高速公路机电系统集成与维护一认识高速公路机电系统83课件

高速公路机电系统集成与维护一、认识高速公路机电系统

学时数：64（理论+实训）

学分：4

教学时间：2-17周（周一、周四）

作业：6次左右课时与考察方式

考核：平时60%（课堂考勤20%+课堂表现30%+作业10%）+期末考试40%

学习要求：

1、课堂认真听讲；2、课后认真复习；3、作业独立完成。主要介绍我国高速公路机电系统各个方面的技术知识，包括认识高速公路机电系统、高速公路通信系统集成与维护、高速公路收费系统集成与维护、高速公路监控系统集成与维护、高速公路供配电系统及照明系统集成与维护，高速公路隧道机电系统构成和维护，了解智慧高速公路行业前沿相关知识，多元培养技术工程师、系统工程师等。课程介绍课程介绍高速隧道仿真实训教学系统课程介绍高速公路收费系统实训装置课程介绍视频智能检测实训操作台认识高速公路机电系统课堂小问：说到高速公路，你会想到什么？高速公路定义：高速公路属于高等级公路。一般能适应120km/h或者更高的车速，路面有4条以上车道的宽度。中间设置分隔带，采用沥青混凝土或水泥混凝土高级路面，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。从定义可以看出，一般来讲，高速公路应符合下列4个条件：

只供汽车高速行驶；

设有多车道、中央分隔带，将往返交通完全隔开；

设有平面、立体交叉口；

全线封闭，出入口控制，只准汽车在规定的一些立体交叉口进出公路。认识高速公路机电系统高速公路分类：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；按其布局形式可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。认识高速公路机电系统课堂小问：高速公路是国道吗？认识高速公路机电系统并不是，两者不是一个概念。高速公路指“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”。而国道是指具有全国性政治、经济意义的主要干线公路，包括重要的国际公路，国防公路，连接首都与各省、自治区、直辖市首府的公路。中国交通部《公路工程技术标准》规定：公路按其在公路路网中的地位分为国道、省道、县道和乡道，并按技术等级分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路和四级公路。高速公路可以是国道、省道、县道，甚至是乡道。而国道也可以是高速公路、一级公路、二级公路、三级公路，甚至四级公路。但目前规定，国道一般需达到二级以上公路标准。而实际生活中，一般高速公路都为省道以上道路。认识高速公路机电系统高速公路特点：认识高速公路机电系统由于高速公路所具有的诸多特殊结构和设施，决定了高速公路的安全行车特点：速度快、通行能力高、运输效率高、安全舒适，不会发生正面碰撞，夜间行车前照灯的眩目影响大大降低，从而提高了汽车行驶的安全性，而且汽车能充分发挥其功能，达到持续、稳定地高速行进。高速公路行车虽然具有上述优点，但同时也存在以下问题：由于速度快，高速公路行车极易发生连续追尾事故；同时，在高速进出口、在车辆改换车道时，也易引起碰擦事故。另一方面，占地多、投资大。认识高速公路机电系统/video/BV1AK4y1K71a?t=734.6高速公路：它只是基建的一部分吗？怎样影响了中国经济的发展？发展高速公路的重要性：国内高速公路发展现状：

1988年，我国大陆实现高速公路零的突破；1999年，高速公路里程突破1万公里；2007年，达到5万公里；2013年，超过10万公里，跃居世界首位；2020年底，总里程增至16.1万公里，覆盖99%城区人口20万人以上的城市和地级行政中心……30多年来，我国高速公路实现了跨越式发展。特别是党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央带领全党全国各族人民加快建设交通强国，建成了全球规模最大的高速公路网，为百姓便捷出行、物流高效流通铺就了坦途，为经济社会发展夯实了基础。“还没有任何其他国家，能够在如此短的时间内，大规模提高其公路资产基数。”对中国高速公路发展成就，世界银行的一份报告这样评价。这份令人瞩目的傲人“成绩单”，充分彰显了中国共产党领导和中国特色社会主义制度的显著优势，充分体现了以人民为中心的发展思想。高速公路的快速发展，在提高我国公路网的整体技术水平、优化交通运输结构的同时，对推动沿线地区产业结构的调整、促进区域社会经济的平衡发展发挥了重要作用。

建设布局日趋完善，高速公路路网呈现出区域性特征；

公路货运量略微回落，但仍然占据主导；

通行费收入仍是最主要的收入来源，但目前行业面临一定的经营压力。认识高速公路机电系统国内高速公路发展趋势：未来高速公路里程继续保持增长态势。根据《国家公路网规划》显示，到2030年，还有2.6万公里国家高速公路待建，还有10万公里普通国省干线公路需要改造升级。根据2021年6月，发展改革委基础司、交通运输部综合规划司联合组织召开《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》编制工作起草小组会议，对《规划》文本进行修改完善。根据专家听证会发布消息“十四五”时期仍将以西部地区为重点，尤其是乡村振兴重点帮扶县，进一步加大项目、资金的支持力度，加快补齐发展短板，加快推进铁路规划建设，加快国家高速公路待贯通路段、普通国道低等级路段等建设，加密西部地区机场，大力实施川藏铁路、西部陆海新通道、出疆入藏等综合运输大通道建设。高速公路行业迎来信息化浪潮。

根据2021年10月，交通运输部印发《数字交通“十四五”发展规划》，提出到2025年，交通设施数字感知、信息网络广泛覆盖、运输服务便捷智能、行业治理在线协同、技术应用创新活跃、网络安全保障有力的数字交通体系深入推进，行业数字化、网络化、智能化水平显著提升，有力支撑交通运输行业高质量发展和交通强国建设；在智慧公路方面，提出完善公路感知网络，推进公路基础设施全要素、全周期数字化，发展车路协同和自动驾驶，深化高速公路不停车收费系统（ETC）应用，建设监测、调度、管控、应急、服务一体的智慧路网平台，推动公路建设施工及养护智能化，推进公路智慧服务区建设。同年11月，交通运输部印发《综合运输服务“十四五”发展规划》，提出加强大数据、云计算、人工智能、区块链、物联网等新技术的应用，加速交通基础设施网、运输服务网、能源网与信息网络融合发展，推进数据资源赋能运输服务发展。2022年1月，国务院印发《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》，提出加快智能技术深度推广应用，推动互联网、大数据、人工智能、区块链等新技术与交通行业深度融合，完善设施数字化感知系统，推动既有设施数字化改造升级，加强新建设施与感知网络同步规划建设等要求。而作为交通基础设施中的重要组成部分，高速公路智慧化发展前景良好。认识高速公路机电系统浙江省高速公路发展趋势：

浙江省交通运输厅印发了《浙江省公路发展“十四五”规划》。《规划》提出到2025年，浙江高速公路省际接口达到24个，10万人口城镇通达率达到90%，实现海岛县县通高速。

到2025年，公路总里程达到12.8万公里；智慧高速公路达到1000公里，高速公路特长、长隧道自动预警系统使用率达到50%；新建高速公路100%达到绿色公路要求，ETC用户数量达到1700万辆，客车ETC通行使用率达90％，货车ETC通行使用率达80％。

此外，浙江将推进区域、城乡公路交通统筹发展，通过促进浙西南区域协调发展，提升山区26县公路发展水平。比如，高速公路方面，将续建和开工建设约2600公里，建成约1100公里，增设和改造高速公路互通31个。到2025年，高速公路总里程超6000公里，高速公路六车道以上比例达到42%。省际接口达到24个，10万人口城镇通达率达到90%，实现海岛县县通高速。

浙江将推动5G、人工智能、物联网、大数据、北斗卫星定位、GIS、BIM等技术在公路行业的应用；促进公路实景化，完善行业治理信息网络；力争建成数字公路的“4张网”，即“图上一张数字网”“路上一张感知网”“云上一张智控网”“掌上一张应用网”的数字公路，实现四网一体协同运转。同时，构建智慧高速网络，推进高速公路智慧服务区建设。认识高速公路机电系统认识高速公路机电系统智能交通创新型人才培养，涉及交通运输、电子信息、载运工具、安全工程和经济管理等多个领域，交叉融合现代工程技术、经济学、社会学与心理学多个学科，是极具代表性的新工科。交通人才社会责任重大，品格塑造尤为重要。需要提升自身的专业技能，厚植爱国情怀。认识高速公路机电系统认识高速公路机电系统高速收费站认识高速公路机电系统高速公路主路认识高速公路机电系统高速公路隧道认识高速公路机电系统高速公路紧急救援认识高速公路机电系统高速公路服务区认识高速公路机电系统高速公路匝道认识高速公路机电系统小结：高速公路的组成高速公路的营运管理：

根据国情，我国采用“筹资建路一收费一还贷一再建路”的滚动模式发展高速公路。这样，高速公路营运管理具有明显的经营性质。
“收费”是高速公路的主要财政收入。

但是办理收费需要时间，必然产生行车延误，对“高速"造成一定的障碍。因此，避免和迅速排除交通堵塞，保持高速公路"高速畅通"和快速"收费"是高速公路有别于普通公路的一种特殊管理要求。
要发挥高速公路的优势，在管理上应要求三个"快"和"准"：获取交通信息要"快"和"准"；对交通事件反应要“快”和“准”；“收费”也要“快”和“准”。

对于线路长达数十或数百公里的高速公路，单凭人力是无法完成管理的，必须采用由先进的技术设备所组成的系统——交通机电系统（即高速公路机电系统，包括交通监控、收费、通信、照明、隧道和供配电系统）协助高素质的管理人员来完成。

因此，高速公路营运管理是一种现代化管理，具有以下特点：
（1）及时采集、处理各种数据，获取业务信息。（2）凭通信工具对数据进行近程和远程动态处理。（3）机电系统成为管理人员的重要工具。（4）高素质的管理人员是实现现代化管理的必要条件。
随着高速公路的发展，高速公路的营运管理显得愈加重要。高速公路营运管理工作要适应新形势的要求，必须加大科技含量，提高科技应用水平。作为高速公路的一个重要组成部分，高速公路机电系统与道路工程本身一样，对经济建设起着明显的促进作用。高速公路营运管理和机电系统的建设和应用，为今后高速公路的科学和规范管理提供了良好的保证，也为将来高速公路监控能力的提高、车辆防盗、事故灾难预防等提供了基础保证，同时也必将提高高速公路营运管理水平，有很高的社会效益和经济效益。认识高速公路机电系统高速公路机电系统的功效和必要性：

认识高速公路机电系统高速公路机电系统的功能和效果具体包括以下六个方面：
1.提高通行能力和交通运行效率
2.提高交通安全性
3.降低交通能耗和交通对环境的影响
4.提高运输生产力
5.提高旅行的舒适和方便程度
高速公路机电系统的功能和效果具体包括以下六个方面：

提高通行能力和交通运行效率

提高交通安全性

降低交通能耗和交通对环境的影响

提高运输生产力

提高旅行的舒适和方便程度

加快资金回收速度必要性：在高速公路中，交通流的特性都体现着高速度，而高速度的维持则离不开高速公路机电系统。没有高速公路机电系统，交通事故则不能及时被发现，高速公路中运行的交通量不能得到有效控制，高速公路中的运行状况也不能及时通报给用路者，从而使高速公路失去了高速的安全保障和舒适的行车环境。可见，高速公路机电系统是高速公路交通流特性正常表现的基本保障，是高速公路建设中不可或缺的组成部分。高速公路机电系统的组成：认识高速公路机电系统认识高速公路机电系统高速公路通信系统作为高速公路现代化管理的支撑系统，主要承担三方面的任务：（1）承担监控系统和收费系统的数据、语音、图像等各类信息系统的传输任务，使监控系统和收费系统正常运转。（2）承担高速公路内部各业务部门和管理部门的业务联系，如事故救援、道路设备设施的维修等。（3）承担高速公路内部的监控中心、收费中心、业务部门和管理部门与外界的联系，如与上级管理部门，与公安、消防、医院等的信息沟通，以及把高速公路实时交通信息通过有线或无线方式向社会公众发布等。认识高速公路机电系统用户对高速公路最基本的要求就是“安全”和“通畅”。高速公路监控系统对交通流量、交通环境两大对象进行监控，它是为解决“安全”和“通畅”而设置的复杂机电系统，具有监视监测和控制两大功能。

根据管辖路段不同的道路状况和交通需求，交通监控系统可分为主线控制、隧道控制、匝道控制和综合控制。
监控系统主要由信息采集子系统、监控中心及信息发布子系统三大部分组成。信息采集子系统包括车辆检测器、气象检测器、紧急电话和巡逻车。信息发布子系统包括交通标志、标线和信号等，是交通监控管理为用户服务的主要形式。监控中心是高速公路全线路监控系统的最高层，即控制中心，主要负责全线路范围内交通情况的监视和控制。认识高速公路机电系统高速公路有开放式和封闭式两种基本收费方式。开放式收费仅按车型一次性收费；封闭式收费按车型和行驶里程收通行费，收费系统识别进入高速公路的每一辆车的车型并判定其所属类别，确认其出口地址，按通行费收费率计算费额和收费。
收费系统的功能和作用主要包括：
（1）收费系统要具有相对公平的费率。如分车型收费，制定合理的收费标准。（2）收费必须尽量减少延误，提高收费车道的通行能力，不降低道路的服务水平。（3）收费系统应具有严密性，避免漏收和作弊行为。
（4）收费系统应尽可能减轻收费人员的劳动强度，保证收费的准确性，提高劳动效率；收费系统应具有一定的统计功能。
（5）收费系统应具有报警及自检功能。
收费系统的组成，广义地讲，包括收费政策、经济理论、管理机制和收费技术四个部分。其中，收费政策的内容包括，是否收费、为何收费、向谁收费等；经济理论包括，收费依据和收费标准等：管理机制包括，收费机构和收费方式等：收费技术包括，收费手段，如何收费等。

高速公路照明系统包括三部分：主车道照明、广场照明和隧道照明。


在运输繁忙和重要路段设置主线照明，改善夜间行车环境，减少事故发生；在立交和匝道连接点等事故多发点设置广场照明，能使中央电视台摄像机充分发挥夜间监视作用，收费广场普遍采用高杆照明，以保证收费车辆的安全交汇和排队。隧道照明在白天和夜间都是必需的，隧道内各区段的亮度分布需满足人的视觉适应特点，各区段的人工照明亮度需按照环境亮度进行调节；隧道还应设置断电和火灾时的应急照明系统。认识高速公路机电系统

供配电系统是高速公路机电系统必不可少的辅助系统，其作用是保证24h无间断供应电源，既能正常供电（包括变电和配电），又能紧急供电（配备柴油发电机组、铅酸蓄电池或UPS电源）。高速公路机电系统工作的最大特点是野外全天候的运行环境，除了承受日晒雨淋、严寒高温和潮湿多尘的侵扰外，还必须抵抗来自车辆、供电线路及其电子设备和雷击的电磁干扰，所以设备产品性能、系统集成和日常保养维护都必须考虑电磁兼容性问题，采取有效的预防措施。认识高速公路机电系统隧道机电系统一般包括隧道监控系统、隧道通风照明系统、隧道供配电系统及隧