多采用彩色摄像机。
车道摄像
车道摄像机在小CCTV系统的前端设备中，是较为重要的部分。这是由于它的视角覆盖收费车道的主要区域，是上级监控、记录的重要视频数据来源，也是进行车道图像抓拍、车牌自动识别、收费员辅助操作、交易数据保存等工作的重要设备。
车道摄像机的选择应结合其应用方案进行。根据功能要求的不同，车道摄像机安装的位置也不相同，大致分为两种。
一种情况下，车道摄像机安装在收费岛尾部距离收费亭较远的位置，约6m或更远，位于自动栏杆后方。摄像机安装高度也较高，约2m左右。这种安装方式，是为了使车道摄像机摄取的图像覆盖交易车辆的整个车头部分，同时兼顾自动栏杆的起落动作。这样可清晰辨别车型，不足之处在于难以看清车牌号。这种安装方式，常常在比较重视车型的情况下使用。相应地，抓拍的车道图片或记录的图像叠加收费数据(包括车型判别信息)后，核查人员可以方便地知道是否有车辆分类不符的操作，从而控制收费员利用分类不符进行作弊。此种方案采用的
摄像机一般为1/2″或1/3″彩色或黑白枪机，配8mm-12mm自动光圈镜头。车道摄像机的参数要求较高，选择时着重考虑信噪比、清晰度、照度，特殊地域应考虑温湿度要求。信噪比一般应大于46dB，清晰度大于470线。照度应在1lux以下并尽量低，因为收费大棚夜晚的灯光亮度一般不足以满足摄像机的需要，所以夜晚时车道摄像机摄取的图像质量会受到很大影响。选择黑白摄像机、加装辅助光源、选择超低照度摄像机等措施可以使情况有所改善。
另一种方案，车道摄像机安装在收费岛尾部距离收费亭较近的位置，约3m左右，位于自动栏杆与收费亭之间，高度也降为1m左右或更低。这种安装方式，是为了清晰地摄取车牌，使得监控室值班人员能从监视器上清楚地辨认车牌号，录像核查时也可方便地核查车牌。目前，国内高速公路收费系统避免司机通过换IC卡或纸票作弊的一个常用办法，就是在IC卡内或纸票上记录车号。这种车道摄像机的安装方式，为记录并核查车号提供了有力的帮助。同时，在收费员显示器上开窗口显示车道摄像机信号，可以帮助收费员识别车牌号，而不必在恶劣的外部环境下将头探出窗外，既简单又安全。在车牌自动识别系统中，这种安装方式被广泛使用。这时的车道摄像机的选择，除CCD器件、照度、信噪比、清晰度等方面与前一种方案类似外，还应特别注意几点。一是镜头的选择，根据摄像机的安装位置，一般选择6mm-8mm左右的镜头。由于摄像机距离交易车辆较近，镜头焦距过大，会使视角范围太小，而交易车辆的车牌位置则因车型或车牌安装位 2 置的不同有一定差异，视角范围小将导致某些车辆的车牌处于视野以外。镜头焦距过小，视野范围大了，车牌却可能看不清。这是一对矛盾，在实际的工程安装调试中经常会遇到，合理的设计方案是解决问题的关键。一个简便有效的办法是选用变焦镜头，如3.5-8mm、4-10mm镜头，成本相对定焦镜头不会有太大提高，安装调试中却可以减少很多的麻烦。这种方案下，车道摄像机安装位置较低，摄像机与路面夹角较小，在太阳高度较低情况下，根据车道方向的不同，会出现不同程度的逆光影响，必要时可选择启动逆光补偿功能。
车道摄像机工作环境较亭内恶劣，易受室外自然环境的影响，所以车道摄像机应加装室外型防护罩，内配加热器件及风扇。车道摄像机的供电方式选择交直流均可。
广场摄像
在收费广场的单侧或两侧，通常会安装广场摄像装置，用来对收费广场的总体情况进行监视或记录，并利用其云台、可变镜头对收费广场特殊情况进行跟踪。广场摄像机一般安装在距离收费车道50m左右，高度为6-12m的水泥杆或金属立杆上。广场摄像机一般选用两种设备，一是枪机+全天候室外防护罩+全方位云台+解码器，另一种是一体化球形摄像机。
对于前一种选择而言，成本控制方面较有优势，可根据需要及财力选用不同组件，但是在设备的选择上，要注意的方面较多。首先，每一组件的性能及参数都应有所考虑;其次，各组件之间的兼容性也十分重要。对于摄像机，选择上与车道摄像机类似，只是在供电方式上，建议选用220V AC供电。因为广场摄像机一般利用收费广场或边道的配电箱进行供电，距离较远，压降因素应该考虑。广场摄像机的镜头一般配8-80mm、10-200mm左右电动三可变镜头。由于不同变焦范围的镜头价格差异也较大，所以选择时应综合考虑功能要求及价格。广场摄像机的云台选择上主要考虑几个因素，一是水平、垂直转动范围，二是转速，三是控制电压。广场摄像机的云台要求是全方位的，即水平转动范围0-355º以上，垂直转动范围0-90º。一般情况下，普通转速的云台即可满足的工作需要。云台控制电压多为两种，一种是220V AC，一种是24V AC，选择时应注意与解码器的云台控制电压匹配。广场摄像机的工作环境最为恶劣，风吹、日晒、雨淋、雷电，所以广场摄像机不仅要有可靠的避雷措施，还应配有全天候室外防护罩。防护罩应装有加热器件、风扇及雨刷，以确保广场摄像机在各种条件下正常工作。防护罩的控制电压也应结合解码器进行选择。解码器是实现收费站监控室控制设备对广场摄像机、云台等进行控制的中间设备。它接收上级控制设备下传的控制指令，将它们转变为一系列的控制信号输出到云台、镜头等单元，实现各种预期动作，如云台转动、镜头变焦等。目前的解码器控制方式有两种，一种是专用线路控制，一种是同轴视控，具体选择应结合监控室控制设备进行，确保信号兼容。专用线 3 路控制需要在监控室控制设备与解码器间提供专门的线缆，通信协议多为RS485。同轴视控则利用广场摄像机视频信号上传使用的同轴电缆进行反向控制信号传输。在这种控制方式下，应注意中间设备的选择，如加装视频分配器时控制信号的反向传输就有可能受到影响。
对于一体化球形摄像机，目前国内高速公路机电项目中应用案例也非常多。一体化球形摄像机具有安装简便、转速快、维护量小等优点，且设计中兼容性方面主要只考虑与监控室控制设备的匹配，但是一体化球形摄像机价格相对较高。一体化球形摄像机自带全天候防护球罩，并多与解码设备集成在一起，安装时安装点少，各部分之间也无需再进行复杂的线缆连接。对于镜头而言，一体化球形摄像机镜头的变焦范围相对于上一种方案较小。然而，随着其技术的不断发展，成本的降低，一体化球形摄像机将会更多地应用在高速公路闭路电视监控领域。
楼道摄像及其它重要场所摄像
有的高速公路机电项目中，为确保收费站监控楼内的安全和正常工作秩序，要求在楼内监控室门口、票证室门口等重要场所安装摄像机，以监视这些区域的情况。这些摄像机的选择与亭内摄像机或车道摄像机的选择方法类似，结合具体安装位置和功能要求进行即可。
传输部分
高速公路机电工程小CCTV系统的传输按照区间，可划分为两部分：一部分是收费站内信号传输部分，另一部分是收费站向收费中心/收费分中心等上级管理系统的信号传输。每一部分的传输都包括视频信号的传输和控制信号的传输。
收费站内信号传输
收费站内信号传输又分为收费广场至收费站监控室信号传输、收费广场范围内信号传输、收费站监控楼内信号传输几部分。
收费广场至收费站监控室信号传输主要是指收费广场内的摄像机(亭内、车道、广场)向监控室传输视频信号，以及监控室向广场摄像机的解码器传输控制信号。在收费广场距离监控室较近的情况下，如500m以内，信号传输大多使用电缆传输。视频信号选用SYV-75-5室外型同轴电缆，控制信号选用屏蔽双绞线(根据不同距离，可选择线径为0.5-1mm的线缆)。如控制方式为同轴视控，则 4 不需专门的控制电缆。在距离较远时或对信号传输质量有更高要求时，信号传输可采用光缆进行。此时，应根据情况选择不同规格的光端设备，如只传输视频信
号，则只需视频光端机即可。为节省光缆资源，一般选用多路视频复用型光端机，它可将多路视频信号通过一芯光纤进行传输。在传输视频信号和反向控制信号时，可选用视频+反向数据光端机，如4路视频+1路反向数据光端机，它可在一芯光纤上传输4路视频信号及1路反向控制信号。收费广场的光端设备与监控室的光端设备是一一对应的。利用视频+音频光端机，我们也常常将收费亭内的监听信号同时上传收费站监控室，以节省线缆。对于同轴视控型解码设备，选择光端机等设备时，应注意信号是否可以双向传输。
收费广场范围内的信号传输包括各摄像机向车道控制器或光端机传输视频信号、光端机向解码器传输控制信号几类。对于需要叠加收费数据的视频信号(如亭内、车道)，视频信号从摄像机首先传至车道控制器的字符叠加单元，叠加后再上传。对于需要在车道进行实时显示或捕捉的车道摄像机图像，应通过视频分配设备引入相应单元。车道摄像机、广场摄像机的视频信号，向亭内相应设备传输时，选择SYV-75-5室外型同轴电缆;而收费亭内视频信号的传输，则可使用SYV-75-3室内型同轴电缆，因为亭内环境较外部良好且距离很短，采用这种线缆既降低成本，又由于其较为柔软而便于施工。
收费站监控楼内信号传输主要包括楼道摄像机向监控室的视频信号传输、监控室内或监控室至通讯室的视频信号及控制信号传输。楼道内的视频传输、传至监控室的图像(包括楼道、亭内、车道、广场)在各设备间的连接及向通讯室的传输建议使用SYV-75-3室内型同轴电缆。
收费站向收费中心/收费分中心等上级管理系统的信号传输
高速公路的管理体系大多为收费中心/收费分中心、收费站模式。根据需要，收费站的部分图像应实时上传收费中心/收费分中心，供收费中心/收费分中心监视及记录。对于各站的广场摄像设备的控制，有时也不仅在收费站一级进行，相应的收费中心/收费分中心也要进行控制且具有较高控制权限。所以，在收费站与收费中心/收费分中心之间，存在视频信号及控制信号的传输。这种传输一般是通过高速公路机电工程中的通信系统进行的，如使用光端机直接利用其敷设的光缆，或使用编码设备利用其通讯接口(如E1接口)。不同的方案是根据不同的传输要求、不同的通信系统条件进行选择的。
如果需要上传的信号数较多，而通信系统的光缆芯数有一定余量的话，可选择使用光端机。多路视频复用+反向数据传输光端机可以满足多路视频信号及控制信号在一芯光纤上传输的需要。为了节省光纤资源，在两个以上收费站都向同 5 一上级系统传输且两站拓朴结构上构成链路的话，也可选用级联型光端机。远端收费站的信号先通过光端机传至下一收费站，再利用下一站的级联光端机在同一芯上传输两站的信号，以此类推。这种方式可以有效地节省光纤，但设备成本较高。采用这种方式传输时，应注意并不是一根光纤上可以传输无限制数量的信号。
另一种传输方案是采用视频编解码器，将视频信号编码后通过通信系统提供的2M口进行传输。这样，视频传输可以利用通信系统提供的通道进行，并不需要额外使用光纤。但是，由于带宽的限制，通常一对视频编解码器和一个2M通道只能传输一路视频信号。此外，视频编解码器的价格目前也比较高。由于控制信号的路数通常并不多，控制信号的传输也可利用通信系统的音频接口进行。
监视记录及控制设备
监视、记录及控制设备主要包括收费站监控室部分和收费中心/分中心监控室部分。
收费站监控室设备
收费站监控室的监视设备主要是彩色或黑白监视器，多为15″-21″。根据不同的功能要求和成本控制，可选择一对
一、一对多方式或两种方式相结合。一对一是指一路视频信号对应一台监视器，一对多是指一台监视器通过画面分割器或视频切换设备同时或轮流显示多路视频信号。切换可以定时也可外部触发。
记录设备主要是对视频信号进行录像、存储。较多使用的记录设备是长延时录像机，但是记录的方式却有多种。利用视频控制矩阵，可以方便地将多路视频信号进行切换控制输出，记录时可以轮流录制每一路图像，也可通过人工干预或外部触发选择某一路图像进行录像。这样做的缺点在于，图像路数较多时，每一路图像的记录帧数会减少，图像丢帧现象较为严重。画面分割器在录像时使用也不是一个很好的选择，尽管一台录像机可同时录制多个画面，但录制的效果却不能满足核查的需要，主要原因仍然是丢帧严重，动画效果明显，实时性差。国内有的高速公路采用多个录像机进行记录，如一台录像机针对一个车道及亭内，通过外部触发信号切换录制。这样确保了录像的质量，但设备要求较多，录像带使用也较多。场切换器相对于普通的画面分割器价格较高，但性能较好，四路图像同时录制时，效果比较理想，不失为一种选择。目前，硬盘录像机作为一种新型的记录手段在市场占有越来越多的份额，它利用不断发展更新的计算机技术作为记录的技术依托，产品日益成熟，16路视频同时进行录像，每路基本可以作到实时记录。不过，硬盘录像机的记录载体是硬盘， 6 尽管海量硬盘的容量已达到每块120G以上，但对于多路信号同时实时记录而言，还略显不足，在记录要求保留较长时间时，需及时将记录移至其它存储设备保存。
为了节约硬盘空间，许多硬盘录像机应用软件都具有视频检测功能：当某路图像处于静止状态时，该路停止录像，当画面出现变化(如车道摄像机前有车辆进入视野)时，再启动录像操作。这样，可以在一定程度上有效节省硬盘空间，避免无实际意义的图像占用资源。各种录像方案各有优势，设计时可根据情况进行灵活选择，需要考虑的因素有需记录的视频信号数、录像质量要求、价格因素、录像保留时间等。
收费站监控室的控制设备主要功能是对广场摄像机的云台、镜头进行控制，对上传的视频信号进行切换等，主要有视频控制矩阵、云台镜头控制器、硬盘录像机等。视频控制矩阵有切换、控制输出功能，云台镜头控制器只是控制设备，硬盘录像机也可进行控制及切换，不过切换结果是在显示器上显示。几种设备可根据具体情况进行选择，而不必重复使用。控制设备的选择上主要应注意与广场摄像机解码器的信号兼容。
记录设备和控制设备在选择时应充分考虑今后扩充及升级的可能，如视频控制矩阵的输入输出路数、硬盘录像机的输入路数等，均应在满足现有设备需要的基础上适当留有余地。
收费中心/分中心监控室设备
收费中心/收费分中心主要是对下属各收费站上传的视频图像进行监视和记录，并对收费站广场摄像机进行控制。监控室的监视、记录、控制设备与收费站类似，设计与选型时可根据实际需要进行。应注意的一点是，在多级控制方式下，收费中心/收费分中心的控制设备应与收费站的相应设备兼容且都具有多级控制功能。
高速公路机电工程小CCTV系统的设计与选型，主要包括上述三个大的部分。随着各项相关技术的不断发展和更新，新的思路、新的设备也必将被广泛应用于高速公路机电工程当中。同时，工程中的实际情况如功能要求、成本控制、现场环境等各不相同，具体的方案也千差万别，应尽可能全面细致考虑各种因素，进行设计和选型。设计和选型时，应遵循价格合理、功能完备、性能可靠、易于维护、易于扩充升级的原则进行。
1、施工图设计存在的问题
众所周知，施工图设计文件是工程施工的主要依据，是指导工程施工的根本大法，是确保工程施工质量的重要基础。由于种种主观上和客观上的原因，设计单位对施工图设计重视不够，拿来主义、粗制滥造、偷工减料、闭门造车、想当然的现象越来越严重和盛行，结果设计质量得不到保证，致使工程的施工质量低下，变更返工现象严重，工期延误，业主意见很大。
从可靠性理论知道，一个好的工程或产品首先是设计出来的。很难现象，依据一个低劣的设计能制造出或构建出一个好的工程或产品。对于高速公路的机电工程这样一个庞大的系统工程来讲，道理也是一样的，而且更应当重视设计工作。
当前，在高速公路机电工程的施工图设计(不包括施工图预算，下同)中，主要存在以下的一些问题：
① 业主(建设)单位不能及时提供进行施工图设计所必要的基础资料，例如主线构造物土建 数据、场区平面图、机房建筑图、管道埋设图、供配电线路图以及接地装置施工图等。
② 设计所引用的技术标准和规范不完整或根本不提。
③ 施工图设计单位缺乏必要的施工现场的勘察工作和能指导施工的有用数据。 ④ 有的施工图设计图纸仅仅是一个示意图或原理框图，根本不能指导施工。
⑤ 有的施工图图纸上缺乏最基本的数据，如设备安装位置、安装尺寸、设备接线图及连线表(特别是线缆型号和所用长度)、主要的施工流程和施工工艺等。
⑥ 设计中对所用产品(包括设备和材料)的功能、性能、使用方法和结构、工艺不熟悉，或手头没有相应的产品资料。
⑦ 图表中的图示、图例不规范，五花八门。 ⑧ 其它问题。
出现上述这些问题，究其原因主要有：
设计人员缺乏经验，不知道施工图设计文件的编制要求和编制方法，尤其是搞不清楚施工图设计文件与初步设计文件之间的主要区别;相关设计部门不能及时提供有关的数据和资料;由于某种原因驱动，急功近利，追求速度;国家或行业还缺乏必要的技术标准、技术规范和施工验收规范等。
2、施工图设计文件的主要编制依据
通常，要编制出一套符合要求的施工图设计文件，首先必须规定有明确编制依据。 一般来说，我国高速公路机电工程的施工图设计文件的主要编制依据有：
交通部：公路工程基本建设项目设计文件编制办法(交公路发[1995]1036号);
交通部：公路工程基本建设项目设计文件编制办法(部分修订)“高速公路交通工程及沿线设施“部分(公设技字[1998]097号);
设计项目招投标文件、设计合同及工可、初步设计批复文件
国家、行业、地方颁布的有关产品、施工及验收的技术标准、规范; 各地高速公路机电系统联网技术要求;
设备、材料供应商提供的产品技术文件;
业主单位提供的有关土建、房建、供电的技术文件和资料; 其它文件和资料。
3、施工图设计与初步设计文件的主要区别
一个工程项目的设计工作一般包括两个阶段，即初步设计阶段和施工图设计阶段。。应当强调的是，这两个设计阶段的设计要求和设计内容是完全不同的，因此具体做法也是不同的。由于有些设计人员对上述两种设计工作的具体要求和侧重点不太了解，因此，在具体的设计工作中往往有些混淆，致使施工图设计质量达不到预期的广度和深度。具体的表现是施工图设计中大量地应用了初步设计中的图表，特别是系统示意图、原理框图等带有不确定因素的内容。这种设计图纸是完全不能指导具体施工的。
初步设计阶段要解决的问题是：
拟订管理体制和管理机构
明确系统功能
提出系统性能
比选确定方案
确定系统组成
明确设备要求
提出工程量清单
编制工程概算
施工图设计阶段要解决的问题(或所谓的“七定”)是：
定管理体制和管理机构
定系统的功能和技术性能
定工程量清单(强调“量”的准确性)
定设备、主材的规格、技术指标
定设备安装位置、尺寸、线缆路由和连接长度
定施工流程、施工方法和施工工艺 定施工图预算
概况地说，初步设计主要解决方案性问题，设计图表只是示意性的或参考性的，设备技术指标也是初步的，工程量也只是估计性的，不一定非常准确，因此只要求提出工程概算。而施工图设计是要解决实际施工问题，设计图表必须是准确的，且能指导施工;设备指标要求也是确定的，工程量清单不能有重复或遗漏。
4、编制施工图设计文件的方法和步骤
通常，编制高速公路机电工程的施工图设计文件大致分为以下几个步骤： 准备阶段
准备阶段的主要工作内容包括：
① 进一步熟悉并消化招标文件、投标文件、工程合同、初步设计文件等;
② 收集并熟悉国家、行业、地方的有关技术标准、规范、标准图集等，其中包括了各地制定的高速公路机电系统联网技术要求(如果有的话); ③ 收集并熟悉该路段相关的土建、房建、供电、接地工程的技术资料和图纸;
④ 收集并熟悉工程所用的电子设备产品、主要材料的规格、技术性能指标以及产品结构、各种插件、板件的安装位置、连线图表和调试方法等。
勘察(或调查)阶段
在编制施工图设计文件前，为了避免纸上谈兵、脱离实际的弊病，同时也为了简化竣工文件的编制工作量，现场的勘察工作是完全有必要的。 现场勘察的内容包括： ① 主线的路基、路面特性、构造物结构、管道路由、人孔和手孔的型式和位置;
② 机房和场区、收费广场的平面结构、面积、供配电和照明条件; ③ 接地装置所在地的土壤特性; ④ 安装施工现场的气象条件; ⑤ 其他与设计有关的资料和数据。 编制阶段
在完成上述两个阶段工作的基础上，根据已经收集到的资料和数据，可以着手编写施工图设计文件。为使编写工作有条不紊，建议在编写前，拟制一个编写工作计划和编制大纲，并做工好分工。 审查阶段
这里所指的“审查”是指编制单位的内部审查，或称“自审”。
5、高速公路机电工程施工图设计文件的组成
根据交通部颁布的“公路工程基本建设项目设计文件编制办法”(部分修订)中“高速公路交通工程及沿线设施”部分[公设技字[1998]097号文的规定，并结合高速公路电工程施工的实际情况，高速公路机电工程的施工图设计文件通常应当包括两部分内容，即设计说明部分和设计图表部分(这里不考虑设计预算部分的内容)。这两部分至少(但不局限于此)应当包括以下内容 5.1设计说明部分
设计说明部分至少应当包括：
1)工程概况(包括线路概况、系统功能、系统组成及主要工程数量等) 2)设计引用的设计、施工、验收技术标准和/或规范
3)设计编制依据
4)初步设计批复的执行情况
5)系统方案、功能描述和主要设备材料的技术指标
6)系统内外界面说明
7)施工组织设计
8)施工流程、施工方法及主要的施工工艺(包括设备安装、线缆施工、防雷接地) 9)附件(合同、函件等)
5.2设计图表部分
通常，设计图表可以分为总系统图和各子系统图两大部分。
1)总系统图
总系统图一般包括以下图表：
(1)线路地理位置图
(2)交通工程及沿线设施平面布设总图 (3)系统管理体制及管理机构设置图
2)监控系统设计图表
监控系统一般包括以下图表：
(1)监控设施汇总表
(2)监控设备及主要材料数量汇总表
(3)监控系统外场设备布设图或设置一览表
(4)管理体制构成图
(5)监控系统构成图
(6)监控系统软件流程图及功能模块详细框图
(7)监控系统操作流程图
(8)监控中心
中心计算机网络构成图
中心软件功能框图
中心机房设备平面布设图
中心控制台布置图
中心CCTV系统构成图
大屏幕投影系统构成图
中心大型监视墙(拼接屏、电视墙)布置图
中心设备间连接图和接线表
中心线缆敷设图(含线槽图)
中心视频设备(包括视频传输设备、视频控制、存储、视频分配器等)接线图。
中心供配电系统构成图
中心配电室设备布置图、连接图及接线表
中心接地装置图、设备接地线连接图
中心各种配线架的电缆运用、排列、配线图
说明一点，如果设有监控分中心时，其设计图表可参考监控中心部分。
(9)车辆检测器
设备、立柱、机箱结构图
设备布设及施工图
设备接线表
设备基础及接地装置施工图
与传输线路连接图
(10)视频检测器
参照“主线摄象机”
(11)气象检测器
各种组成设备的安装图
机箱结构图
设备接线图
设备基础及接地装置施工图
与传输线路连接图
(12)门架式可变情报板
结构设计与安装图
基础设计图与配筋表
接地装置施工图
设备接线图
与传输线路连接图
(13)可变信息标志
结构设计与安装图
基础设计图与配筋表
接地装置施工图
设备接线图
与传输线路连接图
(14)小型可变信息标志
结构设计与安装图
基础设计图与配筋表
接地装置施工图
设备接线图
与传输线路连接图
(15)主线遥控摄象机结构设计与安装图
基础设计图与配筋表
接地装置施工图
设备接线图
与传输线路连接图
(16)服务区摄象机
参照“主线摄象机“部分 (17)外场设备线缆路由图
(18)外场设备供电路由图及与电力电缆接线表
(19)路侧配电箱基础图
(20)线缆过构造物时的保护措施
(21)各种型式人孔和手孔标准图
(22)人孔和手孔附件标准图
(23)工程量清单
3)通信系统设计图表
通信系统一般包括以下图表：
(1)通信设施汇总表
(2)通信设备及主要材料数量汇总表
(3)通信站布设及网络结构图
(4)通信系统传输网络构成图
(5)通信系统时钟传递图
(6)光传输系统通道分配图或通路组织图
(7)交换网络构成图
(8)程控交换机中继方式图
(9)指令电话系统构成图
(10)紧急电话系统构成图 (11)电话号码分配表
(12)光缆纤芯分配表
(13)监控系统数据传输网络构成图
(14)收费系统数据传输网络构成图
(15)监控、收费视频图象传输网络构成图 (16)话音、低速数据传输网络构成图
(17)办公自动化系统数据传输网络构成图
(18)会议电视系统传输网络构成图
(19)光、电缆线路分配图
(20)通信中心
系统连接图
光传输设备连接图、接线表 交换设备连接图、接线表
中心机房平面布置图
综合机柜布置图
ADM机柜布置图、板位布置图
OLT机柜布置图、板位布置图、设备连接图 程控交换机机柜布置图
通信电源系统图、机房布置图
蓄电池组图
MDF、ODF、DDF、VDF等配线柜(架)布置图、接线图 接地系统连接图
(21)通信站(有人站、无人站) 系统连接图
设备接线表
机房设备平面布置图 机柜布置图 ADM板位布置图
ONU板位布置图 ONU设备连线图 综合配线柜布置图
MDF、ODF、DDF配线架接线图
MDF分配接线表(至通信中心及其他各站)
桥架路由图
(22)紧急电话系统
系统连接图
电话分机外形结构图
基础平台施工图、设备接地图
话路主机板接线图
(23)会议电视系统
网络构成图
设备连线图、接线表
终端设备连线图、接线表 MCU板位图
主会场设备布局图 分会场设备布局图
(24)主干管道工程
管道路由图
管道群组断面图 管道铺设标准断面图
人孔布置标准断面图、人孔构造图、标准附件图 管道通过构造物保护措施图 路边设备分支管道铺设断面图
(25)其他管道工程 场区管道路由图 互通管道路由图
(26)光缆、电缆工程
光、电缆工程主要设备材料表
主干光缆敷设分配图
主干光缆配盘表、配盘图 分支光缆敷设分配图
分支光缆配盘表、配盘图
通信电缆敷设分配图、配盘表、配盘图
各站光缆(ODF)融接图
主干光缆占用管孔图
通信电缆占用管孔图
光缆截面和纤芯色谱图
光、电缆接续、分支施工工艺图
光、电缆接头盒安装图
光、电缆预留保护措施图
光、电缆盘留保护措施图
光、电缆标牌图
光缆对接头图
(27)工程量清单 4 4)收费(治超)系统设计图表
收费系统设计图表一般包括以下内容：
(1)收费设施汇总表
(2)收费设备及主要材料数量汇总表(包括收费中心、收费站、收费车道) (3)收费系统管理体制构成图
(4)收费站点布设图
(5)收费系统构成总框图 (6)IP地址表
(7)收费系统软件功能及流程框图
(8)收费中心
中心计算机网络构成图 中心网络连接图及接线表 收费数据传输层次图
CCTV系统组成图、设备连接图及接线表 中心电视墙布置图
中心机房设备平面布置图
综合机柜设备布置图
综合控制台构造图及设备布置图 机房内线槽路由及线缆敷设图
中心供配电系统图、配电箱结构安装图 UPS电源接线图
系统接地图
通行卡管理软件模块
非接触式IC卡通行券管理流程图
说明一点，如果设有收费分中心时，其设计图表可参考监控中心部分。
(9)收费站
主要设备、材料表
收费站收费系统组成框图
收费站系统计算机网络构成图、接线表
收费站机房设备平面布设图、桥架平面布设设图 CCTV系统网络构成图、接线表 视频控制系统接线图
视频分配器接线图
视频存储设备接线图
电视墙设备布置图及接线表
内部对讲、安全报警、监听系统构成图、接线表 收费站机房供配电系统图 配电箱结构安装图、接线表
UPS电源接线图
接地系统连接图
(10)收费广场
正、反向雨棚灯安装图、线缆路由图及接线表 广场摄象机安装结构图(包括立柱、避雷装置等)、线缆路由图及接线表
广场摄象机控制机箱安装图、接线图 各种管道路由图 各种缆线敷设图
(11)收费车道
入口车道(岛)设备布设图、连接图及接线表 入口收费亭内设备布设图、连接图及接线表 入口车道管道路由图 入口车道布线图
入口车道控制机端子排图、接线图 入口收费车道流程图
出口车道(岛)设备布设图、连接图及接线表
出口收费亭内设备布设图、连接图及接线表出口车道管道路由图 出口车道布线图
出口车道控制机端子排图、接线图
出口收费车道流程图
双向车道(岛)设备布设图、连接图及接线表 双向收费亭内设备布设图、连接图及接线表
双向车道管道路由图
双向车道布线图
车辆检测器线圈(存在线圈计数线圈)施工图及接线表 自动栏杆、手动栏杆安装图及接线表
车道通行灯、费额显示器、雾灯、报警装置安装图及接线表 收费亭内配电箱安装图及接线表
收费员终端设备连接图及接线表 收费专用键盘图
交换机光缆连接图
接地系统接线图
ETC收费入口车道系统构成图、操作流程图等 ETC收费出口车道系统构成图、操作流程图等
(12)设备基础
广场摄象机基础及配筋图、表 车道摄象机基础施工图
自动栏杆、手动栏杆基础施工图 雾灯基础施工图
费额显示器基础施工图
(13)工程量清单
5.3 特别提醒
1)一一对应关系
施工图设计文件中，图表中的设备和所用材料必须与工程量清单吻合，即图纸与实物一一对应。凡是工程量清单中列出的设备，在系统构成图或框图中都应有所反映。 2)工程量清单中必须准确地列出设备、材料的主要技术指标和实际数量。
3)系统设备连接图中，设备间的连线必须注明线缆的编号、规格、型号。
4)系统设备接线表中，必须注明线缆连接的起终点设备名称、连接端子、线缆规格、型号以及所用长度。
5)机房设备的安装图中，必须注明设备的安装位置与尺寸，如与机房四周的距离、与相邻设备之间的距离等。
6)设备基础的施工图上，必须注名外形尺寸、所用水泥标号、钢筋配筋图和配筋表;有预埋件的，必须列出预埋件的规格和数量。 7)关键性的施工项目，必须在图纸上详细地写明施工方法、流程和所采用的工艺。例如计重设备秤台施工。
8)非标准设备的机械加工制作图，如龙门架、支架、控制台、电视墙等，必须按照制图规则注明加工尺寸，并列出所用材料品种和数量。特别要强调一点的是，标注的尺寸既不能遗漏，也不要封闭，因为，加注封闭尺寸的部件是很难保证其加工精确度的。
9)光缆与电缆的敷设图中，必须标注出管道或线槽的路由、接续与分支的操作要求和施工工艺、接头盒的规格型号以及防雷接地措施等。
10)全部设计图纸中，必须采用统一的缩写字与图示、图例。
11)所有设计图纸必须有图名与图号，且不能有重复(即唯一性);同时，必须有有关设计人员的签署，包括设计、复核和审核。
12)凡是图中注有尺寸的，须标注尺寸单位。
6、 施工图设计文件的评审
施工图设计文件必须经过评审，并经批准后才能据此组织工程施工。评审主要考察其“六性”，即符合性、完整性、规范性、准确性、确定性和指导性。
所谓“符合性”是指设计文件是否符合招标文件、工程合同、以及部颁有关文件的要求。
所谓“完整性”是指设计文件的内容是否完整、全面和翔实。
所谓“规范性”是指设计文件所引用的技术标准和规范是否准确，文字描述和图表制作是否符合国家有关标准化的要求。
所谓“准确性”是指工程量清单中的工程数量是否准确，有否遗漏和重复。
所谓“确定性”是指安装施工诸要素(如安装位置、连接关系、接线型号和长度、施工工艺等)是否明确等。
所谓“指导性”是指设计文件能否具体指导工程施工。评审的结论应当着重于设计文件能否最终指导工程施工。
同时，设计文件的深度应当达到这样的要求，即对于已获得上岗证的任意一个专业安装工人来讲，都能看懂每一份设计图纸，并能按图纸准确地、独立地完成施工任务。
二〇一五年八月十八日
高速公路收费拆账系统—查询子系统
摘要
改革开放以来，我国高速公路建设蓬勃发展，随着高速公路的不继竣工和投入运行，以及全球信息时代的来临，高速公路的管理工作越来越受到重视，尤其是对收费数据的拆账，查询，汇总和统计工作更是高速公路管理工作的核心内容。 高速公路联网收费拆账系统能够充分发挥高速公路的功能和作用，提高高速公路的运营效益，进一步提升高速公路的现代化管理水平，促进经济的快速发展。 我国的高速公路收费拆账系统目前为人工收费，计算机辅助的半自动化收费方式，该方式存在很多弊病，如：收费服务质量低、易出差错、收费漏洞较大、缺乏数据统计，甚至没有数据统计等。本文正是根据此现况提出了高速公路联网收费拆账系统的设计，对基于Delphi 7与SQLServer 2000数据库技术的高速公路拆账系统的总体需求进行分了具体的分析，并对系统的物理结构与逻辑结构进行了分析和设计，实现了对收费数据的查询，汇总与统计。在系统开发过程中，严格按照软件工程的思想，对系统进行需求分析，系统设计，编码与实现，保证了开发质量和效率。系统测试及实际运行表明，本系统能够满足高速公路拆账管理的要求，为高速公路收费提供了先进可靠的信息平台。
关键词：高速公路，联网收费，拆账系统
目录
第一章绪论............... 错误!未定义书签。
1.1研究背景.................错误!未定义书签。
1.2系统开发的意义............错误!未定义书签。
1.3研究内容和目标............错误!未定义书签。
1.4本论文结构安排............错误!未定义书签。
第二章系统开发相关技术 ............ 错误!未定义书签。
2.1 Delphi 7 开发工具简介..............错误!未定义书签。1
2.2 ODBC数据源配置 ..............错误!未定义书签。
2.3 SQL Server 2000 Enterprise Manager简介 .....错误!未定义书签。
2.4 ADO简介 ...............错误!未定义书签。
2.5 客户/服务器体系结构 ...............错误!未定义书签。
第三章系统需求分析............... 错误!未定义书签。
3.1 系统概述................错误!未定义书签。
3.1.1 收费站端数据上传...........错误!未定义书签。
3.1.2 中心端数据查询以及参数表下发........错误!未定义书签。
3.2 系统可行性分析...........错误!未定义书签。
3.2.1 技术可行性................错误!未定义书签。
3.2.2经济可行性.................错误!未定义书签。
3.3 功能需求................错误!未定义书签。
3.4 数据定义................错误!未定义书签。
3.5 系统结构与组成...........错误!未定义书签。
3.5.1系统的网络拓扑结构...............错误!未定义书签。
3.5.2系统的体系层次结构...............错误!未定义书签。
3.6 软件化分................错误!未定义书签。
3.6.1收费站端软件..........错误!未定义书签。
3.6.2中心端软件..............错误!未定义书签。
第四章 高速公路拆账系统设计与实现 ...... 错误!未定义书签。
4.1 系统运行环境...............错误!未定义书签。
4.2 系统数据流程图...........错误!未定义书签。
4.3 系统E-R图 ..................错误!未定义书签。
4.4 系统数据库物理设计..........错误!未定义书签。
4.5 系统各模块界面设计与实现............错误!未定义书签。 结论 ................... 错误!未定义书签。
5.1 总结.................错误!未定义书签。
5.2 工作展望................错误!未定义书签。 参考文献............ 错误!未定义书签。 致谢 ................... 错误!未定义书签。
图3.2系统体系层次结构图
图4.2登陆界面模块图
图4.3管理处收费信息模块图
图4.4收费站信息模块图
图4.6操作员信息模块图
图4.7收费标准表模块图
图4.9重新生成模块图
图4.10数据更新模块图
用户只需要双击该表格，即可设置当前记录，如图4.11。
图4.11更新时间设置图
图4.13收费数据统计模块图
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高速公路供配电系统马俊峰(交通部公路科学研究所,北京100088) 摘要:高速公路供、配电系统是为高速公路沿线设施如:监控、通信、收费系统设备、养护服务设施及道路照明服务的,目的在确保其用电的安全、合理和可靠性,确保高速公路安全、通畅、经济、快速、舒适等综合效益最大限度地发挥。本文介绍作者在高速公路供、配电系统设计方面的一些考虑。
1设计原则
(1)供电系统应满足负荷对供电可靠性和电能质量的要求,同时应注意接线简单,操作方便安全,具有一定灵活性。
(2)单相用电设备应适当配置,力求三相平衡。(3) 应考虑设备检修的需要并能适应远期设备的扩容。
(4)结合我国国情,有选择地采用国外先进技术,选取技术上先进,经济上合理的方案。不仅要满足用户的使用要求,而且要做到安全用电。
(5)与当地供电局和其它有关系统协调一致。 2负荷分类及供电方案
(1) 负荷分类高速公路供、配电系统的设计内容可分为:沿线设施供、配电及重点区域道路照明供、配电。沿线设施供、配电包括:管理机构设施、养护设施、服务(休息)设施的办公、生活用电。用于交通工程管理的监控设备、通信设备、收费设备及计算机系统设备等对电源的稳定性和可靠性有较高的技术要求,原则上此类设备的供电电源按一级用电等级配电。其它用电负荷可按二级用电等级配电。重点区域的照明包括:收费区域、服务区、停车区内的道路照明,收费天棚照明和互通立交的道路照明。这些用电负荷原则上按二级用电等级配电
(2) 供电方案
为能充分发挥高速公路的优势,达到有效地使用高速公路的目的,需要根据工程特点合理地选择安全、可靠、安装维护方便的设备。供电系统应做到供电可靠、电压质量好、满足生产需要。系统结线简单并有一定的灵活性,操作安全、检修方便。制定供电系统方案时,还要充分考虑节省基建投资,减少电能损耗,降低运行费用,减少有色金属消耗量。一般不考虑当一电源系统发生故障或检修停电时,另一电源进线也同时发生故障的情况。此外要考虑到负荷的增长,预留必要的发展余量。供电方案通常有以下几种: 方案1整个供电系统由两路独立的主电源提供,每路主电源均由附近的供电局变电站提供。为了提高整个系统的可靠性,建议采用1台柴油发电机组作后备电源,当两路主电源同时发生故障时,所有一级和二级负荷均由柴油发电机组供电。本方案仅限于附近有两个以上变电站时方可实施。
方案2由于方案1需要接取两路独立的主电源,因此系统需要交纳双倍增容费。当考虑成本问题或当供电局不能提供两路主电源时,可采用此方案。此方案整个供电系统由1路主电源提供,为提高可靠性应另备一台柴油发电机组供停电时使用。 方案3只在某处收费站接取主电源,再经过高压开关柜及高压电缆往其它各变电站输电,然后经变压器及低压开关柜进行配电。
方案4是中压供电系统,适合长距离大范围供电工程,这是国内近几年发展起来的一种供电方式,关键设备从国处引进
3配电方案
结合高速公路的特点,一般情况下用电负荷多数集中在互通立交附近、隧道、服务区及养护工区等处,变电站也随之布设在这些地方。在互通立交区段设置有匝道收费站、通信站、监控外场设备(如车辆检测器、电视摄像机、可变标志等),配电系统采用本地集中供电方式。即在互通立交的收费站处设变电站,设备的用电即可从临近的变配电站引出。交通监控系统的特点决定了它要在某些特殊路段设置监控外场设备,这些设备的容量都很小,对供电的可靠性要求较高,为适应这些特殊的要求,在做供、配电系统设计时就比较困难。实际工程中经常遇到用电设备远离互通立交、服务区等处的变电站的情况,有以下几种: 1用电设备距离变电站10~20km左右,这时,为了保证用电质量和可靠性就要采用前面提到的方案3给设备供电,即从最近的变电站引出一条高压输电线路至用电设备处,然后经过变压器及低压开关设备进行配电; 2用电设备距离变电站3~5km左右,虽然不是很远,但已超出低压供电范围,考虑到成本及运营费用,不采用高压输电方式,而改用在变电站相应低压回路增设调压器方案,既能达到使用要求又降低了成本造价。对于用电设备数量多,设置相对集中的情况,如特大桥,这就要求供、配电系统有很长的送电线路,在整条线路上散布有多个小负载,同时,这些负载对电压损失有较严格的要求。在这种情况下,有必要采用中压供电系统,即从主变电站引出一条5~6kV中压供电线路沿线供电,根据具体情况在全线设置若干个厢式变电站将中压变成低压系统,然后再为每个用电设备配电。中压供电系统应用在长距离大范围供电工程中,既解决了低压供电系统不能满足要求的难题,和高压供电系统相比又节省了投资
4隧道供配电系统
为确保隧道安全、正常运营,在隧道内设置有通风、消防、照明、监控等设施,要求供电系统无故障运行以保证高度的安全性。隧道供电一般应有二路外电源和一套自备电源,以确保隧道供电安全可靠。在外电源发生故障的情况下,自备柴油发电机组运转发电。为使供电灵活、提高故障情况下供电的可靠性,系统采用分段母线供电,互为联络。通风、照明、监控和通信设备及事故用电各自设置单独的回路。为保证隧道照明有较稳定的电源电压,有利于提高灯具的使用寿命和保证照度稳定,对全隧道照明采用独立电源供电,可以避免因大容量电动机启动时造成的母线电压波动影响照明。隧道变电所宜设置在隧道口处行车道旁,对中、短隧道可在隧道口一侧设置变电所,长隧道要考虑在隧道口两侧分别设置变电所。在隧道连续区段可将几条隧道统一考虑,便于管理控制,同时也能节省投资。另外,需要注意的是,安装在隧道内的供电设备必须符合特殊使用条件,如湿度、废气、污物、防冻盐、高压水等;必须满足保护方式IP65的要求。
5不间断供电系统
为保证设备用电的可靠性和电能质量,必须采用UPS系统。UPS不间断供电系统是一套将交流市电变为直流电的整流/充电装置和一套把直流电再转变为交流电的PWM逆变器。一旦市电中断,蓄电池立即对逆变器供电以保证UPS电源交流输出电压供电的连续性当电力发生故障时,UPS在柴油发电机完全起动前取代市电,继续向用电设备供电。另外,交流电网严重干扰常常会造成计算机的计算错误和数据丢失,采用UPS后输出的正弦波能保持良好的波形而且不带干扰。所有列为一级负荷的设施包括收费亭、收费车道和收费站的收费设备、交通监控设备和通信设备均由UPS供电。由于UPS的高可靠性,加上在接UPS之前会先连接稳压器,设计时以经济性为原则,不再考虑采用两台UPS一开一备的方案。当市电电源发生停电问题时,UPS的供电电源将自动转接至紧急发电机供电系统,以确保一级负荷电源不间断。
6柴油发电机组供电系统所有列为二级负荷的设施如收费广场照明、收费站及变电室内照明、房建空调、收费亭空调、生活用电等均由主电源供电,再通过连锁及自动切换系统接至紧急发电机,作后备供电以提高供电系统的可靠性。紧急发电机供电系统同时配备手动切换装置, 以供测试紧急发电机之用 7电力监控
近两年来,随着技术的不断发展,对一些重要的供、配电系统(如特大桥,隧道的供、配电系统)采用了电力监控设施。电力监控的基本功能在于保证电网安全经济运行,使管理人员对电网的有功和无功功率及某些节点进行监视、测量、控制,对电网各元件的过负荷情况加以了解,对不正常情况的发展趋势作出判断与控制。以计算机为中心的电力监控系统将检测到的信息通过远程通信实时传送到控制中心,中心计算机将收集到的信息加工处理,把精确完整的参数存入数据库。当参数超出正常范围时,在相应变电站及控制中心同时提供声光报警信号,控制中心自动显示报警原因和事故状态。控制人员将根据具体情况发出控制指令,经通道传输到各被控设备的控制器进行实时控制。
8电缆截面的选择正确
选择电缆截面,对于保证供电系统安全、可靠、经济、合理地运行有着重要的意义;对于节约有色金属消耗量也很重要。一般导线和电缆的选择应满足下述要求:发热条件,电压损耗,机械强度。根据以往的设计和运行经验,选择导线和电缆截面的计算步骤可分为下列几种情况:(1)先按发热条件的计算选择截面,然后用电压损耗条件和机械强度条件来校验。此方法适用于距离短(一般不超过200m)的线路。按发热条件选择导线和电缆截面就是要求计算电流不超过长期允许电流(允许载流量),即ICn式中,In
不同截面的导线和电缆长期允许电流,A;C
根据计算负荷求出的总计算电流,A。C=SC3!Vn∀103式中,SC
视在计算总负荷,kVA;Vn
电网额定线电压,V。因为允许载流量与环境温度有关,所以选择截面时要考虑导线和电缆安装地点的环境温度。(2)按允许电压损耗来选择导线和电缆截面沿线路输送电能时,由于线路存在阻抗而产生电压损耗。但是,用电设备的端电压偏移,按规程规定有一定的允许范围,所以对电压损耗也有一定的允许值。如果线路电压损耗超过了允许值,就要增大导线或电缆的截面。在进行设计时,常常是给定电压损耗的允许值,而选求导线和电缆的截面。计算低压线路的电压损耗时,因三相线路的线间距离很近,导线截面小,电阻的作用大,因此可忽略不计电抗。这样,计算电压损耗时,只考虑线路电阻、功率和功率因数。对于三相四线制V%=Pl Vn2S∀100对于单相制V%=P2l Vn2S∀100令C=Vn2/ ∀100或C=Vn2/2 ∀100,则上两式写成V%=PlCS式中,V%
允许电压损耗,%;P
负荷的功率(单相或三相),kW;l
线路长度,m;S
导线或电缆截面,mm2;C
由电路的相数、额定电压及导线材料的电阻率等决定的常数,称为电压损耗计算常数,见表1。电压损耗计算常数C值表1线路系统额定电压(V)C值铜线铝线三相四线制380/22077463单相交流2201287759电缆敷设因为高速公路为全封闭管理形式,所以低压供电电缆一般采用在土路肩下直埋的方式敷设,埋设深度不小于07m,在特殊路段考虑穿管保护。电缆在过路时,要预先埋设两根镀锌钢管,一根穿线,一根备用。在电缆过构造物时,可以根据构造物的具体结构与设计单位协商,采取多种方法,既可以从混凝土护栏内通过,也可以从护栏外侧利用托架通过。为提高负荷端电压,减少线路电压损耗,建议在主电路及路灯各负载均加设无功补偿电力电容器
高速公路排水系统的设计
陈新富 刘事莲
广东省公路勘察规划设计院 广州 510507
摘 要：详细介绍了广东地区高速公路排水系统的设计，包括路基排水、路面排水、路面结构层排水、结构物排水。另外介绍了挖方路堑边坡的坡面排水设计和地下水的排水设计。 关键词：高速公路 排水系统 设计
1 引言
高速公路造成水毁的其中一个重要原因，就是排水设施不齐全、排水系统的细节设计不完善。因此，认真做好公路排水系统的设计是保证公路质量的前提。排水系统的常规设计包括路基排水、路面排水、路面结构内部排水和桥面排水，而边坡中地下水的治理设计、支挡构造物的排水设计往往未进行深入的研究和分析，应进行专门设计。本文将分项介绍广东省高速公路排水系统的设计经验。
2 路基排水的设计
2.1 路基地表排水
2.1.1 排水沟
填方路基一般设计为排水沟。排水沟的形状一般设计为矩形和梯形。
广东地区的矩形排水沟常用的尺寸有60cm×60cm、60cm×80cm、80cm×80cm(深×宽)。排水沟深不超过60cm的，壁厚一般为30cm，底部铺砌厚25cm，另外铺砌底部设置厚10～20cm的砂垫层;排水沟深超过60cm的，壁厚一般为40cm，底部铺砌厚25～40cm，铺砌底部设置厚10～20cm的砂垫层。
广东地区的梯形排水沟最常用的尺寸为60cm×60cm×60cm。梯形排水沟的M7.5级浆砌片石厚一般25cm，砂垫层厚15cm。对于排水沟端部，设计和施工人员往往容易忽视，而实际上，有不少的水毁是从排水沟端部开始的。为了防止水流进入水渠等自然河沟中冲刷排水沟端部，排水沟端部往往加设一道隔水墙，隔水墙一般低于排水沟底1～1.5m。
2.1.2 边沟
挖方路基及填土高度低于路基设计要求的临界高度的路堤，一般采用边沟地表排水形式。边沟可采用三角形、碟形、梯形、矩形横断面，采用何种形式宜按公路等级、所需排水设计流量、设置位置和土质或岩质选定。边沟一般宜通过急流槽与排水沟或自然沟渠相接。
2.1.3 截水沟
截水沟用于挖方路段边坡，主要排泄来自坡顶上方的来水。当自然边坡较缓时，宜采用梯形截水沟;当山体陡峭时，宜采用矩形截水沟。截水沟的流水一般通过急流槽汇入到边沟、排水沟或自然沟渠中。
对于几级挖方边坡，每级边坡的平台均应设置平台截水沟，平台截水沟一般有2种设计：上凸式和下挖式。上凸式在高速公路中较为常用。平台截水沟常通过急流槽、接水沟将水引至边沟或截水沟中。
2.1.4 急流槽
急流槽是排泄路面水、挖方边坡流水的重要设施，属于集中排水的一种。急流槽一般有以下几种类型：路堤急流槽、截水沟接边沟的路堑急流槽、截水沟接排水沟的急流槽、边沟接排水沟的急流槽。
路堤急流槽一般用于路面集中排水的情形。非超高段和超高段内侧路面的水通过路缘带汇集到急流槽中，而超高段外侧路面排水先汇集到中央分隔带的集水井中，后通过横向排水管流入到超高段外侧的急流槽中。路堤急流槽一般设置间距为30～50m。路堤急流槽尺寸一般为矩形35cm×40cm(深×宽)，壁厚25～30cm，底部铺砌25cm，沟壁和沟底铺砌均采用M7.5级浆砌片石，沟底一般设置厚10cm砂垫层。为了增加急流槽的稳定性，应每隔1～2m设置
一道防滑平台，平台宽不小于60cm。为了减小水流的冲刷，沿槽身每隔1m设置一道消力槛，槛高10cm。在纵坡较大路段，急流槽入水口宜采用不对称弧形，并设置低凹区;在纵坡小的路段，急流槽入水口宜采用对称弧形(图1)。
2.2 路基地下排水
路基地下排水设施设置在地下水发育地段，如挖方地段、填挖交替路段，主要以渗流方式汇集水流，并就近排出路基范围以外。类型有明沟、暗沟、渗沟、渗井。在广东地区的高速公路中，渗沟较为常用。
渗沟一般用于挖方路段，一般设置在边沟下方。渗沟一般深80cm以上，具体深度应根据地下水的情况而定。在渗沟的迎水面设置透水反滤土工布，在背水面、渗沟底部均设置隔渗土工布。渗沟一般用砂砾材料，也可用碎石，在渗沟底部，宜设置1根10～15cm的纵向软式透水管。
3 路面排水的设计
在广东高速公路中，大多采用集中截留式路面排水方式。从排水设施分，路面排水设施包括路肩排水设施和中央分隔带排水设施。
路面排水设计应遵循下列原则：(1)降落在路面上的雨水，应通过路面横坡向两侧路肩排流，以避免行车道路面范围出现积水现象;(2)路线纵坡平缓、汇水量不大、路堤不高的情况下，宜采用横向漫流的方式排水;(3)路堤较高、坡面容易受水流冲刷时，宜采用集中排水的方式，即沿路肩外侧边缘设置拦水带，汇集路面水，之后通过急流槽排出路堤。
3.1 路肩排水
路肩排水设施包括拦水带、急流槽和边沟。拦水带设置在硬路肩外侧边缘，一般由沥青混凝土现场浇筑，或由水泥混凝土预制块铺砌而成。广东大多高速公路的路肩拦水带为水泥混凝土预制块。拦水带的断面尺寸见图2。拦水带的泄水口可设置成开口式。纵坡较大时，泄水口宜做成不对称的喇叭口，并在硬路肩边缘的外侧设置逐渐变宽的低凹区;设置在平坡或缓坡坡段上时，泄水口可做成对称式。
3.2 直线段中央分隔带排水
中央分隔带分凸形和凹形中央分隔带，凹形中央分隔带在广东高速公路极少采用，因此本文仅介绍凸形中央分隔带。
直线段路基，当中央分隔带采用铺面分面时，可不设中央分隔带地下排水系统，只须在分隔带铺面上设置倾向于外侧的横坡，横坡一般为2%～4%。降落在分隔带上的表面水排向两侧行车道，流入路面表面排水系统。
当中央分隔带采用植草或灌木防护绿化时，应设置地下排水系统，并隔一定间距(一般与路堤急流槽间距一致)通过横向排水管将渗沟内的水排引出路界，如图3所示。地下排水系统一般采用填石渗沟，较少采用管式渗沟。填石渗沟周壁和沟底设置隔渗无纺土工布，渗沟上方设置反滤土工布，渗沟底部一般布置一根15cm软式透水管。横向排水管一般采用10cm的塑料排水管，排水管用C25混凝土包裹。
3.3 超高段中央分隔带
在超高段，在中央分隔带上侧外边缘处应设置纵向排水沟，用于拦截上半幅路面的表面水，并每隔一定间距(与路堤急流槽的间距一致)设置一道集水井，然后通过横向排水管排到急流槽中。超高段中央分隔带渗沟内的水通过10cm的横向排水管排到集水井中，再通过 30cm的横向排水管排到急流槽中。超高段中央分隔带的排水设施如图4所示。
中央分隔带纵向排水沟常用的有扁平式和路拦式。扁平式排水沟横断面一般采用碟形、三角形、U形和矩形;路拦式排水沟多用开口圆形和侧沟形。
4 路面结构内部排水的设计
4.1 路面边缘排水系统
路面边缘排水系统就是沿路面外侧边缘设置纵向集水沟和集水、出水管。渗入路面结构内的水分，先沿路面结构层的层间空隙或某一透水层横向流入由透水性材料组成的纵向集水沟，并汇流入沟中的带孔集水管，再由间隔一定距离设置的横向排水管排出路基之外。
4.2 排水垫层的排水系统
当路基存在地下水、临时滞水或泉水时，如路基填土高度较低，为拦截这些水进入路面结构层，或迅速排除积聚在路基上层的自由水，可直接在垫层下面设置由未筛分碎石组成的排水垫层。
当路基为路堤时，水向路基坡面外侧排流;当路基为路堑或半路堑时，挖方坡脚处须设置纵向集水沟、排水管和横向排水管。
5 结构物排水的设计
5.1 桥面排水
(1)桥面横坡 桥面表面水首先靠桥面横坡和纵坡组成的合成坡度排向行车道两侧或汇向一侧，然后汇集于由路缘石或护栏和桥面组成的过水断面内。
(2)泄水口与泄水管 广东地区高速公路的桥面较少采用泄水口，而大多采用泄水管的方式排水。泄水管一般采用铸铁管和钢筋混凝土管，也有采用PVC塑料管。一般采用圆形断面形式，泄水管的直径宜为15～20cm。泄水管顶部用格栅盖板盖住。
5.2 支挡结构物的排水
(1)当回填料为透水性材料时，直接设置泄水孔即可，如图5所示。泄水孔用直径5～10cmPVC塑料管，泄水口的进水口一般用砂砾材料外裹透水土工布。泄水孔一般按2～3m的间距呈梅花形设置。最下一排泄水孔的出口应高出地面30cm以上，其进水口底部还应铺设厚30cm的黏土层，并夯实。
(2)当回填料透水性不良时，可采用以下3种排水方式：①在台背或墙背与回填料之间设置由透水性粒料组成的连续排水层，排水层的厚度不小于30cm，其顶部和底部用厚30～50cm的不透水材料封闭，如图5所示;②沿台背或墙背的底部设置厚30～40cm、高50cm的纵向排水渗沟，并间隔4～5m设置厚30～40cm、宽30～40cm的竖向渗沟，并在纵竖向渗沟的交互处设泄水孔，竖向渗沟的顶部用厚30～50cm的不透水性材料封闭;③沿台背或墙背的底部纵向设置内径10～15cm的软式透水干管，并间隔2～3m竖向设置内径5～8cm的软式透水支管，在纵向、竖向透水管的交互处设置泄水孔。
6 结束语
文中所介绍的排水设计，是广东地区高速公路排水系统设计的经验。希望上述设计经验能为全国的高速公路设计人员提供借鉴，克服高速公速排水设计中的设施不齐全、细节设计不完善的现象。
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