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5.2 交通机电工程
5.2.1 交通机电工程主要构成与功能
1.监控系统主要构成与功能
三级管理架构，其管理层次结构如图5.2.1-1 所示。
省级监控中心通过各路监控分中心对全省的高速公路进行集中监控管理。有些省，在省监控中心下设地、市级
区域监控分中心，对路段监控分中心进行集中管理，组成四级管理架构。
2）监控系统主要构成
监控系统按其功能可分为九个子系统：交通（信号）监控子系统、视频监控子系统、调度（指令）电话子系
统、火灾自动报警子系统、隧道通风控制子系统、隧道照明控制子系统、电力监控子系统、隧道紧急电话子系
统、隧道广播子系统；其中交通信号监控、闭路电视监视、调度电话、火灾自动报警、隧道紧急电话、隧道有
线广播为独立的子系统，隧道通风控制、隧道照明控制、电力监控在逻辑构成上相对独立，在系统构成上则可
以合在一起。
（1）交通（信号）监控系统的构成
一条路的交通信号监控系统通常由监控分中心和监控节点（若有的话）的计算机系统、外场设备以及传输通道
等组成。计算机系统按管理体制又可以分为监控所计算机系统、路段监控分中心计算机系统、省监控中心计算
机系统。
外场设备包括：车辆检测器、气象检测器、能见度检测器等数据采集装置；可变信息标志、可变限速标志、车
道指示标志、信号灯等信息发布装置。传输通道可以使用高速公路专用通信网，或者采用光端机、以太网交换
机及光纤组网传输。
（2）视频监控系统的构成
视频监控系统由沿线、隧道、桥梁等地设置的遥控及固定摄像机及编码设备，传输通道以及监控分中心的视频
监视、管理、存储等设备组成。监控分中心视频监控设备包括以太网交换机、视频服务器、视频存储设备、视
频工作站、监视器、大屏幕拼接屏、视频解码器等。[注：天一文化专有版权，未经许可不可转发或复印传播]
（3）火灾报警系统的构成
火灾报警系统由人工和自动报警两个系统合成，是保障隧道安全运行系统中的一个重要子系统。
自动报警系统由洞内火灾自动检测设备、监控分中心（监控所）的火灾报警控制器以及传输通道等组成。
人工手动报警系统与自动报警系统的构成相似，通常是在隧道内每50m间距的消防洞处设一个手动报警按钮
（每个按钮带地址编码），由传输通道将其连接到监控分中心（监控所）的火灾报警控制器。当人们发现隧道
内有火情时，按动手动报警按钮，即可将信号传送至火灾报警控制器，并产生相应的声光告警信号和地点信
号。
（4）隧道通风控制系统的构成
通风控制系统由监控分中心工作站、隧道本地控制器、风机、一氧化碳/透过率检测器、风速风向检测器以及传
输通道等组成。
（5）隧道照明控制系统的构成
隧道照明控制子系统一般由分中心监控工作站、本地控制器、光强检测器、隧道照明设备及传输通道等构成。
（6）电力监控系统的构成
电力监控系统由变配电所自动检测或监控装置、远程通信装置、监控分中心（所）监控计算机系统以及它们之
间的传输通道构成。分中心（所）监控计算机子系统一般也是一个计算机局域网系统，其硬件构成和监控分中
心（所）交通信号监控系统相似，只是应用软件和功能不同。
3）监控系统主要功能
监控系统的主要功能包括;信息采集、数据处理、信息显示、视频图像管理、路网监测及协调管理（交通管理与
应急处置）、公众信息服务、信息共享、统计查询、数据备份和系统恢复、设备管理、系统安全等。
（1）交通（信号）监控系统的功能
交通信号监控系统是高速公路监控系统的主要系统，通过采集实时变化着的道路交通流信息、道路及监控设施
状态等信息，进行交通运行状态正常与否的判断、交通运行异常状态的预测、交通异常事件严重程度的确认、
对已经发生或可能发生的异常事件提出处理方案等，通过交通信息发布而达到交通控制、诱导的目的，为管理
部门提供有效的管理手段，为高速公路的使用者提供良好的交通信息服务。
（2）视频监控系统的功能
视频图像监视功能；选择与控制功能；具有视频图像录像、检索、回放功能；具有视频图像配置及管理功能；
多级联网视频监控功能。[注：天一文化专有版权，未经许可不可转发或复印传播]
（4）隧道通风控制系统的功能
隧道通风设施是用通风设备将新鲜空气强行送入隧道，稀释污染物质并将其排出隧道，使隧道内保持良好的卫
生环境；提高能见度，保证行车安全。通风控制系统是根据一氧化碳/透过率检测器、风速风向检测器检测到的
环境数据、交通量数据等控制风机的运转进行通风，同时控制风机的运行台数、风向、风速、运行时间，实现
节能运行和保持风机较佳寿命的控制运行；并在发生火灾时根据不同地点对风机风向、风速、运行台数的控制
进行相应的火灾排烟处理，以保证隧道的运行环境的舒适性及安全。
（5）隧道照明控制系统的功能
设置隧道照明系统能避免隧道黑洞效应，使驾驶员适应隧道内外的亮度差，保证行车安全；
照明控制系统能根据洞外的照度变化、交通量的变化对洞内照明强度进行调节，节约用电，降低运营费用。
2.收费系统主要构成与功能
1）收费方式
2）收费制式
高速公路联网收费由以前的封闭式收费调整为开放式收费
（5）收费站系统
考虑到非ETC车辆的收费需求及适应ETC用户的快速发展，原有收费站入/出口调整为ETC车道为主、ETC/MTC
混合车道为辅的方式。收费站入口实现ETC车辆不停车通行，同时实现特殊车辆管理、发放MTC车辆通行介质
CPC卡等功能，收费站出口实现ETC用户不停车通行的同时，完成MTC车辆的收费，并且支持第三方支付方式。
3.通信系统主要构成与功能
1）通信系统主要构成
高速公路通信系统主要由光纤数字传输系统、语音交换系统、会议电视系统、呼叫服务中心、紧急电话系统、
有线广播系统、通信电源系统、光电缆工程及通信管道工程等组成。
省高速公路通信中心的通信系统主要由光纤数字传输系统、语音交换系统、支撑网系统、会议电视系统、呼叫
服务中心和通信电源系统等组成。
2）通信系统主要功能
为高速公路日常运营管理、事故处理、救护、养护、收费等部门提供可靠的通信手段；为收费、监控、会议电
视和管理信息（办公自动化）等系统的数据、图像和语音提供传输通道；通过呼叫服务中心、紧急电话、广播
等为道路使用者提供紧急呼救求援和帮助等服务。
4.供配电及照明系统主要构成与功能[注：天一文化专有版权，未经许可不可转发或复印传播]
1）供配电系统主要构成
通常公路供配电系统主要由10kV电源线路、变配电所、供配电线路、低压配电箱和接地系统等构成。
（1）电源
①公路电力供电应根据负荷性质、用电容量和工程特点，一般选用地方电网10kV可靠电源，引入公路变配电
所，通过高压柜、开关、母线等组成的高压供电系统，经过变压器变压，引出380/220V低压，再经过低压柜，
开关、母线、配电线路和配电箱等组成的低压配电系统，将低压电送至公路用电设备，以保证设备的正常运
行。
②为保证监控、收费、通信、消防、应急照明等一级负荷用电，公路变配电所宜采用独立的两路10kV电源同时
供电，或一路电源主用一路电源备用、单母线分段运行的供电方式。当只有一路10kV地方电源时，宜再配备具
有自启动、自保护、自停机、编程方便、运行可靠的柴油发电机组作为低压备用电源，以便在一路10kV地方电
源中断时，保证一级负荷和重要负荷的供电。
（3）供配电线路
①供配电线路按电压等级可分为10kV高压线路、380/220V低压配电线路；按传输介质可分为架空电线路和电缆
线路。
②公路低压配电一般采用电缆线路，10kV高压可采用架空电线路或电缆线路，一般电缆线路沿公路施工敷设较
方便，但价格较高、投资大。
（4）低压配电箱
①低压配电箱是将低压电源切换、分配给各种不同负荷设备，内设低压断路器对负荷进行过流、短路等保护。
②按安装环境可分为室内型和室外型。
（5）接地系统
②低压配电系统接地的形式一般分为：TN-S系统、TN-C系统、TN-C-S系统、TT系统和IT系统。
③在中性点直接接地的低压配电系统中，宜采用TN系统；如用电设备较少且分散的，采用TN系统确有困难，
且土壤电阻率较低时可采用TT系统。
④不同用途和不同电压的电力设备，除另有规定外，应使用一个总的接地体。交流工作接地、直流工作接地、
信号接地、安全保护接地、防雷保护接地宜共用一组接地装置，其接地电阻应符合其中最小值要求。
3）照明系统构成
公路照明系统一般由低压电源线、配电箱（包括低压开关）、低压配电线、灯杆、光源和灯具组成。
照明方式可以分为一般照明、局部照明和混合照明；照明种类可以分为正常照明和应急照明。[注：天一文化专有版权，未经许可不可转发或复印传播]
4）照明系统功能
公路照明一般包括道路照明、互通立交照明、收费广场照明、特大桥照明、隧道照明、平面交叉口照明、服务
区及停车区的停车场照明、进出口照明、公路房建区照明以及需要设置照明路段的照明。
（1）保证行车安全，减少交通事故。
（2）为收费、监控、通信、服务设施及运营管理提供正常运行、维护、管理必要的工作照明和应急照明。
（3）具有随白天、黑夜或日光照度的变化对照明进行调节控制的功能，以节约能源和降低运营费用。
