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4、自动化 学 生: 符伟 学 号: 1230301155030 指导老师: 李佩 日期：2015年 4 月 28日摘 要 目前，我国正处于高速公路以及高速公路机电系统快速发展的时期，随着新技术、新设备在高速公路机电系统的不断发展和应用，机电系统已经成为高速公路营运管理的重要辅助设施和必要的管理工具。同时，机电管理系统正常运行确保了高速公路“高速、安全、通畅”目标的实现，通过加强收费营运监督管理，确保了路公司在经营中取得最大的经济效益和社会效益。 高速公路机电系统是一个多学科、多领域交叉影响的复杂系统，主要包扩四大系统集成：收费系统、监控系统、通讯系统、供配电系统，涉及通信、电子、机电、计算机、网
5、络、自动控制、供配电等诸多学科；在机电系统工作期间，任何一个环节出现故障，都可能会给高速公路营运造成影响，甚至直接影响高速公路的安全畅通。关 键 词: 高速公路，机电系统，营运 目 录第一章 引言1第二章 高速公路机电系统2一高速公路通信系统21.1高速公路通信系统的特点21.2 数字通信网在高速通信系统中的优点21.3 从层次分析高速公路通信系统31.4 高速公路通信系统的组成和功能3二高速公路监控系统42.1 监控系统应用目的42.2 使用监控系统的业务机构62.3 监控的目标82.4 联网监控的技术特点102.5 电力监控11三、 高速公路收费系统113.1 半自动收费123.2 全自动
6、收费13四、高速公路供配电系统144.1 负荷分类及供电方案154.2 配电方案164.3 隧道供配电系统174.4 不间断供电系统18第三章 高速公路收费系统的应用18一系统功能181.1 收费作业流程的控制181.2 收费信息采集和处理191.3 收费数据处理201.4 数据信息的管理22二 系统组成23三 主要设备233.1 主要车道设备233.2 控制柜243.3局域网24四 系统功能264.1 系统功能26第四章 高速公路机电系统发展趋势28高速公路信息化与智能化应用系统281.1 高速公路综合管理系统281.2 高速公路智能收费系统291.3 高速公路公众信息服务系统291.4 高
7、速公路联动紧急救援系统291.5 高速公路智能化养护系统291.6 高速公路智能化路产管理系统29结论30致谢31参考文献32第一章 引言 高速公路是指“能适应年平均昼夜小客车交通量为25000辆以上、专供汽车分道高速行驶、并全部控制出入的公路”。一般能适应120公里/小时或者更高的速度，要求路线顺畅，纵坡平缓，路面有4个以上车道的宽度。中间设置分隔带，采用沥青混凝土或水泥混凝土高级路面，为保证行车安全设有齐全的标志、标线、信号及照明装置；禁止行人和非机动车在路上行走，与其他线路采用立体交叉、行人跨线桥或地道通过。 高速公路是经济发展的必然产物。第一，高速公路适应工业化和城市化的发展。城市是产
8、业与人口的集聚地，其汽车的增长远比乡村快的多，成为汽车的集聚中心，因此高速公路的建设多从城市的环路，辐射路和交通繁忙路段开始，逐步成为以高速公路为骨干的城市交通第二，汽车技术的发展，对高速公路建设提出客观要求。目前汽车已成为人类社会必不可少的交通工具，因此需要高速公路等基础设施的配合汽车的轻型化和载重化是两大发展趋势，前者要求速度保障后者要求承载力，而高速公路恰能使二者有机结合。高速公路按其功能可分为城市内部高速公路和城市间高速公路两大类；按其距离长短可分为近程高速公路（500km以内）、中程高速公路（500-1000km）和远程高速公路（1000km以上）三类；按其布局形式分为：平面立体交叉
9、高速公路、路堤式高速公路、路堑式高速公路、高架高速公路和隧道高速公路。20世纪30年代西方一些国家开始修建，60年代以来世界各国高速公路发展迅速。 世界第一条高速公路诞生于30年代的德国，到目前为止，全世界已有60多个国家和地区兴建了高速公路，总里程达20多万公里。在国外，一条高速公路建成3至5年后，其两端的大城市会沿高速公路不断延伸发展，形成以高速公路为轴线的产业带。高速公路建成后，其两侧和周边将形成高速公路经济带，极大地推动了区域经济的发展和市场化进程。 高速公路机电系统是发挥道路设施交通功能的主要辅助管理系统是对高速公路实施现代管理的主要工具。高速公路机电系统主要由高速公路监控、收费、通
10、信、照明、供配电和隧道安全运行保障等子系统构成。第二章 高速公路机电系统一高速公路通信系统 1.1高速公路通信系统的特点 高速公路通信系统是高速公路现代化管理的支撑系统, 是实现高速公路现代化管理必不可少的基础设施。它实现了监控系统和收费系统的数据、语音和图像等信息准确而及时地传输, 同时保证高速公路管理部门之间业务联络通讯的畅通, 并为高速公路内部各部门与外界建立必要的联系。主要有以下特点:（1）高速公路的各级管理机构及沿线设施一般均建筑在公路两侧, 沿公路呈线状分布。一般通信站都设置在收费站或管理所的所在地, 通信站的地理位置在公路建设时已基本确定, 即不能随意选址设站（2）高速公路的管理
11、体制一般采取分级管理、集中控制调度, 高速公路通信网的网络结构为树形结构。此外, 各级管理机构与公路沿线各地有关部门及上级机关也必须保持通信联络的畅通, 高速公路通信系统是以内部通信为主, 并进入电信公用网。（3）在高速公路管理处、管理所、服务区、收费站收费、监控分中心等机构之间以及外场监控设备与监控分中心之间需进行语音、数据、图像等各类信息的传输和交换。为及时处理交通事故, 进行交通调度指挥, 有关部门必须和巡逻车等保持通信联络。1.2 数字通信网在高速通信系统中的优点2.1 数字通信网的优点 近年来, 由于计算机技术、大规模集成电路技术及光通信技术的迅速发展, 大大加快了从模拟通信向数字通
12、信过渡的进程。数字通信网由数字交换和数字传输两大部分组成, 它可以对话音、数据、图像等各类信息进行数字化, 把它们都作为数字信号来处理, 它和以往的模拟通信网相比有如下优点: 不同的信息使用通用的处理设备, 不仅容易实现而且比较经济; 噪声和衰减失真不随传输距离而增加, 大大提高了通信质量; 数字通信设备大量采用集成电路和大规模集成电路, 有利于设备小型化和降低成本;易于进行信号处理, 大大提高了通信网的功能。 以数字技术为基础进而实现传输和交换一体化,进一步提高了系统的经济性和可靠性。数字通信网使得高速公路通信质量产生了一个飞跃, 高速公路通信系统作为一个新建网, 理所当然要适应技术发展的方
13、向, 积极采用数字通信技术, 构筑数字通信网。2.2 数字通信网的构成 数字通信网是由数字交换节点和数字链路组成的, 使用数字交换设备和数字传输设备在两个或多个指定的点间提供数字连接, 是用数字信号来传输和交换信息的通信网。 数字通信的特点是将时间上连续的信号通过抽样、量化及编码变成时间上离散的信号, 再将各路信号的传输时间安排在不同的时间间隙内。为了分清首尾和划分段落, 还要在规定数目的时间间隙加入 识别码组即帧同步码, 形成按一定时间规律排列的比特流, 即pcm 信息码。在我省高速公路通信系统中, 由于用户电话机等设备一般还是模拟式的, 所以采用pcm 基群终端机音频口与用户设备接口。pc
14、m 基群终端机完成信息的编解码和32 路64 kbps 数字信号的时分复用构成2.048 mbps 基群群路信号。采用数字程控交换机实现64 kbps 电路交换, 并在交换机主局建立频率基准。当传输系统采用sdh 传输系列时, 可在各站直接分插上下2.048 mbps 电路与pcm 基群群路接口。1.3 从层次分析高速公路通信系统a)第一通信层: 长途网 它包括各路段管理处与省管理局及各管理处之间的通信, 属主干线通信。b)第二通信层: 地区网 包括各路段管理处与所属管段内的管理所、收费站、服务区等部门之间的通信, 属区间通信。1.4 高速公路通信系统的组成和功能 高速公路通信系统确保话音、数据及图像等各类信息准确及时地传输, 为各种先进的管理手段提供信息传输的基础。高速公路通信系统基本上由以下几部分组成: a) 主干线传输 作为交通专业通信网的通信主干线, 它不仅要满足长途网和地区网的传输要求, 而且考虑到省内各地区交通部门的通信需要; b) 业务电话 它是通信系统基本的通信业务,包括网内各级管理机构的业务电话和个人电话, 它能实现专用网内用户和公用网用户之间的通话; c)指令电话 为在高速公路
