傅嘉彬
广东新粤交通投资有限公司 广东省广州市 510000
摘要：当前我国高速公路建设里程不断增加，交通阻塞及安全事故发生频次相应增多，降低行车司机驾驶舒适度、安全性及舒适度，影响高速公路使用质量，这要求引入高速公路监控系统，其针对路况进行实时监控，并将相关信息上传至主管部门，用于后期数据分析、现场事故处理以及疏通交通阻塞等，因此加强高速公路监控系统及相关设备的研究意义重大。本文重点阐述高速公路监控系统优点、管理要求及设计原则，然后重点解析高速公路监控系统及相关设备。
关键词：高速公路；监控系统；设备；交通阻塞；安全事故
一、高速公路监控系统优点及管理要求
1.1高速公路监控系统优点
首先大幅度减少高速公路周期性拥挤的负面影响，通常高速公路常发性拥挤根本原因可归纳为运行因素以及几何因素，其中运行因素包括交通需求超过容量、非限制的入口匝道、出口匝道排队以及收费站收费等。而几何因素则体现为道路几何缺陷，诸如车道减少、交织路段少以及标志短缺等，这些情况均会显著减少高速公路通行能力，进而引发拥挤情况。其次尽量降低高速公路非周期性拥挤相关影响，高速公路偶发性问题具体包括紧急事件、交通事故以及恶劣天气条件，这些偶发性问题会大幅度降低交通流量，进而引发高速公路交通拥挤问题。再次提升高速公路运行安全，提供各种驾驶所需信息，充分利用各种设施，降低驾驶者脑力及体力紧张度，比如道路设施、天气状况。交通状况以及沿线交通阻塞拥挤程度。接下来为高速公路上遇困难使用者提供一定帮助，针对故障车辆提供相应的维修服务，假使出现事故后，要求提供消防、环保、车辆牵引起吊以及供应燃油料等服务。最后尽可能降低交通事故对于环境及人类产生的负面影响，如果事故发生，要求在最短时间内开展事故排除及救援等工作，进而将事故影响及危害降至最低水平。
1.2监控系统管理要求
一般来说，监控系统设置阶段要求全面考察高速公路网的具体现状问题，然后根据高速公路现状重点设计监控系统管理体系的总体设计框架。然后对于各个级别实施合理分类，尤其针对路段分中心、省监和监控管理所等，假使上述路段出现一个隧道或连续多个隧道时，要求重点依据当地高速公路具体情况设置相应的隧道管理站，附近监控管理中心应委派专门人员在管理站实施轮班值守，认真做好后期维护工作等。但针对部分道路车流量少，并且高速路段不存在大桥、隧道及严重雾区，不需就近设置监控管理站，其实际管控可由周边分管监控中心直接完成。同时个别部门缺少监控管理相关理念，难以有效掌握监控系统管理体制具体内容，这样便会明显阻碍我国高速公路实现多功能发展，因此对于当前我国监控系统管理体制现状问题来说，，要求不仅重点监控系统片源及数据采集工作，并且逐步提升监控系统的作用、运营管理情况和指挥调度等诸多方面管理质量，并非单纯提出管理概念及思路，而是纳入具体管理活动中，这样才可进一步完善监控管理系统的管理体制。
二、监控系统设计原则
2.1监控系统整体设计原则
实际高速公路建设阶段要求重点坚持监控系统的各项设计原则，具体如下所示。首先根据整体使用需求确定监控系统中心位置，再根据层次不同原则逐层确定再具体建立。其次针对路段分中心来说，其监控系统设计原则要求满足现场具体情况，尽可能达到一条路一个分中心要求。最后新建路段中心设计原则具体要求与邻近路段分中心监控系统尽可能采用合并使用即使相邻两条道路归属为不同投资主体，并且新建路段较为偏远，其高速路段具有雾区、桥梁、山川和车流量大等情况时，应根据具体情况设置相应的管理站，这些管理站尽可能靠近邻近服务区或高速公路养护机构。特别部分隧道群或者长隧道均应设置管理站，然后采用专人轮流值班方式，重点做好后期维护工作。
2.2高速公路监控系统外场设备布设原则
首先确保外场设备布设的系统性，基于整体交通量大幅度增长，要求依据路网总体设计规划对于各个监控设施进行完善，确保其具有一定的信息采集、分析处理依据信息提供功能，进而对于交通流、交通干扰以及交通环境变化情况进行全面掌控，因此设备布设过程中重点考虑具体布设位置，确保一个设备可和其他设备构建局部小系统。
其次提升外场设备布设协调性，实际监控系统外场设备布设过程中，重点该设备与其它系统关系，尽量确保各个系统设备之间实现功能协调及补充，具体布设过程中避免出现重复及浪费情况。监控设施布设阶段应当与当地管理及救助体系结合使用，监控设施设计应当满足路网规划以及交通工程总体设计要求。
接下来确保外场设备布设一致性，基于当前路段大多采用分期建设方式，外场设备及监控中心的通讯接口均应采用一致的技术要求，这样能够保证数据通讯协议及数据传输格式相同，各种软硬件系统兼容。同时监控设备应当与固定标志标线、护栏及其它安全设施颜色和标志相互统一，防止出现互相矛盾及彼此干扰情况。
最为加强外场设备布设的可扩充性，加强当前我国交通量大幅度增加，监控系统规模随着增多，要求预留预埋尽量考虑后续扩充的需要，便于基于交通量大幅度增长，系统的规模随之扩充，这样才可不断提高系统整体性能指标，实现“一次设计，分期实施”。
三、高速公路监控系统及相关设备
3.1高速公路监控系统及相关设备类型
3.1.1信息采集系统
一般来说，信息采集系统能够实现实时采集各个路段、匝道口以及收费口的各种交通参数和其他类型参数，然后利用信息传输系统将上述数据及视频图像进行定期上传至控制中心和总中心。同时信息采集系统具体包括车辆检测装置、道路气象检测装置、闭路电视系统、紧急电话以及巡逻车。
首先为车辆检测装置，该装置主要安装在高速公路主线和入口匝道，其能够有效测量车辆通过数目及时间，确定某一时间段内各处交通参数和实际堵塞程度，进而为制定具体控制方案提供参数支撑，当前使用频次较高的车辆检测器具体包括环形线圈检测器、磁性检测器以及超声波检测器等，尤其针对重要路段可使用环形检测器以及超声波检测器进行相互配合，这样能有效提升信息采集系统完善程度，并且大量、高准确性交通参数能够保证控制中心在较短时间内制定合理控制方案。
其次为道路气象检测装置，该装置能够收集公路沿线降雪、降雨、冻结及雾等各类气象数据，并将这些数据上传至监控中心，经过大数据分析提升高速公路使用安全性及舒适度，一般来说，道路气象检测装置大体包括能见度检测器、冰冻检测器及积雪检测器。其中能见度检测器具体包括透射型及散射型，具体类型视公路实际情况进行选择。冰冻检测器重点监测高速公路路面是否出现结冰情况，并将路面冰冻信息及时反馈至驾驶员，确保这些人员雨、雪天气行车安全性。积雪检测器主要采用超声波确定路面积雪深度，其可和遥测计联合使用实现遥控自动监测功能。
再次为闭路电视系统，闭路电视系统作为监控系统信息采集关键组成单元，其主要设置在高速公路特殊性路段以及事故频发区域，用于全面监视上述区段实际交通状况，假使发生车辆故障或交通事故问题，能够及时上述事故现场图像，进而为控制中心快速反应提供必要支撑，在较短时间内实现协调管理及事故处理，而电视系统具体包括摄像机、摄像机辅助设备、监视器、外围设备以及通信设备。电视监视系统由摄像部分、传送部分、接收部分和控制部分组成。基本信息流程为摄像部分对被摄体进行摄像，通过传输媒介得以显示，这时被摄体在监视器上原样显示。控制部分对整体进行控制，让被摄体效果达到最佳状态，如果要对被摄体进行重放、记录或加工，可增设视频信号的记录、重放和图像处理加工等部分。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
接下来为紧急电话系统，通常高速公路紧急电话系统主要在高速公路事故或其他意外事件发生时，能够向高速公路监控中心进行报警求援，其作为高速公路安全及畅通的关键保障条件。紧急电话系统具体包括紧急电话控制中心、路边紧急电话以及沿线光缆及标志。
最后为巡逻车，巡逻车主要在高速公路进行实时运行，不仅能够收集道路交通信息，还可帮助各种求助者，其可与监控中心保持实施联系，作为整体监控系统重要性辅助措施，1个监控分中心基本配置巡逻车数量多于1辆。
3.1.2通信传输系统
该系统重点应用在交通数据、气象数据、电视信号、道路信息板以及摄像机控制等各类信号传输，并且应用较多的传输媒介具体包括电缆以及光缆。其中电缆传输系统作为传统高等级公路使用频次较高的信息传输方式同轴电缆传递短距离范围内的高频信号，如果利用双绞电缆能够有效降低长轴电缆使用阶段噪音，价格和高质量同轴电缆基本相同，其噪音容限特性满足当前直接视频传输要求，所以我国高等级公路基本使用双绞电缆传输各种交通信息、指令。一般来说，光缆数字传输系统具体包括光发射端机、光接收端机、光中继器、远供电源、光缆以及其他无源器件。该系统主要用光波作为载频，并将光导纤维作为传输媒介实现通信传输，这种系统特点在于传输频带宽，通信容量大，实际信息数据传输损耗低，并且抗干扰能力强，线径小重量轻，具体使用寿命长，尤其整体系统保密性较好，不会出现串话或遭窃听等情况。因此光缆传输系统在当前高速公路建设中应用较多。
3.1.3中央控制设施系统
中央控制设施系统作为监控系统关键性组成单元，其具体包括前置机、中心处理计算机、通信控制器、大屏幕显示系统以及综合主控台，该系统具体功能具体包括下列三个方面。
首先利用中心计算机针对外场终端设备提供的不同类型数据实现实时统计、处理以及分析，并可依据实际情况进行具体显示、打印及记录等各种功能。根据具体数据分析结果实现事件判断，制定具体控制方案，再由控制台编制相应指令，对于道路信息板实施有效，提升事件处理速度。
其次利用闭路电视摄像机对于公路沿线实际交通流状况实施实时监控，并对于管辖区域相关设备、人员及单位实施通信联络，进而达到交通事故监视、记录和报警等多项功能。
最后中央控制设施系统还能够针对沿线电力系统发电、配电以及照明等诸多方面实现有效控制以及调度，并能够对于系统内部各个设备实际工作状态进行全面监控。
3.1.4监控输出系统
该系统主要为高速公路使用者提供阻塞信息，具体包括阻塞地、长度、入口封闭或收费口开放数限制、主线及出口的禁止通行等各种信息，进而对于各个地点具体行使时间实施有效指挥调度，进而达到针对各个匝道、主线的交通信号灯、可变标志进行全面精细化控制，进而在较短时间内去除交通事故对于交通产生的各种不利影响，并可在较短时间内调度各类事故勘察车、拯救车、巡逻车、救护车、消防车以及工程车，完成相关设施、人员以及机构综合管理工作。
针对监控输出系统来说，首先要求安装可变情报板，其能为高速公路司机提供各种高速公路相关信息，进而确保高速公路使用安全性。其次安装可变限速标志，其可依据高速公路具体情况为司机提供相应的行车速度，这样不仅可明显降低追尾碰撞频次，还可进一步保持交通流畅程度。最后为路侧广播系统，如果交通量过大或能见度较低时，并且较短时间内难以使用路旁或架空标志为司机传递上述信息时，便可根据路侧广播系统为司机及时提供相关信息，其能够有效填补商业无线电广播应用缺陷。路侧广播系统大多安装在城市高速公路、城间高速公路，并且使用安装在路肩或中央分隔带上的感应天线实施广播，进而构建沿高速公路信息接收体系。
3.1.5监控系统软件
计算机软件作为监控系统关键性组成单元，控制中心设备各项功能基本由软件系统完成，假使缺少软件系统，整体监控系统难以实现正常运行，而监控系统软件具体包括系统软件及应用软件，其中系统软件主要用于程序开发、错误检测、外部设备控制和文件管理等各项功能，而应用软件作为监控系统重点组成部分，能够帮助软件实现特定的监控功能，这些应用软件具体用于路边设备数据处理软件、人机对话程序、车流状况显示软件程序以及车辆分类、交通量统计算法程序。同时基于提升高速公路的监控系统安全性及效率的基础上，监控软件应当采用以局域网为基础的分布软件架构，进而确保监控系统达到高速公路现代化管理诸多要求。
3.2高速公路监控系统设备使用的最终效果
首先为视频协调控制，能够实现实时图像调用，尤其表现为监控总中心、管理处及收费站多级视频图像监控方面，并且监控总中心可及时切换各种视频实时图像，还可加强录像控制管理工作。
其次实现数据利用效率，并对于交通路况实现实时监控，尤其提升各个路段监控检测数据采集质量，进而及时获得不同路段提供的各种监控检测数据及收费数据，再经过交通监控计算机获得路网实时交通流及气候情况等。同时基于相应的服务器对于交通监控检测相关历史数据实施综合性分析，提升数据利用效率。
接下来确保交通事故能够达到统一上报，全部路网实现统一调度及联动救援，提升路网交通事故信息上报速度，这些信息再由省监控中心审核发布，在较短时间内通知相关路段开展事故救援。
最后达到路网信息共享及提供综合服务，提升路网信息共享质量，为不同路段管理机构及社会提供相应的信息综合服务，例如天气状况、高速公路路网地图、高速公路路况、路段养护封道、交通事故警告等，这样能够使得用户获取高速公路实时路况情况，进而规避各种不利出行因素影响，确保高速公路使用流畅程度。
3.3加强监控系统维护工作质量
一般来说，基于高速监控系统使用重要性，其具体维护方面要求较高，尤其要求具体维护工作人员具备一定的专业知识、技术能力，还需提升相应的职业道德素养，诸如吃苦耐劳、扎实肯干及乐于学习等。基于达到高速公路监控系统维修工作要求，要求前方设施具有一定的适应能力，这主要由于高速公路整体路线过长，为了在较短时间内将各种信息数据上传至监控分中心，其对于各个传递设备标准要求极高，实际高速公路监控系统维护阶段，可适当利用光纤网络技术，并且依据各种操作规程及标准开展具体作业活动，这样能够极大限度确保高速公路监控系统维护实现科学化、制度化和预防化。首先科学化要求维护管理人员具备一定的责任心以及稳定工作心态，并且基础知识及先进技术知识积累量充足，这样才可保证监控系统维护工作实现科学化。其次为制度化，其要求构建高独立性且完善化维护管理体系，将具体责任落实至个人，实现一人一岗，进而极大限度确保整体监控系统维护工作实现制度化。最后为预防化，要求整体维护管理工作专业化，重点与专业单位进行协调工作，针对可能出现的各种事故制定相应的预防措施，这样才可避免事故发生。
结语：
综上所述，当前高速公路营运阶段监控系统工作质量与整体运行效果密切相关，这样要求根据公路实际情况设置相应的设备及线路，及时将现场数据、图像上传至主管部门，方便其开展后续工作，这样才可整体高速公路营运以及司机驾驶舒适度。
参考文献：
[1]刘胜斌. 关于高速公路监控系统及相关设备的研究[J]. 黑龙江交通科技， 2015， 38(11).
[2]郭笑妤. 关于高速公路监控系统改造设计方案探讨[J]. 黑龙江交通科技， 2016， 39(6).
[3]张国超. 关于高速公路的道路监控系统的研究[J]. 城市建设理论研究:电子版， 2013(21).
论文作者:傅嘉彬
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/31
标签：高速公路论文; 监控系统论文; 系统论文; 路段论文; 设备论文; 交通论文; 检测器论文; 《防护工程》2018年第18期论文;