淺談工控機在高速公路交通機電工程中的現(xiàn)狀與展望

【摘要】目前我國公路交通事業(yè)正處在一個高速發(fā)展的時期，國家對基礎(chǔ)設(shè)施的投資尤其是對公路交通行業(yè)的投資十分巨大。公路交通設(shè)施的發(fā)展速度在世界上是首屈一指的。在數(shù)量和規(guī)模上達到一定程度以后，就要追求質(zhì)量的提升了。也就是公路交通的運營和管理。雖然我國的交通機電發(fā)展很快，但是也有一些與道路發(fā)展不相適應(yīng)的地方。本文首先介紹了工控機應(yīng)用在公路交通機電工程中的發(fā)展現(xiàn)狀，然后從現(xiàn)狀出發(fā)對未來的應(yīng)用發(fā)展進行了展望，以期對公路交通機電的發(fā)展提供參考。

【關(guān)鍵詞】工控機；機電工程；現(xiàn)狀；展望

1.前言

公路的交通工程機電主要由四個部分構(gòu)成，第一個部分是監(jiān)控部分，包括整個路段的監(jiān)控設(shè)備，第二個部分是收費站的收費系統(tǒng)，第三個部分是道路通訊系統(tǒng)，第四個部分是供電和配電系統(tǒng)。這四個并不是獨立的，而是相輔相成，互相配合的。只有四者有機地結(jié)合在一起，才能形成一套高效的公路交通機電系統(tǒng)。這四部分的大部分設(shè)備是由工業(yè)控制計算機和各種接口卡板構(gòu)成的。雖然經(jīng)過十幾年的發(fā)展和更新?lián)Q代，這些設(shè)備有了很大的發(fā)展，但是這些設(shè)備還是有些方面不能適應(yīng)公路交通的發(fā)展，對公路交通的運營管理帶來了很大的障礙，使交通秩序受到一定程度的影響。這已經(jīng)成為交通機電工程中需要盡快解決的問題，也是交通機電工程下一步發(fā)展需要面臨的問題。

2.工控機在機電工程應(yīng)用中存在的問題

我國的高速公路進入了一個建設(shè)的高峰期，建設(shè)形式也多種多樣。高速公路機電工程中的監(jiān)控系統(tǒng)和收費系統(tǒng)原理是用接口卡板和工業(yè)控制計算機連接來實現(xiàn)系統(tǒng)功能的。這種系統(tǒng)存在明顯的缺點，這種系統(tǒng)體積非常龐大，運維成本比較高，沒有良好的適應(yīng)環(huán)境的能力，非常耗電，靈活性比較差，擴展能力也不強。這就給高速公路交通控制與管理帶來了許多的問題。比如耗電能力較大，當發(fā)生供電故障停電時，對于電源的要求就非常高，這樣會給交通管理帶來很大的隱患；擴展能力不強就意味著設(shè)備不能不斷地升級和更新?lián)Q代，需要升級時就必須需要更換整套設(shè)備，增加了成本并且浪費了資源，由于更換整個系統(tǒng)耗時較長，這就大大影響了機電設(shè)備對交通變化的響應(yīng)速度。

從以上的論述可以得出，雖然經(jīng)過多年的發(fā)展，中國的交通機電設(shè)施得到了很大的發(fā)展，也在不斷地改進和完善，但是存在如下的一些問題：

（1）擴展和接口問題

交通機電工程的外接設(shè)備非常多，需要很多的接口，當當前的系統(tǒng)需要拓展新的功能需求時（多個usb接口，網(wǎng)絡(luò)接口，串口和打印機接口），很顯然，設(shè)備本身的接口滿足不了外接設(shè)備的需求，這時就必須要占用有限的設(shè)備插口，需要增加新的接口進行擴展，這樣就會增加設(shè)備成本，而且還會增加設(shè)備的耗電量。

（2）能耗及體積問題

眾所周知，工業(yè)控制計算機設(shè)備耗電量比較大，對于電源的功率和穩(wěn)定性都要求非常的高。在全社會都在提倡環(huán)保節(jié)能的情況下，這種耗能大的設(shè)備顯然是不合適的。特別是當供電系統(tǒng)發(fā)生故障，電力供應(yīng)中斷時，這時工業(yè)控制計算機設(shè)備耗能特別大的缺點就暴露無遺了。很難找到相應(yīng)的高質(zhì)量大功率的穩(wěn)定電源來供電，所以會導(dǎo)致公路交通機電系統(tǒng)的暫時癱瘓，這樣就影響到了整個高速公路的交通控制與管理，對整個高速公路上的交通秩序造成了很大的影響。再一個就是收費站崗?fù)さ目臻g有限，當放上這么一個體積龐大的機器之后，里面的空間就更加的狹小，占用了放置其他重要物資的空間。

（3）使用壽命和環(huán)境問題

工業(yè)控制計算機的受用壽命比較長，壽命長并不意味著機器能夠一直穩(wěn)定的工作。在工業(yè)控制計算機使用后期，機器的穩(wěn)定性和可靠性會大幅度降低，時常會出一些故障。工控機設(shè)備能夠適應(yīng)各種各樣的環(huán)境，但是噪音比較嚴重，對環(huán)境會造成很大的噪聲污染，在環(huán)保越來越重要的今天，這是一個必須要考慮到的問題。

（4）建設(shè)及運營問題

工業(yè)控制計算機是公路交通機電系統(tǒng)的核心，需要耗費大量的人力和時間進行安裝，勞動強度非常大，需要的投資比較大，而且建成后運營花費也比較高。

（5）后期維護問題

經(jīng)過對機器使用過程中使用規(guī)律的統(tǒng)計，隨著機器使用時間的延長，其維護費用也逐年的升高，而且維護費用增長速度越來越快，到了后期，維護費用就是一筆很大的支出。而且等到設(shè)備報廢之后需要巨大的投資來進行設(shè)備的更換。

從以上幾點的分析可以看出，以工程控制計算機為核心的公路交通機電系統(tǒng)存在一些的問題，有一些明顯的缺點。上面所敘述的情況在一定程度上成為了交通控制與管理發(fā)展的瓶頸。在交通公路機電逐步走向信息化的今天，這些問題必須要進行解決。在設(shè)備更新?lián)Q代時必須考慮到以上問題。迫切需要一些新的交通機電技術(shù)應(yīng)用到公路交通控制與管理之中。以確保公路交通機電的發(fā)展與公路交通的發(fā)展相適應(yīng)，提高道路的服務(wù)水平。

3.工控機在高速公路機電工程中的展望

因為以工程控制計算機為核心的道路機電系統(tǒng)存在的缺點，所以想要提高道路的服務(wù)水平，必須要應(yīng)用新的技術(shù)進行道路機電工程的革新。嵌入式技術(shù)走進了公路交通工程技術(shù)人員的視線。嵌入式系統(tǒng)以應(yīng)用為中心，技術(shù)基礎(chǔ)是現(xiàn)代計算機技術(shù)。

與普通的工程控制計算機系統(tǒng)相比，嵌入式系統(tǒng)具有以下特點：

（1）嵌入式系統(tǒng)的功耗比較低，體積要比工控機系統(tǒng)小很多，而且集成度很高，將原來的卡板功能集中在芯片之中，所以嵌入式系統(tǒng)體系非常小。而且功耗都比較低，而且便于移動，能夠聯(lián)網(wǎng)。

（2）嵌入式系統(tǒng)是將半導(dǎo)體技術(shù)、先進的計算機技術(shù)和電子技術(shù)與其他行業(yè)相結(jié)合制造出來的系統(tǒng)，是具有技術(shù)密集性、分散度比較高的集成系統(tǒng)。

（3）嵌入式系統(tǒng)深度結(jié)合了具體的應(yīng)用，具有較強的應(yīng)用性與市場競爭力，使用周期也比較長。

（4）嵌入式系統(tǒng)的軟件都是儲存在芯片之中的，不需要再從硬盤之中周轉(zhuǎn)，這樣就大大提高了系統(tǒng)的運行速度和系統(tǒng)的可靠性。

（5）嵌入式系統(tǒng)對于實時任務(wù)具有很強的支持能力，能完成多任務(wù)并且有較短的中斷響應(yīng)時間，從而使內(nèi)部代碼和實時內(nèi)核的執(zhí)行時間減少到最低限度。

（6）嵌入式微處理器的低功耗特點，尤其是用于便攜式的無線及移動通信設(shè)備中，在電池供電的嵌入式系統(tǒng)中，更顯示出它無與倫比的特色。

綜上所述，嵌入式系統(tǒng)正以其穩(wěn)定、安全、可靠、體積小的特點，勢將在道路交通機電設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。

4.總結(jié)

目前國內(nèi)高速公路機電工程已經(jīng)取得了很大的發(fā)展，但是還有一些不太完善的地方。只要有關(guān)部門足夠重視這個問題，盡快制定出相應(yīng)的規(guī)范，對智能交通系統(tǒng)進行統(tǒng)一規(guī)劃，必將促進高速公路機電系統(tǒng)的發(fā)展。

參考文獻

[1]荊便順編著.道路交通控制工程[M].北京：人民交通出版社，1995，5.

[2]俞國棟，盧希齡等編.國際交通發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢[M].北京：人民交通出版社，1992，8.

[3]楊良利.淺談高速公路交通機電工程[J].時代報告，2002，6.

作者簡介：韓衛(wèi)平（1975—），男，山西運城人，大學(xué)?？疲砉こ處?，現(xiàn)供職于山西省運城高速公路有限責任公司。