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四 川 交 通 职 业 技 术 学 院 论 文 （ 毕 业 设 计 ）四 川 交 通 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 （ 论 文 、 解 决 方 案 ） 题 目 :典 型 高 速 公 路 机 电 系 统 分 析专 业 : 交 通 安 全 与 智 能 控 制学 生 : 郑 茗 心学 号 : 20124074指 导 老 师 : 何 涛 日 期 ： 2014 年 11 月 16 日 四 川 交 通 职 业 技 术 学 院 论 文 （ 毕 业 设 计 ）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 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 四 川 交 通 职 业 技 术 学 院 论 文 （ 毕 业 设 计 ）目 录第 一 章 引 言 . 1第 二 章 高 速 公 里 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 . 2 1.2 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 . 72.4 联 网 监 控 的 技 术 特 点 . 92.5 电 力 监 控 .11三 、 高 速 公 路 收 费 系 统 .11 3.1 半 自 动 收 费 .113.2 全 自 动 收 费 . 12四 、 高 速 公 路 供 配 电 系 统 . 134.1 负 荷 分 类 及 供 电 方 案 . 134.2 配 电 方 案 . 144.3 隧 道 供 配 电 系 统 . 154.4 不 间 断 供 电 系 统 . 15第 三 章 高 速 公 路 收 费 系 统 的 应 用 . 16一 系 统 功 能 . 161.1 收 费 作 业 流 程 的 控 制 . 16 1.2 收 费 信 息 采 集 和 处 理 . 161.3 收 费 数 据 处 理 . 18 四 川 交 通 职 业 技 术 学 院 论 文 （ 毕 业 设 计 ）1.4 数 据 信 息 的 管 理 . 20二 系 统 组 成 . 20三 主 要 设 备 . 213.1 主 要 车 道 设 备 . 213.2 控制柜.213.3 局 域 网 . 22四 系 统 功 能 . 234.1 系 统 功 能 . 23 第 四 章 高 速 公 路 机 电 系 统 发 展 趋 势 . 25一 高 速 公 路 信 息 化 与 智 能 化 应 用 系 统 . 251.1 高 速 公 路 综 合 管 理 系 统 . 251.2 高 速 公 路 智 能 收 费 系 统 . 251.3 高 速 公 路 公 众 信 息 服 务 系 统 . 251.4 高 速 公 路 联 动 紧 急 救 援 系 统 . 261.5 高 速 公 路 智 能 化 养 护 系 统 . 261.6 高 速 公 路 智 能 化 路 产 管 理 系 统 . 26结 论 . 27致 谢 . 28 参 考 文 献 . 29 四 川 交 通 职 业 技 术 学 院 论 文 （ 毕 业 设 计 ） 1 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 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 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 信 、 照 明 、 供 配 电 和 隧 道 安 全 运 行 保 障 等 子 系 统 构 成 。 各 子 系 统 之 间 与 系 统 内部 由 通 信 网 联 系 。 四 川 交 通 职 业 技 术 学 院 论 文 （ 毕 业 设 计 ） 2 第 二 章 高 速 公 里 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 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 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 , 四 川 交 通 职 业 技 术 学 院 论 文 （ 毕 业 设 计 ） 3 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 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 。 pcm 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 。c)第 三 通 信 层 : 用 户 网 它 是 路 段 内 各 通 信 站 与 该 站 服 务 范 围 内 各 类 用 户 之 间 的通 信 , 属 站 内 通 信 。 其 特 点 是 通 信 业 务 量 大 , 通 信 距 离 短 , 实 时 性 强 。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 四 川 交 通 职 业 技 术 学 院 论 文 （ 毕 业 设 计 ） 4 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 内 部进 行 交 通 管 理 和 调 度 指 挥 服 务 , 指 令 电 话 调 度 台 对 分 机 具 有 选 呼 、 组 呼 、 全 呼 等功 能 , 它 包 括 有 线 指 令 电 话 和 无 线 指 令 电 话 ; d) 紧 急 电 话 是 高 速 公 路 内 部 专 用的 安 全 报 警 电 话 , 它 为 高 速 公 路 使 用 者 提 供 紧 急 呼 救 求 援 的 通 信 手 段 ; e) 数 据 传输 包 括 收 费 系 统 内 部 的 收 费 车 道 收 费 站 收 费 ( 分 ) 中 心 三 级 计 算 机 数 据 通信 网 络 和 监 控 系 统 内 部 的 外 场 监 控 设 备 监 控 (分 ) 中 心 之 间 的 二 级 计 算 机 数 据 通 信 网 络 , 通 信 系 统 为 上 述 计 算 机 通 信 网 络 提 供 传 输 信 道 ; f) 图 像 传 输 包 括 cctv交 通 监 控 图 像 及 会 议 电 视 图 像 传 输 , 通 信 系 统 为 各 类 图 像 信 息 提 供 传 输 信 道 。二 高 速 公 路 监 控 系 统2.1 监 控 系 统 应 用 目 的高 速 公 路 与 一 般 公 路 相 比 ， 具 有 线 型 好 、 设 计 标 准 高 、 交 通 流 量 大 、 行 车 速度 快 等 特 点 ， 但 如 不 采 用 先 进 的 监 控 管 理 措 施 ， 在 交 通 量 大 、 气 候 恶 劣 的 情 况 下 ，极 易 发 生 交 通 事 故 和 交 通 阻 塞 。高 速 公 路 监 控 系 统 是 通 过 沿 线 的 外 场 设 施 (各 类 检 测 、 显 示 等 装 置 )及 时 、 准 确 、 完 整 地 收 集 并 预 告 前 方 道 路 的 各 类 信 息 ， 如 交 通 量 、 事 故 、 路 况 等 ， 道 路 使用 者 通 过 监 控 中 心 的 监 视 (显 示 )设 备 直 观 地 了 解 交 通 运 行 状 况 。 在 发 生 交 通 异 常时 ， 能 即 使 确 定 事 故 或 手 阻 区 域 ， 并 实 时 发 布 相 应 的 诱 导 和 救 援 信 息 。由 于 种 种 气 候 问 题 如 大 雾 、 暴 雪 、 暴 雨 等 低 能 见 度 的 恶 劣 天 气 造 成 了 高 速 公路 发 生 严 重 堵 车 、 关 闭 、 车 辆 事 故 、 甚 至 是 连 环 相 撞 等 重 大 交 通 事 故 。 加 之 目 前高 速 公 路 的 配 套 设 施 还 存 在 不 完 善 的 问 题 ， 以 及 驾 驶 员 的 对 交 通 法 规 不 足 等 多 方面 原 因 ， 使 得 高 速 公 路 的 管 理 难 度 越 来 越 大 。为 了 提 高 高 速 公 路 的 管 理 和 服 务 水 平 ， 目 前 各 高 速 公 路 都 在 实 施 或 即 将 实 施全 程 监 控 。 高 速 公 路 全 程 监 控 正 日 益 成 为 高 速 公 路 日 常 运 营 管 理 的 一 个 重 要 手段 ， 发 挥 着 越 来 越 重 要 的 作 用 。 闭 路 电 视 监 控 是 高 速 公 路 全 程 监 控 的 重 要 组 成 部 四 川 交 通 职 业 技 术 学 院 论 文 （ 毕 业 设 计 ） 5 分 ， 可 供 监 控 人 员 直 观 了 解 道 路 交 通 状 况 ， 同 时 也 可 增 加 自 动 检 测 设 备 ， 及 时发 现 交 通 事 件 或 异 常 隋 况 ， 还 可 通 过 录 像 回 放 对 事 件 发 生 过 程 进 行 了 解 和 调 查 ，为 及 时 发 现 和 处 理 交 通 事 故 、 避 免 二 次 事 故 、 保 障 交 通 畅 通 、 减 少 财 产 损 失 、 提高 服 务 水 平 提 供 了 有 力 支 持 。 因 此 闭 路 电 视 监 控 系 统 的 重 要 性 不 言 而 喻 。高 速 公 路 的 重 大 车 祸 事 故 抢 险 救 援 与 普 通 公 路 差 别 较 大 ， 一 旦 事 故 出 现 ， 就存 在 伤 亡 严 重 、 救 火 迫 切 以 及 快 速 清 理 现 场 和 救 出 伤 者 的 应 急 反 应 能 力 。 而 且还 需 要 与 高 速 交 警 、 消 防 部 门 、 医 疗 卫 生 部 门 等 多 个 部 门 的 联 动 救 援 。 因 此 ， 实现 高 速 公 路 运 行 监 控 的 可 视 化 、 网 络 化 、 系 统 化 、 智 能 化 ， 是 提 高 高 速 公 路 管理 水 平 的 重 要 举 措 ， 每 一 个 环 节 都 不 可 缺 少 。如 今 ， 越 来 越 多 的 “ 非 现 场 执 法 ” 被 运 用 到 各 种 交 通 事 故 中 。 交 警 不 需 要 到 现 场 ， 借 助 高 科 技 ， 不 仅 处 罚 准 确 、 透 明 ， 而 且 “ 认 事 不 认 人 ” 的 阳 光 违 法 追 究原 则 也 在 改 变 一 些 驾 驶 人 的 观 念 。 面 对 铁 证 如 山 的 “ 电 子 罚 单 ” ， 一 些 过 去 习 惯于 通 过 关 系 摆 平 的 人 ， 也 只 能 乖 乖 认 罚 。 3G、 高 清 、 网 络 备 受 青 睐近 年 来 高 速 公 路 路 网 不 断 完 善 ， 高 速 公 路 的 管 理 将 由 “ 线 状 ” 变 为 “ 面 状 ” ，高 速 公 路 传 统 视 频 监 视 点 对 点 模 拟 传 输 方 式 虽 然 直 观 、 图 像 质 量 清 晰 ， 随 着 路网 完 善 ， 视 频 图 像 的 不 断 增 加 ， 点 对 点 模 拟 方 式 显 然 不 适 应 现 阶 段 或 将 来 对 视 频图 像 的 管 理 和 利 用 ， 难 以 发 挥 视 频 监 控 系 统 的 综 合 管 理 作 用 。 随 着 IP 网 络 逐 渐走 向 宽 带 化 和 相 关 设 备 价 格 的 不 断 下 降 ， 区 别 于 占 用 专 门 光 纤 传 输 点 到 点 之 间 模拟 视 频 图 像 的 纯 IP 架 构 下 的 高 速 公 路 视 频 监 控 系 统 将 极 大 的 提 高 高 速 公 路 视 频监 控 水 平 ， 以 实 现 随 机 、 开 放 、 智 能 化 的 远 程 视 频 图 像 监 视 。 目 前 高 速 公 路 全 程 监 控 的 主 要 构 成 方 式 是 采 用 标 准 的 摄 像 机 作 为 前 端 设 备 ，其 最 大 图 像 分 辨 率 可 达 到 D1 标 准 。 信 号 传 输 采 用 视 频 光 端 机 ， 为 了 节 省 光 缆 纤芯 ， 一 般 采 用 节 点 式 光 端 机 。 由 于 标 准 摄 像 机 的 分 辨 率 低 ， 难 以 兼 顾 场 景 监 控 和细 节 监 控 。 而 当 发 生 交 通 事 故 时 ， 由 于 显 示 细 节 少 ， 在 监 视 画 面 上 只 能 粗 略 判断 事 故 情 况 。而 高 清 摄 像 机 的 图 像 分 辨 率 高 ， 可 从 100 万 像 素 到 500 万 像 素 ， 分 辨 率 动 态可 变 。 高 清 摄 像 机 在 高 速 公 路 上 的 应 用 是 一 个 完 全 IP 数 字 高 清 视 频 监 控 系 统 ，采 用 分 布 存 储 集 中 管 理 方 案 ， 主 要 特 点 为 全 数 字 、 全 IP 寻 址 、 分 布 式 存 储 架 构 、可 变 图 像 监 控 。 采 用 高 清 IP 摄 像 机 (100 万 像 素 以 上 )， 保 障 了 监 控 系 统 中 有 效 画面 具 有 足 够 清 晰 的 结 果 ， 有 助 于 判 断 事 件 情 况 ， 及 时 处 理 。 四 川 交 通 职 业 技 术 学 院 论 文 （ 毕 业 设 计 ） 6 在 整 个 高 速 公 路 联 网 体 系 中 ， 身 处 任 何 地 点 的 人 员 ， 也 可 以 通 过 3G 终 端 参 与 到视 频 会 议 中 ;工 作 人 员 还 可 以 将 3G 终 端 所 拍 摄 到 的 现 场 实 时 声 音 和 图 像 ， 发 送到 分 指 挥 中 心 或 是 总 指 挥 中 心 。 由 于 3G 视 频 终 端 是 通 过 相 对 性 价 比 更 高 的 3G 公网 来 传 送 音 视 频 信 号 ， 因 此 可 以 低 成 本 实 现 对 公 路 的 机 动 无 盲 点 巡 检 。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 影 响的 范 围 越 来 越 广 ， 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 主 要 包 括 数 据 和 视 频 两 部 分 。 到 现 在 为 止 ， 全 国 多 个 省 已 建 立 了 联 网 监 控 中心 ， 基 本 实 现 了 监 控 系 统 联 网 。2.2 使 用 监 控 系 统 的 业 务 机 构 1.监 控 中 心监 控 中 心 主 要 有 地 图 板 、 计 算 机 系 统 、 紧 急 电 话 中 心 、 CCTV 控 制 中 心 等 设备 。 地 图 板 的 作 用 在 于 可 全 面 直 观 地 显 示 道 路 全 况 ， 并 可 动 态 地 显 示 设 备 运 行 状况 。 地 图 板 设 在 控 制 中 心 内 ， 由 显 示 板 和 驱 动 器 构 成 。 地 图 板 的 尺 寸 为142.5m， 为 全 国 高 速 公 路 监 控 系 统 中 地 图 板 之 最 。 地 图 板 的 控 制 是 通 过 以微 计 算 机 为 基 础 的 控 制 器 来 完 成 的 ， 控 制 器 与 监 控 中 心 计 算 机 系 统 中 的 通 信 单 元进 行 通 信 ， 并 对 信 息 进 行 实 时 修 改 。2 计 算 机 系 统计 算 机 系 统 紧 急 电 话 系 统 和 CCTV 控 制 中 心 均 安 放 在 一 个 大 型 操 作 台 上 。 计 算 机 系 统 由 主 计 算 机 、 交 通 控 制 计 算 机 、 彩 色 图 型 计 算 机 等 组 成 ， 此 系 统 的 主要 功 能 为 ：1 收 集 车 辆 检 测 数 据 、 交 通 流 、 占 有 率 、 气 象 状 况 、 CCTV 图 像 等 。2 分 析 以 上 数 据 并 可 通 过 CCTV 确 认 ， 向 CMS、 CWS 发 出 命 令 ， 以 完 成 实 时 控制 。3 在 地 图 板 上 显 示 道 路 与 外 场 设 备 的 状 态 、 检 测 参 数 等 。4 在 大 屏 幕 投 影 仪 上 动 态 显 示 高 速 公 路 的 曲 线 、 运 行 状 况 等 。5 将 公 路 上 发 生 事 故 的 时 间 、 地 点 ， 损 坏 、 处 理 方 式 等 记 录 下 来 。6 数 据 查 询 和 统 计 报 表 ， 包 括 交 通 报 告 、 事 故 与 事 件 的 报 告 、 控 制 命 令 的 报 告 、 四 川 交 通 职 业 技 术 学 院 论 文 （ 毕 业 设 计 ） 7 所 有 设 备 工 作 状 况 的 报 告 。7 对 系 统 的 软 、 硬 件 、 外 设 自 检 ， 若 有 故 障 发 生 ， 将 报 警 并 采 取 措 施 排 障 。8 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 。2.3 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 。1、 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 。 2、 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 。3、 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