机电工程复习要点汇.doc

PAGE18 / NUMPAGES18 01 绪论 高速公路定义：我国交通部“公路工程技术标准”规定，高速公路是指“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”。 高速公路特点  = 1 \* GB3 ①行车速度快、通行能力大。 一般高速公路行车速度在120km/h以上。一条车道每小时可通过1000辆中型车，比一般公路高出3～4倍。 在美国高速公路仅占公路总里程的1.1%，却承担全国公路运输任务的19%，  = 2 \* GB3 ②物资周转快、经济效益高 。 运距在300km以内，使用大吨位车辆运输，无论从时间或经济角度考虑，均优于铁路和普通公路运输。虽然高速公路的投资大，但是综合经济效益也大，能促进了沿路地区的经济发展，其投资一般在5～7年内收回。如我国的广佛高速公路，其投资费用回收期不到6年。。  = 3 \* GB3 ③ 交通事故少、安全舒适好 严格的管理系统，采用先进的自动化交通监控手段和完善的交通设施，全封闭、全立交，无横向干扰，因此交通事故大幅度地下降。 高速公路具有完备的交通安全设施、管理设施和服务设施，且道路线性好，路况佳，服务质量好、排除了混合交通，行车安全舒适性高。 高速公路组成 高速公路交通运输是一个综合系统，由公路交通设施、车辆和人组成。公路交通设施由道路设施和交通工程设施两大部分组成；交通工程设施包含机电系统、安全、服务设施、交通标志与标线等。 机电系统6个子系统：监控、收费、通信、照明、供配电和隧道安全运行保障子系统 机电系统定义 机电系统是在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进了电子技术，并将机械装置和电子设备以及软件等有机结合起来构成系统。 机电系统五大要素 1、动力 2、传感器 3、机械结构 4、执行机构 5、 计算机 02 监控系统 交通监控是对高速公路交通流运行状态及其交通设施和交通环境的监测（视）与控制。由现场监控站和各级监控中心组成监控系统，是实现高速公路运行管理的主要手段。 监控系统基本功能要求 5R（Real-time） 实时采集 实时处理 实时分析 实时预测 实时控制 交通监控系统的意义和目标 对高速公路交通流运行状态及交通设施和交通环境的监测。 对高速公路交通流行为的控制。 监控系统的目的是保证行车“ 安全 ” 和 “ 畅通 ”，在此基础上再实现高速、环境保护等其他目标。 （监控系统目标，或者，最大行车安全、道路通畅、交通设施状态完好、其他优化目标如用户总旅行时间最小对环境污染最小等） 交通监控功能图 闭环可控，注意其输入输出、干扰、控制对象、控制器 交通流特性 易变 干扰容易激发状态变化。如一辆车驾驶失误，可引起后随车辆车速和车间距离出现很大改变。 变化幅度大 沿高速公路不同路段呵不同时间，交通流的状态可能相差很大。 随机性 状态变化无法准确预测，但是具有一定的特征性倾向。描述这种变化特征的物理量服从一定条件下的统计规律，可用统计方法研究其分布特性。 P15 交通流状态 交通流状态可分为稳态和动态两类。前者指不考虑各参数随时间的变化，只沿公路长度方向有不同分布；后者则既随空间也随时间变化。 交通流状态可按不同方法对其分类，对监控而言，可分为两类： 流动（流动可分为通畅和拥挤两种，通畅流动又可细分为自由流和稳定流两种） 停车排队等待 自由流和稳定流属于连续流，拥挤流是一种不稳定流。 干扰组成：气象环境 道路环境 交通环境 交通流变化主要因素是干扰。 需要采集的信息按性质可分为：数据、图像、语音三种类型。从信息所反映的功能可归属为：交通流、环境干扰、设备状态三大类。(P32页表2-8) 中值滤波 中值滤波是一种非线性信号处理方法，与其对应的中值滤波器也就是一种非线性滤波器。 原理：中值滤波就是用一个奇数点的移动窗口， 将窗口中心点的值用窗口内各点的中值代替。假设窗口内有五点，其值为80、 90、 200、 110和120， 那么此窗口内各点的中值即为110。 高速公路监控的特点 监控对象复杂 监控系统复杂 监控手段多样 人的特殊作用 检测设备 环形线圈、超声检测器、红外检测器、微波交通检测器、视频车辆检测器、车辆磁印象检测器 各设备工作原理及特点： 1．环形线圈 目前，高速公路检测交通流状态用的最多的传感器件是环形线圈。它可以检测交通量、车速、占有率、车头时距、车长和车辆存在等多个项目。 环形线圈的特点 适应性强。可改变线圈形状，适应不同的需要。 检测精度高。检出率90%以上。 抗干扰能力强。 使用寿命长。10年 施工要求高。 破坏路面，维修和更换需封闭车道。 2．红外检测器 主动式：将