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摘要:隨著高速公路建設項目數量的增加，高速公路建設中的機電工程在運營中發揮著非常關鍵的作用，是保障高速公路經濟效益和社會效益的重要基礎設施。本文論述了在高速公路機電工程如何運用最新的機電技術，并給出不同方案的對比，提升高速公路機電工程設計水平。
關鍵詞:高速公路;機電工程;方案設計
0前言
高速公路機電工程設計應該以安全、高效、節能、智能為主題，降低機電設施的運行能耗，提高運營效率，提升高速公路管理水平。機電系統設計主要包含監控設施(包括隧道監控系統)、收費設施、隧道照明設施、供配電設施、通風設施和消防設施等。本文從隧道照明、隧道路面安全、服務區車位提示和交通環境智能感知及預警誘導系統幾個應用方面闡述機電工程設計思路，著力化解當下高速公路的運營痛點，使得資源配置最優化，以指導高速公路機電工程的建設。
1隧道照明方案及設備的選擇
1)隧道照明:根據《公路隧道照明設計細則》(JTG/TD70/2－01—2014)，隧道內的照明根據各區段在不同環境下的亮度要求及交通量進行控制。由于隧道照明不分晝夜，電光照明消耗費用較高，因此，必須科學地設計隧道照明系統，同時考慮環保節能，宜采用發光效率高、輸出熱量低的LED燈作為基礎和增強照明的主要光源。2)隧道洞口引導照明:建議采用高10～12m的熱鍍鋅、噴塑鋼制燈桿及LED燈具光源。3)隧道景觀照明:一般在特長隧道中由于景觀單調重復，容易造成視覺疲勞，增加駕駛人員的疲勞感，為避免此安全隱患，可以間隔幾公里設置特殊燈光帶，以提供不同的視覺場景。1)方案1:隧道景觀照明與功能照明方案進行組合，隧道頂部設置LED變色模式洗墻燈和LED點狀燈及控制系統。2)方案2:融入當地文化故事，以LED屏、3D投影、裸眼3D視頻和音效相結合進行表現，形成聲光電一體的、體驗感舒適的景色。
2隧道路面安全智能燈系統
目前國內隧道照明一般安裝在道路側壁和隧道頂部，亮光照射到路面的亮度有不同程度的減弱，道路的分道線和兩側的路肩標識容易顯得模糊，路況不明了，給隧道行車帶來困擾。在夜晚或雨霧天氣等低照明度的環境下，對隧道交通的照明及指引功能有著更大的挑戰，因此，有必要在隧道中設置路面的引導燈系統。
2．1隧道路面安全智能燈系統構成
采用革命性的電感能源傳送(IPT)，配備高強度智能的LED標識燈，組合成一套具有控制、導引、圖示、警示、應急等功能的道路指示標準。
2．2路面安全智能燈系統與傳統LED隧道頂燈對比
根據《公路隧道照明設計細則》(JTGTD70/2－01—2014)第9．3．5條:①長度≤500m且設有發光誘導設施和定向反光輪廓標的的高速公路及一級公路隧道，夜間可關閉全部燈具;②長度≤1000m且設有定向反光輪廓標的二級公路隧道，夜間可關閉全部燈具。
3高速公路服務區剩余車位提示系統
隨著高速公路通車里程的不斷延伸、客流量的不斷增大，國內汽車保有量不斷增加，每逢節假日，高速公路服務區中汽車與停車位之間的矛盾就會突顯出，需要著力解決的高速公路服務區的車位供給和車輛停放的矛盾。
3．1服務區剩余車位提示系統智能管理的功能
1)車輛誘導管理。發生擁堵時，提前導流車輛(甚至可以描述為預警導流):通過車輛導流，可以縮短車主不必要的排隊時間;通過車輛導流，可以平衡各個相連服務區的服務資源;通過車輛導流，避免由于服務區的擁擠而造成的高速公路擁堵。2)車輛大數據管理。通過視頻車位管理實現服務區車位大數據的收集，通過分析數據，建立車位數據庫，獲取服務區車位資源，可以用于充電、汽修、餐飲住宿等后市場的服務，也可給高速公路服務區管理人員提供增建、擴建的數據依據，從而科學的對服務區停車場進行安全管控。3)信息管理。通過停車誘導屏對車輛進行停車車位、路線誘導及廣告信息，增加信息的及時傳達。3．2剩余車位系統建設方案
3．3剩余車位系統配套設施
1)每個服務區新增1臺數據采集服務器對剩余車位數據、客流數據進行統計分析，將檢測數據推送至路公司管理平臺。2)每個服務區新增1臺工作站及相應的操作臺，對剩余車位系統進行管理。3)在每個服務區每側入口減速車道前各新增1套懸臂式可變情報板用于剩余車位信息。
4交通環境智能感知及預警誘導系統
4．1交通環境智能感知及預警誘導系統功能
1)道路輪廓強化及誘導功能。具有道路輪廓強化、行車主動誘導、防追尾警示等功能，系統根據現場的能見度和雨雪等氣象條件，至少可以分為四個等級，根據預先設置的閾值，自動切換工作模式，以便在極端天氣下引導車輛安全行駛。2)彎道輔助功能。在長下坡、大S彎等危險路段，智能誘導裝置具備左黃右紅或左紅右黃功能，使道路輪廓和彎道轉向能夠更加清晰和直觀，提高駕駛安全性。3)氣象及交通數據采集功能。系統能實現對路段能見度、大氣溫度、濕度、氣壓、風向、風速、區域照度和降雨降雪狀況的采集，還能對路段交通流量和交通實景圖像進行采集。4)智能誘導裝置(智能霧燈)通信功能。智能誘導裝置(智能霧燈)可采用無線通信技術，霧燈間具有無線通信功能，且通信具有容錯能力和抗損毀功能，當連續80m范圍內有智能誘導燈損毀時，不影響其他智能誘導裝置(智能霧燈)的控制和使用。5)遠程平臺/自動化管控功能。系統具有遠程控制系統與外場設備間的無線通信功能，自動和手動雙模式組合功能，具有獨立遠程管理平臺和植入第三方平臺/系統的功能，可通過手機APP對設備進行遠程控制及基本模式設置。
4．2設備構成
交通環境智能感知及預警誘導系統由智能誘導前端設備、傳輸系統和管理平臺(平臺軟件)三大部分組成。其中智能誘導前端設備又包括智能誘導裝置(智能霧燈)、能見度檢測器、氣象環境檢測器、交通數據傳感器、網絡高清攝像機、本地控制主機等部分。
5結論
高速公路的運營安全和節能是我國交通工程的重點關注項，而創新設計理念是保證交通安全、經濟和節約的重要途徑。我國有大量的高速公路，伴隨交通量的劇增和技術的更新，機電系統設計在高速公路中的應用也逐漸增多。研究各種新技術，為提高高速公路機電系統的應用、實現交通運輸業的可持續發展奠定基礎。
參考文獻:
［1］姜建康．高速公路機電工程聯合設計研究［J］．交通世界，2017，24(34):182－183．
［2］宿增強，韋衛．交通機電工程設計模式創新探討［J］．中國交通信息化，2018，20(8):19－20.
作者:曹宏敏 單位:四川省公路規劃勘察設計研究院有限公司