未來(lái)高速公路的機(jī)電工程發(fā)展

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摘要：隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國(guó)高速公路的通行里程為世界第一，中國(guó)高速公路網(wǎng)涵蓋全國(guó)各個(gè)省市。根據(jù)相關(guān)報(bào)道，除國(guó)家干線，東部較發(fā)達(dá)省份的高速公路運(yùn)營(yíng)有利潤(rùn)外，高速公路的運(yùn)營(yíng)處于嚴(yán)重虧損。高速公路收費(fèi)依靠高速公路機(jī)電系統(tǒng)的建設(shè)，高速公路機(jī)電系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)將會(huì)是節(jié)約運(yùn)營(yíng)成本，減少維護(hù)成本，使車輛更方便快捷通過(guò)高速公路收費(fèi)站，本文從5個(gè)方面論述了高速公路機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化；智能化；電子支付；模塊化；安全性；節(jié)約成本；高速公路

機(jī)電系統(tǒng)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)及水平的發(fā)展，截至2017年，我國(guó)高速路建成通車13.1萬(wàn)km，通車總里程居世界第一。根據(jù)國(guó)務(wù)院《國(guó)家公路網(wǎng)規(guī)劃（2013-2030）》，國(guó)家高速公路網(wǎng)將由7條由北京向外敷設(shè)的放射線，11條縱貫?zāi)媳钡闹鞲删€，18條橫貫東西的主干線構(gòu)成一個(gè)基本涵蓋全國(guó)重要的大中小型城市的交通格局。目前，由于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展的限制，我國(guó)高速公路的建設(shè)基本采用“貸款修路、收費(fèi)還貸”的模式建設(shè)。根據(jù)相關(guān)報(bào)告，國(guó)家主要干線高速公路及東部較發(fā)達(dá)地區(qū)的城市連接線高速公路的運(yùn)營(yíng)存在利潤(rùn)外，我國(guó)高速公路建設(shè)運(yùn)營(yíng)后，收費(fèi)上基本無(wú)法滿足運(yùn)營(yíng)成本和貸款利息，高速公路運(yùn)營(yíng)公司一直處于虧損狀態(tài)中，為地方財(cái)政及銀行帶來(lái)很大的壓力。高速公路的收費(fèi)主要由高速公路機(jī)電系統(tǒng)完成最后的收費(fèi)任務(wù)，高速公路機(jī)電系統(tǒng)的建設(shè)模式、建設(shè)理念及設(shè)備是否先進(jìn)等都影響著高速公路運(yùn)營(yíng)公司的運(yùn)營(yíng)成本。

1高速公路機(jī)電系統(tǒng)的定義與組成

高速公路機(jī)電系統(tǒng)又稱作高速公路智能交通工程。高速公路機(jī)電工程主要由3大系統(tǒng)與隧道機(jī)電系統(tǒng)組成。3大系統(tǒng)分別為通信系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)。其中通信系統(tǒng)為橋梁，負(fù)責(zé)各個(gè)系統(tǒng)的連接與數(shù)據(jù)的傳輸；監(jiān)控系統(tǒng)為“眼睛”，負(fù)責(zé)高速公路路況的檢查，事件的確認(rèn)，為高速公路運(yùn)營(yíng)人員提供決策數(shù)據(jù)；收費(fèi)系統(tǒng)為核心，一條高速公路建成后的收益由收費(fèi)系統(tǒng)完成，并由收費(fèi)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。高速公路隧道機(jī)電工程為建設(shè)與高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的組成相似，是收費(fèi)管理人員確認(rèn)隧道是否行車安全的“眼睛”。

2高速公路運(yùn)營(yíng)費(fèi)用的簡(jiǎn)要分析

我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的現(xiàn)狀以及我國(guó)高速公路“貸款修路、收費(fèi)還貸”的政策，促使我國(guó)高速公路運(yùn)營(yíng)公司需要減少高速公路運(yùn)營(yíng)成本。高速公路運(yùn)營(yíng)成本除去必要的道路管養(yǎng)成本，機(jī)電設(shè)備更換成本，主要可進(jìn)行調(diào)控的為人工成本，人工成本中主要的部分為收費(fèi)員人工成本。以1條100km的高速公路，按照每20km設(shè)置1個(gè)收費(fèi)站，每個(gè)收費(fèi)站設(shè)置3入3出的車道，每天收費(fèi)班次按照3班輪換制計(jì)算，1條高速公路需要的所有收費(fèi)人員為90人（不包含應(yīng)急人員）。參照各省的最低人均工資水平，西部省份按2500一個(gè)月計(jì)算，5險(xiǎn)1金按工資總額的12%計(jì)算，這條100km的高速公路所需的收費(fèi)人員人工成本為302萬(wàn)元，不包括收費(fèi)人員的吃住等一系列其他的生活消耗成本。為了100km高速公路的順利運(yùn)行，機(jī)電維護(hù)部門需要配備至少10人，不包括隧道維護(hù)人員。若這條100km的高速公路每個(gè)車站配置1入1出2條ETC通道，在其他條件不發(fā)生改變的基礎(chǔ)下，每年收費(fèi)人員的人工成本為201萬(wàn)元。因?yàn)樽詣?dòng)化的收費(fèi)車道調(diào)整，運(yùn)營(yíng)公司每年收費(fèi)人員的人工成本直接節(jié)約100萬(wàn)元，相應(yīng)的收費(fèi)人員的吃住等生活消耗成本均會(huì)減少。ETC車道的通行效率較人工收費(fèi)車道會(huì)提高很多。由上可知，通過(guò)科技手段，減少人工成本的投入，將會(huì)使高速公路的運(yùn)營(yíng)成本大大減少，同時(shí)增加高速公路的通行效率。

3高速公路機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

高速公路機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展主要依托于各個(gè)投資單位，即后期運(yùn)營(yíng)公司的需求。根據(jù)用戶需求，高速公路機(jī)電系統(tǒng)將會(huì)不斷的發(fā)展為智能化、模塊化等，快速處理的能力將成為高速公路機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

3.1自動(dòng)化

高速公路機(jī)電系統(tǒng)發(fā)展將會(huì)更為自動(dòng)化，普通人員的需求將會(huì)越來(lái)越少，對(duì)業(yè)務(wù)能力強(qiáng)、處理突發(fā)情況突出、善于溝通交流的復(fù)合型人才的需求將會(huì)越來(lái)越大。高速公路機(jī)電系統(tǒng)將不再配備收費(fèi)人員收費(fèi)，所有的收費(fèi)會(huì)通過(guò)“小型機(jī)器人”收發(fā)卡機(jī)完成。在許多小區(qū)均實(shí)現(xiàn)的無(wú)人值守的進(jìn)入車庫(kù)的情況將會(huì)在收費(fèi)站出現(xiàn)。車主只需在自動(dòng)收發(fā)卡機(jī)上領(lǐng)取收費(fèi)卡，即可通過(guò)收費(fèi)車道，無(wú)需停車等待。在車站領(lǐng)取的卡內(nèi)將會(huì)寫入車輛的車牌號(hào)、入口車站編號(hào)等基本信息。各個(gè)收費(fèi)站收費(fèi)車道將會(huì)客貨分離，貨車車道將會(huì)在貨車通過(guò)收費(fèi)站時(shí)，在寫入車輛的車牌等基本信息外，還會(huì)寫入車輛的車重信息，讓收費(fèi)更加透明。

3.2大力發(fā)展電子支付

隨著科技的進(jìn)步，電子支付行業(yè)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，高速公路機(jī)電系統(tǒng)也將出現(xiàn)電子支付。車主可通過(guò)銀行卡、手機(jī)、信用卡等完成支付，無(wú)需現(xiàn)金的收繳，極大的增加高速公路收費(fèi)站的通行效率。在收費(fèi)站出口處，將會(huì)出現(xiàn)電子收費(fèi)與人工收費(fèi)分離的現(xiàn)象。每個(gè)收費(fèi)站僅需1條人工值守的收費(fèi)車道，用于處理突發(fā)情況即可。在電子收費(fèi)窗口，人們也將會(huì)通過(guò)另一種“小型機(jī)器人”售檢票機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)電子收費(fèi)。通過(guò)車牌讀取設(shè)備讀取車牌信息，通過(guò)車主提交的通行卡，讀取通行卡信息，通過(guò)對(duì)比，車輛通行費(fèi)將會(huì)顯示在售檢票機(jī)上，車主可通過(guò)手機(jī)掃碼、刷銀行卡、信用卡等方式直接進(jìn)行電子支付，減少現(xiàn)金交易。隨著大數(shù)據(jù)的進(jìn)一步發(fā)展，駕駛證、身份證將會(huì)被賦予支付功能，車主通過(guò)收費(fèi)站，只需使用身份證或駕駛證在售檢票機(jī)上“刷卡”，即可完成付費(fèi)。

3.3模塊化

高速公路機(jī)電系統(tǒng)將會(huì)向著模塊化的方向發(fā)展。現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需專門設(shè)計(jì)，所有的設(shè)備均會(huì)成為整個(gè)系統(tǒng)的功能模塊。設(shè)備施工無(wú)需接線，全部采用插接的方式進(jìn)行。在高速公路建設(shè)開始，建設(shè)單位將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的布置、所需線纜的長(zhǎng)度提供給機(jī)電設(shè)備生產(chǎn)廠家，機(jī)電設(shè)備生產(chǎn)廠家將設(shè)備及接線在出場(chǎng)時(shí)即完成。設(shè)備到現(xiàn)場(chǎng)后，機(jī)電施工只需將對(duì)應(yīng)的插口連接上，即可將系統(tǒng)搭設(shè)完成。高速公路機(jī)電系統(tǒng)的模塊化建設(shè)將會(huì)大大降低建設(shè)成本及維護(hù)成本。以上述的100km高速公路計(jì)算，機(jī)電維護(hù)系統(tǒng)僅需2~3人即可在1h內(nèi)保證全線高速公路機(jī)電設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。運(yùn)營(yíng)公司做好備件，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)損壞時(shí)，設(shè)備維護(hù)人員僅需將模塊化的設(shè)備更換即可。

3.4智能化

高速公路運(yùn)營(yíng)公司在降低高速公路收費(fèi)人工成本后，也會(huì)將設(shè)備維護(hù)的人工成本降低。設(shè)備維護(hù)人員不再需要很多，且設(shè)備維護(hù)人員不再需要培訓(xùn)很久，不再需要具備較深的理論知識(shí)，所有的高速公路機(jī)電設(shè)備將會(huì)更加智能化。所有的高速公路機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備將會(huì)擁有自己的“身份證”，即每個(gè)設(shè)備都會(huì)有自己的設(shè)備維護(hù)檢修記錄。每個(gè)高速公路機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備均會(huì)具備故障反饋功能及設(shè)備預(yù)檢修檢測(cè)的功能。設(shè)備出廠前，設(shè)備廠家會(huì)根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)備內(nèi)預(yù)先設(shè)置設(shè)備的預(yù)檢程序及預(yù)檢周期，根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間及運(yùn)行情況，將會(huì)進(jìn)行自我檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果反映到運(yùn)營(yíng)管理人員的檢修記錄中，設(shè)備會(huì)根據(jù)自檢情況，向檢修人員“通知”檢修時(shí)間及故障更換時(shí)間等。設(shè)備自身的提示將會(huì)實(shí)時(shí)反映到運(yùn)營(yíng)管理中心，運(yùn)營(yíng)管理中心會(huì)將記錄計(jì)入到各個(gè)設(shè)備的臺(tái)賬中，當(dāng)設(shè)備檢修時(shí)間到了，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出提示，通過(guò)不斷校正時(shí)間，會(huì)形成適合每條線路自己的設(shè)備檢修及設(shè)備更換周期臺(tái)賬。當(dāng)設(shè)備在運(yùn)行時(shí)間出現(xiàn)故障，設(shè)備會(huì)將故障信息通過(guò)設(shè)備反饋功能，實(shí)時(shí)提供給運(yùn)營(yíng)管理中心，為維護(hù)人員做好提示，機(jī)電系統(tǒng)維護(hù)人員只需根據(jù)設(shè)備提示，將設(shè)備檢修所需的備件更換，即可完成設(shè)備的維護(hù)。更換后的設(shè)備組件將會(huì)被回收至工廠，經(jīng)過(guò)拆卸、維修等得到進(jìn)一步的使用，降低原材料的浪費(fèi)，減少環(huán)境污染。

3.5進(jìn)一步提高高速公路行駛的安全性

高速公路機(jī)電工程的發(fā)展，將會(huì)使車輛在高速公路上的行駛越來(lái)越安全。高速公路監(jiān)控系統(tǒng)將會(huì)得到快速發(fā)展，通信系統(tǒng)的傳輸能力也將不斷擴(kuò)大。每條高速公路的監(jiān)控系統(tǒng)的視頻監(jiān)控將會(huì)覆蓋整條高速公路。當(dāng)車輛在行駛過(guò)程中出現(xiàn)意外，監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)根據(jù)意外出現(xiàn)的地點(diǎn)，實(shí)時(shí)將意外發(fā)生地的監(jiān)控視頻切換至收費(fèi)管理人員的工作站上，同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)還會(huì)發(fā)出聲光一類的報(bào)警信息，提醒收費(fèi)管理人員注意，根據(jù)突發(fā)事件的影響范圍，監(jiān)控系統(tǒng)還可以通過(guò)內(nèi)部設(shè)置的應(yīng)急預(yù)案，為運(yùn)營(yíng)管理人員提供事故處理程序，運(yùn)營(yíng)管理人員通過(guò)確認(rèn)，監(jiān)控系統(tǒng)即可啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，快速組織應(yīng)急救援，減少二次災(zāi)害、二次事故。根據(jù)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的情況，我國(guó)的高速公路在相對(duì)較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)都將實(shí)施收費(fèi)政策。隨著我國(guó)科技的進(jìn)步，小型機(jī)器人越來(lái)越人性化，需要依靠人工進(jìn)行重復(fù)類操作的職業(yè)將會(huì)越來(lái)越多依靠小型機(jī)器人。隨著我國(guó)的大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，我國(guó)的生活智能化將會(huì)得到快速的發(fā)展。科技的進(jìn)步及高速公路運(yùn)營(yíng)公司對(duì)成本控制的要求，也會(huì)讓高速公路機(jī)電系統(tǒng)越來(lái)越人性化和自動(dòng)化，在將來(lái)，我們可能會(huì)在一個(gè)全自動(dòng)化的高速公路上，安全到達(dá)我們想去的任何城市。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳啟美，金凌，王從俠．高速公路通信收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成與進(jìn)展[J].國(guó)防工業(yè)出版社，2006.

[2]參考《中國(guó)公路》，《中國(guó)交通信息化》，《作者:單位:中國(guó)高速公路》《中國(guó)交通建設(shè)監(jiān)理》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù).

[3]《云南高速公路交通機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化研究》.

作者:吳嬌嬌 蘇運(yùn)良 單位:中交路橋建設(shè)有限公司 中交隧道局電氣化工程有限公司