典型高速公路機電系統(tǒng)分析畢業(yè)論文課程設計.pdf

四 川 交 通 職 業(yè) 技 術 學 院 論 文 （ 畢 業(yè) 設 計 ）四 川 交 通 職 業(yè) 技 術 學 院畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 、 解 決 方 案 ） 題 目 :典 型 高 速 公 路 機 電 系 統(tǒng) 分 析專 業(yè) : 交 通 安 全 與 智 能 控 制學 生 : 鄭 茗 心學 號 : 20124074指 導 老 師 : 何 濤 日 期 ： 2014 年 11 月 16 日 四 川 交 通 職 業(yè) 技 術 學 院 論 文 （ 畢 業(yè) 設 計 ）摘 要目 前 ， 我 國 正 處 于 高 速 公 路 以 及 高 速 公 路 機 電 系 統(tǒng) 快 速 發(fā) 展 的 時 期 ， 隨 著 新技 術 、 新 設 備 在 高 速 公 路 機 電 系 統(tǒng) 的 不 斷 發(fā) 展 和 應 用 ， 機 電 系 統(tǒng) 已 經(jīng) 成 為 高 速 公路 營 運 管 理 的 重 要 輔 助 設 施 和 必 要 的 管 理 工 具 。 同 時 ， 機 電 管 理 系 統(tǒng) 正 常 運 行 確保 了 高 速 公 路 “ 高 速 、 安 全 、 通 暢 ” 目 標 的 實 現(xiàn) ， 通 過 加 強 收 費 營 運 監(jiān) 督 管 理 ，確 保 了 路 公 司 在 經(jīng) 營 中 取 得 最 大 的 經(jīng) 濟 效 益 和 社 會 效 益 。高 速 公 路 機 電 系 統(tǒng) 是 一 個 多 學 科 、 多 領 域 交 叉 影 響 的 復 雜 系 統(tǒng) ， 主 要 包 擴 四 大 系 統(tǒng) 集 成 ： 收 費 系 統(tǒng) 、 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 、 通 訊 系 統(tǒng) 、 供 配 電 系 統(tǒng) ， 涉 及 通 信 、 電 子 、機 電 、 計 算 機 、 網(wǎng) 絡 、 自 動 控 制 、 供 配 電 等 諸 多 學 科 ； 在 機 電 系 統(tǒng) 工 作 期 間 ， 任何 一 個 環(huán) 節(jié) 出 現(xiàn) 故 障 ， 都 可 能 會 給 高 速 公 路 營 運 造 成 影 響 ， 甚 至 直 接 影 響 高 速 公路 的 安 全 暢 通 。關 鍵 詞 : 高 速 公 路 機 電 系 統(tǒng) 營 運 四 川 交 通 職 業(yè) 技 術 學 院 論 文 （ 畢 業(yè) 設 計 ）目 錄第 一 章 引 言 . 1第 二 章 高 速 公 里 機 電 系 統(tǒng) . 2一 高 速 公 路 通 信 系 統(tǒng) . 21.1 高 速 公 路 通 信 系 統(tǒng) 的 特 點 . 2 1.2 數(shù) 字 通 信 網(wǎng) 在 高 速 通 信 系 統(tǒng) 中 的 優(yōu) 點 . 21.3 從 層 次 分 析 高 速 公 路 通 信 系 統(tǒng) . 31.4 高 速 公 路 通 信 系 統(tǒng) 的 組 成 和 功 能 . 3二 高 速 公 路 監(jiān) 控 系 統(tǒng) . 42.1 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 應 用 目 的 . 42.2 使 用 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 的 業(yè) 務 機 構(gòu) . 62.3 監(jiān) 控 的 目 標 . 72.4 聯(lián) 網(wǎng) 監(jiān) 控 的 技 術 特 點 . 92.5 電 力 監(jiān) 控 .11三 、 高 速 公 路 收 費 系 統(tǒng) .11 3.1 半 自 動 收 費 .113.2 全 自 動 收 費 . 12四 、 高 速 公 路 供 配 電 系 統(tǒng) . 134.1 負 荷 分 類 及 供 電 方 案 . 134.2 配 電 方 案 . 144.3 隧 道 供 配 電 系 統(tǒng) . 154.4 不 間 斷 供 電 系 統(tǒng) . 15第 三 章 高 速 公 路 收 費 系 統(tǒng) 的 應 用 . 16一 系 統(tǒng) 功 能 . 161.1 收 費 作 業(yè) 流 程 的 控 制 . 16 1.2 收 費 信 息 采 集 和 處 理 . 161.3 收 費 數(shù) 據(jù) 處 理 . 18 四 川 交 通 職 業(yè) 技 術 學 院 論 文 （ 畢 業(yè) 設 計 ）1.4 數(shù) 據(jù) 信 息 的 管 理 . 20二 系 統(tǒng) 組 成 . 20三 主 要 設 備 . 213.1 主 要 車 道 設 備 . 213.2 控制柜.213.3 局 域 網(wǎng) . 22四 系 統(tǒng) 功 能 . 234.1 系 統(tǒng) 功 能 . 23 第 四 章 高 速 公 路 機 電 系 統(tǒng) 發(fā) 展 趨 勢 . 25一 高 速 公 路 信 息 化 與 智 能 化 應 用 系 統(tǒng) . 251.1 高 速 公 路 綜 合 管 理 系 統(tǒng) . 251.2 高 速 公 路 智 能 收 費 系 統(tǒng) . 251.3 高 速 公 路 公 眾 信 息 服 務 系 統(tǒng) . 251.4 高 速 公 路 聯(lián) 動 緊 急 救 援 系 統(tǒng) . 261.5 高 速 公 路 智 能 化 養(yǎng) 護 系 統(tǒng) . 261.6 高 速 公 路 智 能 化 路 產(chǎn) 管 理 系 統(tǒng) . 26結(jié) 論 . 27致 謝 . 28 參 考 文 獻 . 29 四 川 交 通 職 業(yè) 技 術 學 院 論 文 （ 畢 業(yè) 設 計 ） 1 第 一 章 引 言高 速 公 路 是 指 “ 能 適 應 年 平 均 晝 夜 小 客 車 交 通 量 為 25000 輛 以 上 、 專 供 汽 車分 道 高 速 行 駛 、 并 全 部 控 制 出 入 的 公 路 ” 。 一 般 能 適 應 120 公 里 /小 時 或 者 更 高 的速 度 ， 要 求 路 線 順 暢 ， 縱 坡 平 緩 ， 路 面 有 4 個 以 上 車 道 的 寬 度 。 中 間 設 置 分 隔 帶 ，采 用 瀝 青 混 凝 土 或 水 泥 混 凝 土 高 級 路 面 ， 為 保 證 行 車 安 全 設 有 齊 全 的 標 志 、 標 線 、信 號 及 照 明 裝 置 ； 禁 止 行 人 和 非 機 動 車 在 路 上 行 走 ， 與 其 他 線 路 采 用 立 體 交 叉 、行 人 跨 線 橋 或 地 道 通 過 。高 速 公 路 是 經(jīng) 濟 發(fā) 展 的 必 然 產(chǎn) 物 。 第 一 ， 高 速 公 路 適 應 工 業(yè) 化 和 城 市 化 的 發(fā)展 。 城 市 是 產(chǎn) 業(yè) 與 人 口 的 集 聚 地 ， 其 汽 車 的 增 長 遠 比 鄉(xiāng) 村 快 的 多 ， 成 為 汽 車 的 集 聚 中 心 ， 因 此 高 速 公 路 的 建 設 多 從 城 市 的 環(huán) 路 ， 輻 射 路 和 交 通 繁 忙 路 段 開 始 ， 逐步 成 為 以 高 速 公 路 為 骨 干 的 城 市 交 通 第 二 ， 汽 車 技 術 的 發(fā) 展 ， 對 高 速 公 路 建 設提 出 客 觀 要 求 。 目 前 汽 車 已 成 為 人 類 社 會 必 不 可 少 的 交 通 工 具 ， 因 此 需 要 高 速 公路 等 基 礎 設 施 的 配 合 汽 車 的 輕 型 化 和 載 重 化 是 兩 大 發(fā) 展 趨 勢 ， 前 者 要 求 速 度 保 障后 者 要 求 承 載 力 ， 而 高 速 公 路 恰 能 使 二 者 有 機 結(jié) 合 。 高 速 公 路 按 其 功 能 可 分 為 城市 內(nèi) 部 高 速 公 路 和 城 市 間 高 速 公 路 兩 大 類 ； 按 其 距 離 長 短 可 分 為 近 程 高 速 公 路（ 500km 以 內(nèi) ） 、 中 程 高 速 公 路 （ 500-1000km） 和 遠 程 高 速 公 路 （ 1000km 以 上 ）三 類 ； 按 其 布 局 形 式 分 為 ： 平 面 立 體 交 叉 高 速 公 路 、 路 堤 式 高 速 公 路 、 路 塹 式 高速 公 路 、 高 架 高 速 公 路 和 隧 道 高 速 公 路 。 20 世 紀 30 年 代 西 方 一 些 國 家 開 始 修 建 ，60 年 代 以 來 世 界 各 國 高 速 公 路 發(fā) 展 迅 速 。 世 界 第 一 條 高 速 公 路 誕 生 于 30 年 代 的 德 國 ， 到 目 前 為 止 ， 全 世 界 已 有 60 多個 國 家 和 地 區(qū) 興 建 了 高 速 公 路 ， 總 里 程 達 20 多 萬 公 里 。 在 國 外 ， 一 條 高 速 公 路建 成 3 至 5 年 后 ， 其 兩 端 的 大 城 市 會 沿 高 速 公 路 不 斷 延 伸 發(fā) 展 ， 形 成 以 高 速 公 路為 軸 線 的 產(chǎn) 業(yè) 帶 。 高 速 公 路 建 成 后 ， 其 兩 側(cè) 和 周 邊 將 形 成 高 速 公 路 經(jīng) 濟 帶 ， 極 大地 推 動 了 區(qū) 域 經(jīng) 濟 的 發(fā) 展 和 市 場 化 進 程 。高 速 公 路 機 電 系 統(tǒng) 是 發(fā) 揮 道 路 設 施 交 通 功 能 的 主 要 輔 助 管 理 系 統(tǒng) 是 對 高 速公 路 實 施 現(xiàn) 代 管 理 的 主 要 工 具 。 高 速 公 路 機 電 系 統(tǒng) 主 要 由 高 速 公 路 監(jiān) 控 、 收 費 、通 信 、 照 明 、 供 配 電 和 隧 道 安 全 運 行 保 障 等 子 系 統(tǒng) 構(gòu) 成 。 各 子 系 統(tǒng) 之 間 與 系 統(tǒng) 內(nèi)部 由 通 信 網(wǎng) 聯(lián) 系 。 四 川 交 通 職 業(yè) 技 術 學 院 論 文 （ 畢 業(yè) 設 計 ） 2 第 二 章 高 速 公 里 機 電 系 統(tǒng)一 高 速 公 路 通 信 系 統(tǒng)1.1 高 速 公 路 通 信 系 統(tǒng) 的 特 點高 速 公 路 通 信 系 統(tǒng) 是 高 速 公 路 現(xiàn) 代 化 管 理 的 支 撐 系 統(tǒng) , 是 實 現(xiàn) 高 速 公 路 現(xiàn) 代化 管 理 必 不 可 少 的 基 礎 設 施 。 它 實 現(xiàn) 了 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 和 收 費 系 統(tǒng) 的 數(shù) 據(jù) 、 語 音 和 圖 像等 信 息 準 確 而 及 時 地 傳 輸 , 同 時 保 證 高 速 公 路 管 理 部 門 之 間 業(yè) 務 聯(lián) 絡 通 訊 的 暢 通 ,并 為 高 速 公 路 內(nèi) 部 各 部 門 與 外 界 建 立 必 要 的 聯(lián) 系 。 主 要 有 以 下 特 點 :（ 1） 高 速 公 路 的 各 級 管 理 機 構(gòu) 及 沿 線 設 施 一 般 均 建 筑 在 公 路 兩 側(cè) , 沿 公 路 呈 線 狀 分 布 。 一 般 通 信 站 都 設 置 在 收 費 站 或 管 理 所 的 所 在 地 , 通 信 站 的 地 理 位 置 在 公 路建 設 時 已 基 本 確 定 , 即 不 能 隨 意 選 址 設 站（ 2） 高 速 公 路 的 管 理 體 制 一 般 采 取 分 級 管 理 、 集 中 控 制 調(diào) 度 , 高 速 公 路 通 信 網(wǎng) 的網(wǎng) 絡 結(jié) 構(gòu) 為 樹 形 結(jié) 構(gòu) 。 此 外 , 各 級 管 理 機 構(gòu) 與 公 路 沿 線 各 地 有 關 部 門 及 上 級 機 關也 必 須 保 持 通 信 聯(lián) 絡 的 暢 通 , 高 速 公 路 通 信 系 統(tǒng) 是 以 內(nèi) 部 通 信 為 主 , 并 進 入 電 信公 用 網(wǎng) 。（ 3） 在 高 速 公 路 管 理 處 、 管 理 所 、 服 務 區(qū) 、 收 費 站 收 費 、 監(jiān) 控 分 中 心 等 機 構(gòu) 之間 以 及 外 場 監(jiān) 控 設 備 與 監(jiān) 控 分 中 心 之 間 需 進 行 語 音 、 數(shù) 據(jù) 、 圖 像 等 各 類 信 息 的 傳輸 和 交 換 。 為 及 時 處 理 交 通 事 故 , 進 行 交 通 調(diào) 度 指 揮 , 有 關 部 門 必 須 和 巡 邏 車 等保 持 通 信 聯(lián) 絡 。1.2 數(shù) 字 通 信 網(wǎng) 在 高 速 通 信 系 統(tǒng) 中 的 優(yōu) 點 2.1 數(shù) 字 通 信 網(wǎng) 的 優(yōu) 點近 年 來 , 由 于 計 算 機 技 術 、 大 規(guī) 模 集 成 電 路 技 術 及 光 通 信 技 術 的 迅 速 發(fā) 展 ,大 大 加 快 了 從 模 擬 通 信 向 數(shù) 字 通 信 過 渡 的 進 程 。 數(shù) 字 通 信 網(wǎng) 由 數(shù) 字 交 換 和 數(shù) 字 傳輸 兩 大 部 分 組 成 , 它 可 以 對 話 音 、 數(shù) 據(jù) 、 圖 像 等 各 類 信 息 進 行 數(shù) 字 化 , 把 它 們 都作 為 數(shù) 字 信 號 來 處 理 , 它 和 以 往 的 模 擬 通 信 網(wǎng) 相 比 有 如 下 優(yōu) 點 : 不 同 的 信 息 使 用通 用 的 處 理 設 備 , 不 僅 容 易 實 現(xiàn) 而 且 比 較 經(jīng) 濟 ; 噪 聲 和 衰 減 失 真 不 隨 傳 輸 距 離 而增 加 , 大 大 提 高 了 通 信 質(zhì) 量 ; 數(shù) 字 通 信 設 備 大 量 采 用 集 成 電 路 和 大 規(guī) 模 集 成 電 路 , 四 川 交 通 職 業(yè) 技 術 學 院 論 文 （ 畢 業(yè) 設 計 ） 3 有 利 于 設 備 小 型 化 和 降 低 成 本 ;易 于 進 行 信 號 處 理 , 大 大 提 高 了 通 信 網(wǎng) 的 功 能 。以 數(shù) 字 技 術 為 基 礎 進 而 實 現(xiàn) 傳 輸 和 交 換 一 體 化 ,進 一 步 提 高 了 系 統(tǒng) 的 經(jīng) 濟 性和 可 靠 性 。 數(shù) 字 通 信 網(wǎng) 使 得 高 速 公 路 通 信 質(zhì) 量 產(chǎn) 生 了 一 個 飛 躍 , 高 速 公 路 通 信 系統(tǒng) 作 為 一 個 新 建 網(wǎng) , 理 所 當 然 要 適 應 技 術 發(fā) 展 的 方 向 , 積 極 采 用 數(shù) 字 通 信 技 術 ,構(gòu) 筑 數(shù) 字 通 信 網(wǎng) 。2.2 數(shù) 字 通 信 網(wǎng) 的 構(gòu) 成數(shù) 字 通 信 網(wǎng) 是 由 數(shù) 字 交 換 節(jié) 點 和 數(shù) 字 鏈 路 組 成 的 , 使 用 數(shù) 字 交 換 設 備 和 數(shù) 字傳 輸 設 備 在 兩 個 或 多 個 指 定 的 點 間 提 供 數(shù) 字 連 接 , 是 用 數(shù) 字 信 號 來 傳 輸 和 交 換 信息 的 通 信 網(wǎng) 。數(shù) 字 通 信 的 特 點 是 將 時 間 上 連 續(xù) 的 信 號 通 過 抽 樣 、 量 化 及 編 碼 變 成 時 間 上 離 散 的 信 號 , 再 將 各 路 信 號 的 傳 輸 時 間 安 排 在 不 同 的 時 間 間 隙 內(nèi) 。 為 了 分 清 首 尾 和劃 分 段 落 , 還 要 在 規(guī) 定 數(shù) 目 的 時 間 間 隙 加 入識 別 碼 組 即 幀 同 步 碼 , 形 成 按 一 定 時 間 規(guī) 律 排 列 的 比 特 流 , 即 pcm 信 息 碼 。在 我 省 高 速 公 路 通 信 系 統(tǒng) 中 , 由 于 用 戶 電 話 機 等 設 備 一 般 還 是 模 擬 式 的 , 所 以 采用 pcm 基 群 終 端 機 音 頻 口 與 用 戶 設 備 接 口 。 pcm 基 群 終 端 機 完 成 信 息 的 編 解 碼和 32 路 64 kbps 數(shù) 字 信 號 的 時 分 復 用構(gòu) 成 2.048 mbps 基 群 群 路 信 號 。 采 用 數(shù) 字 程 控 交 換 機 實 現(xiàn) 64 kbps 電 路 交 換 , 并在 交 換 機 主 局 建 立 頻 率 基 準 。 當 傳 輸 系 統(tǒng) 采 用 sdh 傳 輸 系 列 時 , 可 在 各 站 直 接 分插 上 下 2.048 mbps 電 路 與 pcm 基 群 群 路 接 口 。1.3 從 層 次 分 析 高 速 公 路 通 信 系 統(tǒng) a)第 一 通 信 層 : 長 途 網(wǎng) 它 包 括 各 路 段 管 理 處 與 省 管 理 局 及 各 管 理 處 之 間 的 通 信 ,屬 主 干 線 通 信 。b)第 二 通 信 層 : 地 區(qū) 網(wǎng) 包 括 各 路 段 管 理 處 與 所 屬 管 段 內(nèi) 的 管 理 所 、 收 費 站 、 服 務區(qū) 等 部 門 之 間 的 通 信 , 屬 區(qū) 間 通 信 。c)第 三 通 信 層 : 用 戶 網(wǎng) 它 是 路 段 內(nèi) 各 通 信 站 與 該 站 服 務 范 圍 內(nèi) 各 類 用 戶 之 間 的通 信 , 屬 站 內(nèi) 通 信 。 其 特 點 是 通 信 業(yè) 務 量 大 , 通 信 距 離 短 , 實 時 性 強 。1.4 高 速 公 路 通 信 系 統(tǒng) 的 組 成 和 功 能高 速 公 路 通 信 系 統(tǒng) 確 保 話 音 、 數(shù) 據(jù) 及 圖 像 等 各 類 信 息 準 確 及 時 地 傳 輸 , 為 各 四 川 交 通 職 業(yè) 技 術 學 院 論 文 （ 畢 業(yè) 設 計 ） 4 種 先 進 的 管 理 手 段 提 供 信 息 傳 輸 的 基 礎 。 高 速 公 路 通 信 系 統(tǒng) 基 本 上 由 以 下 幾 部 分組 成 : a) 主 干 線 傳 輸 作 為 交 通 專 業(yè) 通 信 網(wǎng) 的 通 信 主 干 線 , 它 不 僅 要 滿 足 長 途 網(wǎng)和 地 區(qū) 網(wǎng) 的 傳 輸 要 求 , 而 且 考 慮 到 省 內(nèi) 各 地 區(qū) 交 通 部 門 的 通 信 需 要 ; b) 業(yè) 務 電 話它 是 通 信 系 統(tǒng) 基 本 的 通 信 業(yè) 務 ,包 括 網(wǎng) 內(nèi) 各 級 管 理 機 構(gòu) 的 業(yè) 務 電 話 和 個 人 電 話 ,它 能 實 現(xiàn) 專 用 網(wǎng) 內(nèi) 用 戶 和 公 用 網(wǎng) 用 戶 之 間 的 通 話 ; c)指 令 電 話 為 在 高 速 公 路 內(nèi) 部進 行 交 通 管 理 和 調(diào) 度 指 揮 服 務 , 指 令 電 話 調(diào) 度 臺 對 分 機 具 有 選 呼 、 組 呼 、 全 呼 等功 能 , 它 包 括 有 線 指 令 電 話 和 無 線 指 令 電 話 ; d) 緊 急 電 話 是 高 速 公 路 內(nèi) 部 專 用的 安 全 報 警 電 話 , 它 為 高 速 公 路 使 用 者 提 供 緊 急 呼 救 求 援 的 通 信 手 段 ; e) 數(shù) 據(jù) 傳輸 包 括 收 費 系 統(tǒng) 內(nèi) 部 的 收 費 車 道 收 費 站 收 費 ( 分 ) 中 心 三 級 計 算 機 數(shù) 據(jù) 通信 網(wǎng) 絡 和 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 內(nèi) 部 的 外 場 監(jiān) 控 設 備 監(jiān) 控 (分 ) 中 心 之 間 的 二 級 計 算 機 數(shù) 據(jù) 通 信 網(wǎng) 絡 , 通 信 系 統(tǒng) 為 上 述 計 算 機 通 信 網(wǎng) 絡 提 供 傳 輸 信 道 ; f) 圖 像 傳 輸 包 括 cctv交 通 監(jiān) 控 圖 像 及 會 議 電 視 圖 像 傳 輸 , 通 信 系 統(tǒng) 為 各 類 圖 像 信 息 提 供 傳 輸 信 道 。二 高 速 公 路 監(jiān) 控 系 統(tǒng)2.1 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 應 用 目 的高 速 公 路 與 一 般 公 路 相 比 ， 具 有 線 型 好 、 設 計 標 準 高 、 交 通 流 量 大 、 行 車 速度 快 等 特 點 ， 但 如 不 采 用 先 進 的 監(jiān) 控 管 理 措 施 ， 在 交 通 量 大 、 氣 候 惡 劣 的 情 況 下 ，極 易 發(fā) 生 交 通 事 故 和 交 通 阻 塞 。高 速 公 路 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 是 通 過 沿 線 的 外 場 設 施 (各 類 檢 測 、 顯 示 等 裝 置 )及 時 、 準 確 、 完 整 地 收 集 并 預 告 前 方 道 路 的 各 類 信 息 ， 如 交 通 量 、 事 故 、 路 況 等 ， 道 路 使用 者 通 過 監(jiān) 控 中 心 的 監(jiān) 視 (顯 示 )設 備 直 觀 地 了 解 交 通 運 行 狀 況 。 在 發(fā) 生 交 通 異 常時 ， 能 即 使 確 定 事 故 或 手 阻 區(qū) 域 ， 并 實 時 發(fā) 布 相 應 的 誘 導 和 救 援 信 息 。由 于 種 種 氣 候 問 題 如 大 霧 、 暴 雪 、 暴 雨 等 低 能 見 度 的 惡 劣 天 氣 造 成 了 高 速 公路 發(fā) 生 嚴 重 堵 車 、 關 閉 、 車 輛 事 故 、 甚 至 是 連 環(huán) 相 撞 等 重 大 交 通 事 故 。 加 之 目 前高 速 公 路 的 配 套 設 施 還 存 在 不 完 善 的 問 題 ， 以 及 駕 駛 員 的 對 交 通 法 規(guī) 不 足 等 多 方面 原 因 ， 使 得 高 速 公 路 的 管 理 難 度 越 來 越 大 。為 了 提 高 高 速 公 路 的 管 理 和 服 務 水 平 ， 目 前 各 高 速 公 路 都 在 實 施 或 即 將 實 施全 程 監(jiān) 控 。 高 速 公 路 全 程 監(jiān) 控 正 日 益 成 為 高 速 公 路 日 常 運 營 管 理 的 一 個 重 要 手段 ， 發(fā) 揮 著 越 來 越 重 要 的 作 用 。 閉 路 電 視 監(jiān) 控 是 高 速 公 路 全 程 監(jiān) 控 的 重 要 組 成 部 四 川 交 通 職 業(yè) 技 術 學 院 論 文 （ 畢 業(yè) 設 計 ） 5 分 ， 可 供 監(jiān) 控 人 員 直 觀 了 解 道 路 交 通 狀 況 ， 同 時 也 可 增 加 自 動 檢 測 設 備 ， 及 時發(fā) 現(xiàn) 交 通 事 件 或 異 常 隋 況 ， 還 可 通 過 錄 像 回 放 對 事 件 發(fā) 生 過 程 進 行 了 解 和 調(diào) 查 ，為 及 時 發(fā) 現(xiàn) 和 處 理 交 通 事 故 、 避 免 二 次 事 故 、 保 障 交 通 暢 通 、 減 少 財 產(chǎn) 損 失 、 提高 服 務 水 平 提 供 了 有 力 支 持 。 因 此 閉 路 電 視 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 的 重 要 性 不 言 而 喻 。高 速 公 路 的 重 大 車 禍 事 故 搶 險 救 援 與 普 通 公 路 差 別 較 大 ， 一 旦 事 故 出 現(xiàn) ， 就存 在 傷 亡 嚴 重 、 救 火 迫 切 以 及 快 速 清 理 現(xiàn) 場 和 救 出 傷 者 的 應 急 反 應 能 力 。 而 且還 需 要 與 高 速 交 警 、 消 防 部 門 、 醫(yī) 療 衛(wèi) 生 部 門 等 多 個 部 門 的 聯(lián) 動 救 援 。 因 此 ， 實現(xiàn) 高 速 公 路 運 行 監(jiān) 控 的 可 視 化 、 網(wǎng) 絡 化 、 系 統(tǒng) 化 、 智 能 化 ， 是 提 高 高 速 公 路 管理 水 平 的 重 要 舉 措 ， 每 一 個 環(huán) 節(jié) 都 不 可 缺 少 。如 今 ， 越 來 越 多 的 “ 非 現(xiàn) 場 執(zhí) 法 ” 被 運 用 到 各 種 交 通 事 故 中 。 交 警 不 需 要 到 現(xiàn) 場 ， 借 助 高 科 技 ， 不 僅 處 罰 準 確 、 透 明 ， 而 且 “ 認 事 不 認 人 ” 的 陽 光 違 法 追 究原 則 也 在 改 變 一 些 駕 駛 人 的 觀 念 。 面 對 鐵 證 如 山 的 “ 電 子 罰 單 ” ， 一 些 過 去 習 慣于 通 過 關 系 擺 平 的 人 ， 也 只 能 乖 乖 認 罰 。 3G、 高 清 、 網(wǎng) 絡 備 受 青 睞近 年 來 高 速 公 路 路 網(wǎng) 不 斷 完 善 ， 高 速 公 路 的 管 理 將 由 “ 線 狀 ” 變 為 “ 面 狀 ” ，高 速 公 路 傳 統(tǒng) 視 頻 監(jiān) 視 點 對 點 模 擬 傳 輸 方 式 雖 然 直 觀 、 圖 像 質(zhì) 量 清 晰 ， 隨 著 路網(wǎng) 完 善 ， 視 頻 圖 像 的 不 斷 增 加 ， 點 對 點 模 擬 方 式 顯 然 不 適 應 現(xiàn) 階 段 或 將 來 對 視 頻圖 像 的 管 理 和 利 用 ， 難 以 發(fā) 揮 視 頻 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 的 綜 合 管 理 作 用 。 隨 著 IP 網(wǎng) 絡 逐 漸走 向 寬 帶 化 和 相 關 設 備 價 格 的 不 斷 下 降 ， 區(qū) 別 于 占 用 專 門 光 纖 傳 輸 點 到 點 之 間 模擬 視 頻 圖 像 的 純 IP 架 構(gòu) 下 的 高 速 公 路 視 頻 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 將 極 大 的 提 高 高 速 公 路 視 頻監(jiān) 控 水 平 ， 以 實 現(xiàn) 隨 機 、 開 放 、 智 能 化 的 遠 程 視 頻 圖 像 監(jiān) 視 。 目 前 高 速 公 路 全 程 監(jiān) 控 的 主 要 構(gòu) 成 方 式 是 采 用 標 準 的 攝 像 機 作 為 前 端 設 備 ，其 最 大 圖 像 分 辨 率 可 達 到 D1 標 準 。 信 號 傳 輸 采 用 視 頻 光 端 機 ， 為 了 節(jié) 省 光 纜 纖芯 ， 一 般 采 用 節(jié) 點 式 光 端 機 。 由 于 標 準 攝 像 機 的 分 辨 率 低 ， 難 以 兼 顧 場 景 監(jiān) 控 和細 節(jié) 監(jiān) 控 。 而 當 發(fā) 生 交 通 事 故 時 ， 由 于 顯 示 細 節(jié) 少 ， 在 監(jiān) 視 畫 面 上 只 能 粗 略 判斷 事 故 情 況 。而 高 清 攝 像 機 的 圖 像 分 辨 率 高 ， 可 從 100 萬 像 素 到 500 萬 像 素 ， 分 辨 率 動 態(tài)可 變 。 高 清 攝 像 機 在 高 速 公 路 上 的 應 用 是 一 個 完 全 IP 數(shù) 字 高 清 視 頻 監(jiān) 控 系 統(tǒng) ，采 用 分 布 存 儲 集 中 管 理 方 案 ， 主 要 特 點 為 全 數(shù) 字 、 全 IP 尋 址 、 分 布 式 存 儲 架 構(gòu) 、可 變 圖 像 監(jiān) 控 。 采 用 高 清 IP 攝 像 機 (100 萬 像 素 以 上 )， 保 障 了 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 中 有 效 畫面 具 有 足 夠 清 晰 的 結(jié) 果 ， 有 助 于 判 斷 事 件 情 況 ， 及 時 處 理 。 四 川 交 通 職 業(yè) 技 術 學 院 論 文 （ 畢 業(yè) 設 計 ） 6 在 整 個 高 速 公 路 聯(lián) 網(wǎng) 體 系 中 ， 身 處 任 何 地 點 的 人 員 ， 也 可 以 通 過 3G 終 端 參 與 到視 頻 會 議 中 ;工 作 人 員 還 可 以 將 3G 終 端 所 拍 攝 到 的 現(xiàn) 場 實 時 聲 音 和 圖 像 ， 發(fā) 送到 分 指 揮 中 心 或 是 總 指 揮 中 心 。 由 于 3G 視 頻 終 端 是 通 過 相 對 性 價 比 更 高 的 3G 公網(wǎng) 來 傳 送 音 視 頻 信 號 ， 因 此 可 以 低 成 本 實 現(xiàn) 對 公 路 的 機 動 無 盲 點 巡 檢 。目 前 ， 我 國 絕 大 部 分 省 份 高 速 公 路 已 形 成 路 網(wǎng) ， 單 獨 路 段 的 異 常 事 件 影 響的 范 圍 越 來 越 廣 ， 必 然 要 求 相 臨 路 段 之 間 能 互 通 協(xié) 調(diào) ， 這 就 帶 來 了 聯(lián) 網(wǎng) 的 需 求 ，聯(lián) 網(wǎng) 主 要 包 括 數(shù) 據(jù) 和 視 頻 兩 部 分 。 到 現(xiàn) 在 為 止 ， 全 國 多 個 省 已 建 立 了 聯(lián) 網(wǎng) 監(jiān) 控 中心 ， 基 本 實 現(xiàn) 了 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 聯(lián) 網(wǎng) 。2.2 使 用 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 的 業(yè) 務 機 構(gòu) 1.監(jiān) 控 中 心監(jiān) 控 中 心 主 要 有 地 圖 板 、 計 算 機 系 統(tǒng) 、 緊 急 電 話 中 心 、 CCTV 控 制 中 心 等 設備 。 地 圖 板 的 作 用 在 于 可 全 面 直 觀 地 顯 示 道 路 全 況 ， 并 可 動 態(tài) 地 顯 示 設 備 運 行 狀況 。 地 圖 板 設 在 控 制 中 心 內(nèi) ， 由 顯 示 板 和 驅(qū) 動 器 構(gòu) 成 。 地 圖 板 的 尺 寸 為142.5m， 為 全 國 高 速 公 路 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 中 地 圖 板 之 最 。 地 圖 板 的 控 制 是 通 過 以微 計 算 機 為 基 礎 的 控 制 器 來 完 成 的 ， 控 制 器 與 監(jiān) 控 中 心 計 算 機 系 統(tǒng) 中 的 通 信 單 元進 行 通 信 ， 并 對 信 息 進 行 實 時 修 改 。2 計 算 機 系 統(tǒng)計 算 機 系 統(tǒng) 緊 急 電 話 系 統(tǒng) 和 CCTV 控 制 中 心 均 安 放 在 一 個 大 型 操 作 臺 上 。 計 算 機 系 統(tǒng) 由 主 計 算 機 、 交 通 控 制 計 算 機 、 彩 色 圖 型 計 算 機 等 組 成 ， 此 系 統(tǒng) 的 主要 功 能 為 ：1 收 集 車 輛 檢 測 數(shù) 據(jù) 、 交 通 流 、 占 有 率 、 氣 象 狀 況 、 CCTV 圖 像 等 。2 分 析 以 上 數(shù) 據(jù) 并 可 通 過 CCTV 確 認 ， 向 CMS、 CWS 發(fā) 出 命 令 ， 以 完 成 實 時 控制 。3 在 地 圖 板 上 顯 示 道 路 與 外 場 設 備 的 狀 態(tài) 、 檢 測 參 數(shù) 等 。4 在 大 屏 幕 投 影 儀 上 動 態(tài) 顯 示 高 速 公 路 的 曲 線 、 運 行 狀 況 等 。5 將 公 路 上 發(fā) 生 事 故 的 時 間 、 地 點 ， 損 壞 、 處 理 方 式 等 記 錄 下 來 。6 數(shù) 據(jù) 查 詢 和 統(tǒng) 計 報 表 ， 包 括 交 通 報 告 、 事 故 與 事 件 的 報 告 、 控 制 命 令 的 報 告 、 四 川 交 通 職 業(yè) 技 術 學 院 論 文 （ 畢 業(yè) 設 計 ） 7 所 有 設 備 工 作 狀 況 的 報 告 。7 對 系 統(tǒng) 的 軟 、 硬 件 、 外 設 自 檢 ， 若 有 故 障 發(fā) 生 ， 將 報 警 并 采 取 措 施 排 障 。8 與 收 費 系 統(tǒng) 進 行 數(shù) 據(jù) 通 信 ， 可 收 集 、 統(tǒng) 計 各 個 收 費 站 的 每 種 車 型 的 車 流 量 、 收費 金 額 以 及 交 通 總 量 、 收 費 總 額 等 數(shù) 據(jù) ， 并 打 印 成 報 表 。緊 急 電 話 控 制 中 心 用 來 為 公 路 用 戶 在 發(fā) 生 故 障 或 拋 錨 情 況 下 提 供 路 邊 通 信服 務 ， 中 心 可 控 制 本 區(qū) 域 內(nèi) 的 所 有 緊 急 電 話 。 中 心 設 備 有 計 算 機 、 通 信 終 端 、 自動 錄 音 與 放 音 機 等 。 中 心 與 路 邊 的 緊 急 電 話 進 行 雙 工 式 免 提 通 話 ， 即 中 心 和 路 邊的 緊 急 電 話 均 可 進 行 呼 叫 。 當 某 個 緊 急 電 話 發(fā) 出 呼 叫 時 ， 中 心 計 算 機 會 顯 示 發(fā) 出呼 叫 的 該 電 話 的 信 息 ， 操 作 員 即 可 通 過 控 制 臺 與 之 通 話 ， 并 可 進 入 數(shù) 據(jù) 庫 提 供 諸如 醫(yī) 院 、 警 察 、 加 油 站 等 信 息 以 援 助 呼 叫 者 ， 通 話 內(nèi) 容 將 被 自 動 錄 音 。 CCTV 系 統(tǒng) 用 于 監(jiān) 視 交 通 狀 況 、 收 費 廣 場 和 其 它 相 關 情 況 ， 該 系 統(tǒng) 基 本 上 由 31套 裝 有 變 焦 鏡 頭 的 彩 色 攝 像 機 組 成 。 全 線 28km 基 本 上 1km 一 套 ， 無 死 角 ， 攝 像機 與 監(jiān) 控 中 心 的 視 頻 /控 制 信 號 通 過 光 纖 傳 輸 。 CCTV 系 統(tǒng) 的 控 制 系 統(tǒng) 也 安 放 在 監(jiān)控 中 心 ， 其 設 備 包 括 視 頻 、 數(shù) 字 光 端 機 ， 視 頻 切 換 矩 陣 ， 錄 像 機 ， 閉 路 電 視 控 制器 等 。 當 有 報 警 時 ， 中 心 的 計 算 機 系 統(tǒng) 收 到 外 設 產(chǎn) 生 的 報 警 信 號 后 ， 向 切 換 矩 陣發(fā) 出 控 制 信 號 。 該 區(qū) 域 內(nèi) 攝 像 機 的 圖 像 將 鎖 定 在 中 心 的 監(jiān) 視 器 上 ， 錄 像 機 可 自 動錄 像 ， 并 進 行 數(shù) 字 、 時 間 和 攝 像 機 編 碼 的 疊 加 。交 通 控 制 計 算 機 能 隨 時 或 定 期 對 遠 端 站 進 行 檢 查 ， 遠 端 站 的 和 其 控 制 的 外 場 設 備的 信 息 顯 示 在 屏 幕 上 ， 可 隨 時 發(fā) 現(xiàn) 故 障 報 警 ， 并 能 在 打 印 機 上 打 印 出 來 。 同 時 ，交 通 計 算 機 也 能 將 緊 急 電 話 系 統(tǒng) 和 CCTV系 統(tǒng) 的 設 備 工 作 狀 況 和 報 警 進 行 顯 示 和 打 印 。 管 理 人 員 可 通 過 中 心 的 各 種 計 算 機 對 系 統(tǒng) 進 行 檢 查 和 維 護 。2.3 監(jiān) 控 的 目 標高 速 公 路 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 主 要 負 責 數(shù) 據(jù) 、 視 頻 、 路 況 的 信 息 采 集 、 處 理 和 存 儲 ， 提供 交 通 信 息 資 源 。 為 高 速 公 路 快 速 、 安 全 、 舒 適 、 高 效 提 供 了 保 障 。1、 高 速 公 路 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 概 述高 速 公 路 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 是 調(diào) 整 公 路 系 統(tǒng) 實 現(xiàn) 安 全 、 高 效 、 節(jié) 能 及 環(huán) 保 運 行 的 重 要手 段 。 高 速 公 路 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 的 作 用 是 對 高 速 公 路 網(wǎng) 實 現(xiàn) 實 時 監(jiān) 控 和 交 通 控 制 。 在 現(xiàn)有 的 道 路 和 環(huán) 境 條 件 下 ， 通 過 對 采 集 的 信 息 進 行 實 時 分 析 、 處 理 和 預 測 ， 采 取 四 川 交 通 職 業(yè) 技 術 學 院 論 文 （ 畢 業(yè) 設 計 ） 8 有 效 的 交 通 控 制 手 段 ， 預 防 可 能 發(fā) 生 的 交 通 事 件 、 事 故 和 阻 塞 ； 當 出 現(xiàn) 突 發(fā) 性 交通 事 故 或 道 路 環(huán) 境 變 化 而 導 致 交 通 阻 塞 時 ， 通 過 系 統(tǒng) 及 時 發(fā) 現(xiàn) 并 采 取 有 效 措 施進 行 緩 解 和 排 除 ， 以 防 止 對 路 網(wǎng) 交 通 產(chǎn) 生 更 大 的 影 響 ， 進 而 提 高 路 網(wǎng) 運 行 的 利 用效 率 和 安 全 性 。高 速 公 路 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 按 照 功 能 劃 分 一 般 分 為 收 費 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 和 道 路 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 兩部 分 。 收 費 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 主 要 是 對 收 費 站 的 車 道 、 收 費 廣 場 、 收 費 亭 的 收 費 情 況 ， 對收 費 車 道 通 過 的 車 輛 類 型 、 收 費 員 的 操 作 過 程 以 及 收 費 過 程 中 的 突 發(fā) 事 件 和 特殊 事 件 進 行 觀 察 和 記 錄 ， 實 施 有 效 的 監(jiān) 督 。 道 路 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 主 要 是 對 高 速 公 路 干 線 、互 通 立 交 、 隧 道 等 高 速 公 路 重 點 路 段 進 行 監(jiān) 視 ， 掌 握 高 速 公 路 交 通 狀 況 ， 及 時發(fā) 現(xiàn) 交 通 阻 塞 路 段 、 違 章 車 輛 ， 及 時 給 予 引 導 ， 保 證 高 速 公 路 的 安 全 通 暢 。 2、 高 速 公 路 收 費 監(jiān) 控 系 統(tǒng)高 速 收 費 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 是 數(shù) 據(jù) 監(jiān) 控 、 圖 像 監(jiān) 控 和 聲 音 監(jiān) 控 三 部 分 組 成 的 一 個 有 機整 體 。 其 主 要 功 能 是 以 收 費 站 為 基 礎 ， 通 過 對 數(shù) 據(jù) 、 視 頻 、 音 頻 等 信 息 的 采 集 ，傳 送 到 監(jiān) 控 室 或 監(jiān) 控 分 中 心 進 行 處 理 和 分 析 ， 完 成 整 個 收 費 過 程 。數(shù) 據(jù) 監(jiān) 控 是 指 利 用 車 輛 檢 測 器 、 車 型 自 動 分 類 器 、 鍵 盤 、 讀 卡 機 等 外 部 設備 采 集 到 的 數(shù) 據(jù) 信 息 ， 對 收 費 過 程 進 行 控 制 ， 進 行 收 費 數(shù) 據(jù) 合 理 性 判 斷 、 記 錄 和統(tǒng) 計 工 作 ， 以 發(fā) 現(xiàn) 各 種 異 常 情 況 (例 如 沖 卡 車 輛 判 斷 、 非 法 卡 或 通 行 券 ， 人 工 判斷 車 型 是 否 有 誤 等 )， 并 進 行 相 關 的 處 理 工 作 (例 如 沖 卡 車 輛 拍 照 、 報 警 ， 特 種 車輛 錄 像 )， 它 是 最 有 效 、 使 用 最 廣 的 一 種 收 費 監(jiān) 控 方 式 。圖 像 監(jiān) 控 是 指 在 收 費 廣 場 、 收 費 車 道 和 收 費 亭 等 處 設 置 攝 像 頭 ， 采 集 視 頻 信 息 ， 監(jiān) 控 員 在 監(jiān) 控 室 通 過 監(jiān) 視 器 實 現(xiàn) 對 通 過 收 費 車 道 的 車 輛 、 收 費 人 員 的 操 作過 程 ， 包 括 通 行 券 (卡 )的 發(fā) 放 、 回 收 以 及 收 費 找 零 情 況 等 進 行 有 效 的 監(jiān) 督 ， 并 能人 工 或 自 動 啟 動 錄 像 設 備 記 錄 沖 卡 車 輛 和 其 他 異 常 情 況 。聲 音 監(jiān) 控 是 指 采 用 有 線 (或 無 線 )對 講 系 統(tǒng) ， 采 集 音 頻 信 息 ， 對 收 費 人 員 在 收費 過 程 中 使 用 文 明 用 語 等 情 況 的 監(jiān) 督 ， 并 監(jiān) 聽 車 道 內(nèi) 的 突 發(fā) 和 異 常 情 況 。3、 高 速 公 路 道 路 監(jiān) 控 系 統(tǒng)高 速 公 路 道 路 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 是 對 實 時 采 集 的 路 網(wǎng) 交 通 信 息 進 行 處 理 ， 根 據(jù) 各 路 段的 交 通 運 行 狀 況 分 析 計 算 ， 對 路 網(wǎng) 未 來 時 刻 交 通 情 況 進 行 預 測 ， 進 而 通 過 誘 導 控制 車 流 合 理 的 調(diào) 控 車 流 分 布 。 根 據(jù) 道 路 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 的 功 能 要 求 和 設 備 特 點 ， 系 統(tǒng)又 可 分 為 交 通 信 息 采 集 系 統(tǒng) 、 交 通 狀 態(tài) 分 析 系 統(tǒng) 、 交 通 控 制 系 統(tǒng) 等 。 四 川 交 通 職 業(yè) 技 術 學 院 論 文 （ 畢 業(yè) 設 計 ） 9 交 通 信 息 采 集 系 統(tǒng) 的 功 能 是 獲 取 交 通 信 息 原 始 數(shù) 據(jù) ， 通 過 車 輛 檢 測 器 、 檢測 線 圈 、 通 訊 設 備 等 形 成 的 交 通 信 息 采 集 網(wǎng) ， 獲 得 路 網(wǎng) 中 各 路 段 的 交 通 量 數(shù) 據(jù) ；通 過 在 重 要 地 段 的 攝 像 機 和 視 頻 傳 輸 設 備 獲 取 該 路 段 的 視 頻 實 時 數(shù) 據(jù) ； 通 過 氣象 信 息 采 集 系 統(tǒng) 采 集 各 個 路 段 的 能 見 度 、 溫 度 、 濕 度 、 風 向 、 風 速 、 雨 雪 等 氣 象條 件 。 在 這 些 信 息 中 ， 視 頻 數(shù) 據(jù) 可 在 計 算 機 或 大 屏 幕 上 顯 示 ， 并 根 據(jù) 需 要 對 視頻 數(shù) 據(jù) 進 行 抓 拍 記 錄 。交 通 狀 態(tài) 分 析 系 統(tǒng) 根 據(jù) 采 集 到 的 交 通 信 息 原 始 數(shù) 據(jù) ， 首 先 判 斷 是 否 為 交 通 事件 或 事 故 。 若 經(jīng) 過 視 頻 人 工 確 定 為 交 通 事 故 則 直 接 將 相 關 信 息 傳 遞 給 交 通 控 制 子系 統(tǒng) ； 若 不 是 交 通 事 故 ， 則 計 算 機 利 用 程 序 求 得 各 路 段 的 交 通 狀 態(tài) 參 數(shù) ， 并 利 用交 通 流 理 論 分 析 該 路 段 的 交 通 狀 態(tài) 。 交 通 控 制 系 統(tǒng) 根 據(jù) 交 通 狀 態(tài) 分 析 子 系 統(tǒng) 輸 出 的 交 通 狀 態(tài) 數(shù) 據(jù) ， 若 為 交 通 事故 ， 則 根 據(jù) 發(fā) 生 事 故 的 地 點 和 特 點 自 動 生 成 最 佳 緊 急 交 通 誘 導 控 制 方 案 并 發(fā) 送 給交 通 誘 導 子 系 統(tǒng) ； 若 不 是 交 通 事 故 ， 則 根 據(jù) 交 通 狀 態(tài) ， 氣 候 數(shù) 據(jù)