典型高速公路机电系统分析_毕业论文(编辑修改稿)

典型高速公路机电系统分析_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

与收费系统进行数据通信，可收集、统计各个收费站的每种车型的车流量、收费金额以及交通总量、收费总额等数据，并打印成报表。 紧急电话控制中心用来为公路用户在发生故障或抛锚情况下提供路边通信服务，中心可控制本区域内的所有紧急电话。 中心设备有计算机、通信 终端、自动录音与放音机等。 中心与路边的紧急电话进行双工式免提通话，即中心和路边的紧急电话均可进行呼叫。 当某个紧急电话发出呼叫时，中心计算机会显示发出呼叫的该电话的信息，操作员即可通过控制台与之通话，并可进入数据库提供诸如医院、警察、加油站等信息以援助呼叫者，通话内容将被自动录音。 CCTV 系统用于监视交通状况、收费广场和其它相关情况，该系统基本上由 31套装有变焦镜头的彩色摄像机组成。 全线 28km基本上 1km 一套，无死角，摄像机与监控中心的视频 /控制信号通过光纤传输。 CCTV 系统的控制系统也安放在监控中心，其 设备包括视频、数字光端机，视频切换矩阵，录像机，闭路电视控制器等。 当有报警时，中心的计算机系统收到外设产生的报警信号后，向切换矩阵发出控制信号。 该区域内摄像机的图像将锁定在中心的监视器上，录像机可自动录像，并进行数字、时间和摄像机编码的叠加。 交通控制计算机能随时或定期对远端站进行检查，远端站的和其控制的外场设备的信息显示在屏幕上，可随时发现故障报警，并能在打印机上打印出来。 同时，交通计算机也能将紧急电话系统和 CCTV系统的设备工作状况和报警进行显示和打印。 管理人员可通过中心的各种计算机对系统进行检查和维护。 监控的目标 高速公路监控系统主要负责数据、视频、路况的信息采集、处理和存储，提供交通信息资源。 为高速公路快速、安全、舒适、高效提供了保障。 高速公路监控系统概述 高速公路监控系统是调整公路系统实现安全、高效、节能及环保运行的重要手段。 高速公路监控系统的作用是对高速公路网实现实时监控和交通控制。 在现有的道路 和环境条件下，通过对采集的信息进行实时分析、处理和预测，采取四川交通职业技术学院论文（毕业设计） 8 有效的交通控制手段，预防可能发生的交通事件、事故和阻塞；当出现突发性交通事故或道路环 境变化而导致交通 阻塞时，通过系统及时发现并采取有效措施进行缓解和排除，以防止对路网交通产生更大的影响，进而提高路网运行的利用效率和安全性。 高速公路监控系统按照功能划分一般分为收费监控系统和道路监控系统两部分。 收费监控系统主要是对收费站的车道、收费广场、收费亭的收费情况，对收费车道 通过的车辆类型、收费员的操作过程以及收费过程中的突发事件和特殊事件进行观察和记录，实施有效的监督。 道路监控系统主要是对高速公路干线、互通立交、隧 道等高速公路重点路段进行监视，掌握高速公路交通状况，及时发现交通阻塞路段、违章车辆，及时给予 引导，保证高速公路的安全通畅。 高速公路收费监控系统 高速收费监控系统是数据监控、图像监控和声音监控三部分组成的一个有机整体。 其主要功能是以收费站为基础，通过对数据、视频、音频等信息的采集，传送到监控室或监控分中心进行处理和分析，完成整个收费过程。 数据监控是指利用车辆检测器、车型自动分类器、键盘、读卡机等外部设备采集到的数据信息，对收费过程进行控制，进行收费数据合理性判断、记录和统计工 作，以发现各种异常情况 (例如冲卡车辆判断、非法卡或通行券，人工判断车型是否有误等 )，并进行相关的处理工作 (例如冲卡车辆拍照、报警，特种车辆录 像 )，它是最有效、使用最广的一种收费监控方式。 图像监控是指在收费广场、收费车道和收费亭等处设置摄像头，采集视频信息，监控员在监控室通 过监视器实现对通过收费车道的车辆、收费人员的操作过程，包括通行券 (卡 )的发放、回收以及收费找零情况等进行有效的监督，并能人工或自动启动录像设备记 录冲卡车辆和其他异常情况。 声音监控是指采用有线 (或无线 )对讲系统，采集音频信息，对收费人员在收费过程中使用文明用语等情况的监督，并监听车道内的突发和异常情况。 高速公路道路监控系统 高速公路道路监控系统是对实时采集的路网交通信息进行处理，根据各路段的交通运行状况分析计算，对路网未来时刻交通情况进行预测，进而通过诱导控制车流 合理的调控车流分布。 根据道路监控系统的功能要求和设备特点，系统又可分为交通信息采集系统、交通状态分析系统、交通控制系统等。 四川交通职业技术学院论文（毕业设计） 9 交通信息采 集系统的功能是获取交通信息原始数据，通过车辆检测器、检测线圈、通讯设备等形成的交通信息采集网，获得路网中各路段的交通量数据；通过在重要地段的摄像 机和视频传输设备获取该路段的视频实时数据；通过气象信息采集系统采集各个路段的 能见度、温度、湿度、风向、风速、雨雪等气象条件。 在这些信息中，视频数 据可在计算机或大屏幕上显示，并根据需要对视频数据进行抓拍记录。 交通状态分析系统根据采集到的交通信息原始数据，首先判断是否为交通事件或事故。 若经过视频人工确定为交通事故则直接将相关信息传递给交通控制子系统；若不是交通事故，则计算机利用程序求得各路段的交通状态参数，并利用交通流理论分析该路段的交通状态。 交通控制系统根据交通状态分析子系统输出的交通状态数据，若为交通事故，则根据发生事故的地点和特点自动生成最佳紧急交通诱导控制方案并发 送给交通诱导子系统；若不是交通事故，则根据交通状态，气候数据及管理需要，按预定正常交通诱导方案执行。 高速公路道路监控系统的主要是通过对高速公路全线的交通流量检测、交通状况的监测、环境气象检测、运行状况的监视，按照一系列智能控制规则和策略产生控 制方案，从而实现控制交通流量、改善交通环境、减少事故、使高速公路达到较高的服务水平。 目前道路监控系统在我国发展存在滞后性，远远不能满足需要。 各地 建立的交通监控中心大多都只是实现了监视功能，而远没达到控制的作用，其主要原因是在高速公路建设初期，我国高速公路的交 通流量一般远没达到设计标准，因 此对高速公路的监控特别是“控制”不够重视，导致部分高速公路已经开始出现自然拥挤现象，造成“高速不高”的现象。 近几年来，一些发达国家纷纷投入智能交通系统（ ITS）的研究与开发工作。 ITS 智能高速公路预警系统的应用，将会有效地提高营运效率、保证交通安全。 联网监控的技术特点 高速公路联网监控系统就是把交通流量、路段封闭情况、交通事故状况以及施工情况等即时信息进行编辑汇总，然后通过人工报送或网络实时上传，以此方便行路者了解最新路况。 四川交通职业技术学院论文（毕业设计） 10 随着用户管理要求和手 段的不断提高，建设重点转向高速公路的安全、高效运营。 目前，我国绝大部分省份高速公路已形成路网，单独路段的异常事件造成影响的范围会越来越广，这必然要求相临路段之间能互通协调，这就带来了联网的需求。 联网信息主要包括数据和视频两部分。 并已从单纯的联网收费、联网监视逐渐过渡到高速公路联网信息管理，并凸显出联网收费向联网综合信息管理方向发展的趋势不可逆转。 由于视频图像监控的直观性和重要性，所以联网监控是高速公路监控的必然趋势。 然而，当前高速公路视频监控系统的构成是一个混合式系统 (模拟视频 +数字视 频 )。 且前端设备和各路段监控中心设备品牌较为纷杂、数据格式多样，使各路段视频监控系统彼此独立，无法充分发挥交通监控的路径诱导、 多路径交通流量调控、联网调度、应付突发事件、及时统一调度的功能，更无法最大程度地发挥高速公路网络的通行能力，所以省域联网监控就显得尤其必要和迫切。 联网监控的作用 1 视频联合控制，实时图像调用 完成监控总中心、管理处、收费站三级视频图像的联合监控。 监控总中心可切换所有的视频实时图像以及进行录像控制等管理工作。 2 数据综合利用，实时监控交通路况 一方面，加强路段监控 检测数据的采集，实时获取各路段上传的监控检测数据、收费数据，通过交通监控计算机实时显示路网的交通流、气候情况等。 另一方面，后台服务器对交通监控检测及营运的历史数据进行综合分析，提供分析报表、供用户查询输出，实现数据的综合利用。 3 交通事故统一上报，路网统一调度、联动救援 加强路网交通事故信息的实时上报，由省监控中心实现信息的统一发布，及时通知路段进行事故教援。 4 路网信息共享，实现综合服务 加强路网信息的共享，为各路段管理机构及社会提供信息综合服务，如：天气状况信息，高速公路路网地图信息、高速公 路路况信息、路段养护封道及绕行信息、交通事故警告及绕行信息等，帮助用户了解高速公路的即时潞况，帮助用四川交通职业技术学院论文（毕业设计） 11 户及时避开影响用户出行、影响高速公路通行的所有情况，以免耽误用户的正常出行。 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。 三、 高速公路收费系统 自从出现对车辆进行收费以来，收费技术经历了从低级到高级，从功能简单到丰富完善的过程。 除无任何管理设备的人工收费外，综合目前的收费方式，概括起来有两大类（半自动收费和全自动收费）六种（计 算机管理通行券（条形码）收费、磁卡（ IC 卡）收费、投币式收费、动态称重收费、红外线收费和不停车电子收费）。 半自动收费 计算机管理通行券（条形码）收费 这种收费方式由计算机控制票据打印，对过往车辆进行人工识别，由人工操作向计算机输入车辆判别信息打印通行券，人工收取现金，计算机对其进行统计。 条形码收费是指采用二维条形码存储车辆及收费信息，并用专用打印机打印通行券的收费方式。 对于封闭式收费，将在入口发票，出口验票、收费；而开放式收费在入口一次性收取所要缴纳的费用。 这种收费方式减少了一定 的人为性漏收，但由于增加了票据打印程序，故收费速度比纯人工收费要慢。 四川交通职业技术学院论文（毕业设计） 12 磁卡（ IC 卡）收费 这也是一种计算机管理的人工收费方式，其主要靠专用磁性卡片（磁券）或智能 IC 卡作为车辆信息的载体，较适用于封闭式公路收费。 在入口车道发卡或磁券，出口处验卡（磁券）结算费用。 对于一些长期用户（如长途客运）可以使用一种储值卡，在卡内赋值每次使用时扣减费额可多次使用，但仍需在经过收费站时停车读写卡。 收费站除其它必要设备外，主要设置专用读 /写卡机（发卡机、收卡机）。 采用磁卡（磁券）收费的缺点是，磁卡（磁券）消耗量 大，对外部环境要求高，机器故障常发生卡死，误读或因磁卡磨损而信息丢失现象。 采用接触式 IC 式收费，虽然可以回收，但也存在上述问题。 若采用非接触 IC 卡则减少了卡的磨损，且不存在因灰尘或油污而导致接触不良的问题，这是目前较为理想的一种收费方式。 投币式收费 这是一种在入口发卡，出口插卡投币的半自动非人工收费方式。 这种收费方式在国外经常见到，但由于所需硬币及车型判别方面的技术问题，在我国并不实用。 动态称重收费 这种方式多用于保护道路桥梁，防止车辆超载。 用于收费是通过测取车辆的轴重、 轴距、轴数等数据，进行车辆综合判别，作为确定收费标准的主要参数。 动态称重技术必须和车辆识别及计算机管理系统相结合，才能构成车辆收费系统。 它属于专用收费，并不经常用到。 红外线收费 严格来讲这种收费方式是利用红外线技术进行车型自动判别，作为上述三种收费方式的辅助手段，通过红外车型分类与人工分类相结合，用以监督人工操作。 由于进行判别车辆类型的数据为一维（车长度）参数，困而误差较大。 同样的车在通过收费口时，由于行驶角度不同会出现不同的判别结果。 因此，这种方式仅适用于车型简单的地区，并且由于该设备 可靠性低，安装难度高，通常很少采用。 全自动收费 它又叫做不停车电子收费。 它利用电子通信和计算机技术实现收费功能，在整个过程中操作者不直接介入收费环节，只需对设备进行管理监督以及处理特别四川交通职业技术学院论文（毕业设计） 13 事件。 每辆车都有其唯一的标识卡，安装在汽车前挡风玻璃上。 车型判别是。