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高速公路管理理念
什么是高速公路？
1983年高速公路管理手册对高速公路定义是为改善人或货物的流动状态而进行控制、引导和监督的部分控制出入的公路。现在对高速公路的定义包括所有通过一些方式来保证高速公路达到预期目标（包括与之相关的周围环境和行政管辖区的相互影响）的活动。当然，人或货物的有效流动仍是高速公路管理的主要目的。但是，立法机关和公众关于环境的要求，临近土地和房屋所有权的问题及其它问题都是近一步影响高速公路系统的因素。
在许多情况下，高速公路管理需要打破运营目标和目的之间的平衡。例如，尽可能减少常发性拥挤和尽可能增加人／物流相矛盾。尤其是通过使用高占有率车道来实现人的大量流动时，两者的矛盾更突出。高占有率车道表现为道路使用者提供相对与普通车道的时间优势来吸引驾驶员选择高速路。从这个目的来看，为了使整个高速公路系统获得最高的通行效果，普通车道允许存在一定程度的拥挤。
什么是高速公路管理系统？
总的来说，系统是一系列的为了达到总体目标而共同发挥作用的元素的组合。这些元素可以是不同的东西，它取决于系统设计者的远景目标。系统元素可以是物体、理念、程序、甚至于人。一个系统有一系列的界限来借贷系统内部要素和外部环境之间的相互影响。这些因素由不属于系统而能影响系统运作，但不由系统控制的因素构成。系统元素之间存在一些界面来控制它们相互作用、相互影响。最后，元素本身是由子元素组成的子系统。
高速公路管理系统拥有用以实现高速公路管理目标的基础元素，这些元素包括沿线硬件设施（如摄像机、可变信息标志、电子收费计数器等）。通讯设施、交通管理中心（配有硬件和软件）、中心工作人员、处理与交通有关事件而建立的政策、方法都影响着高速公路系统。高速公路管理系统由基础子系统（如信息提供系统、闸道调节系统等）构成。各子系统相互联系从而在必要时实现各自的目标。
要清楚地认识到每一个高速公路管理系统都是一个由影响当代特殊的高速公路地理性、政治特征和地区需求的元素组成的一个独一无二的统一体。然而，大多数的高速公路系统可以描述为高速公路交通管理可能实现的功能。
高速公路管理系统的目标
高速公路管理的目的和目标是根据各地社会和政治要求不同而不同。但是，有些目标在所有高速公路管理系统中是共有的。包括以下目标：
（1） 降低高速公路上常发性拥挤的影响，减少发生次数。
（2） 将高速公路上偶发性拥挤持续时间的影响降到最低。
（3） 保证使用人员最大的安全性和高速公路的最大效率。
（4） 给使用者提供必要的信息以帮助他们有效地使用高速公路，同时减轻他们在使用过程中精神和身体上的压力。
（5） 为在高速公路上行时遇到装车、抛锚、交通秩序混乱等问题的需要帮助的人提供救援的方法。
高速公路管理系统的功能
高速公路管理系统联合了管理人员、管理策略和管理技术共同对高速公路上的交通流进行更有效的控制和管理。高速公路管理系统的基本功能包括以下几方面：（1）监控和事故检测；（2）车道使用控制管理；（3）闸道管理；（4）对高占有率车辆的优先管理措施；（5）信息传送；（6）事故管理。
监控和事故检测
传统地，大部分高速公路管理系统的一个主要功能是对交通流进行监控。由于监控，交通状况可被监控到，一些发生运行问题的位置和原因可以得到准确定位。由于高速公路管理系统逐渐管理辖区多重化和方法多样化，监控功能已经扩展到对路线、救援如何快速到达事故地点、天气、路面状况和停车场状况的监控。
车道使用控制管理
车道使用控制的功能是在陆权允许的范围内尽可能有效地利用现有路面。主道调节、临时露肩使用、可逆车道使用和对重型货车的限制都是在陆权范围内进行的。主道调节、临时露肩使用、可逆车道使用和对重型货车的限制都属于车道使用控制。
闸道管理
管理大量进出高速公路的交通流是高速公路管理系统的另一功能。闸道计量器和临时闸道关闭都属于闸道管理功能。控制高速公路的进出量从而降低闸道处的混乱，并提高整体工作效益。
高占有率车辆的优先管理措施
高速公路管理的另一功能是为高速公路上的公交车、合货车、大棚车通过优先通行权，从而产生低占有率车辆行驶时间优势，并降低道路的行车数量。这些措施包括为高占有率车辆而设的特殊车道、优先进入闸道控制、特殊车道监控从而快速发现和清除事故和低占有率的强制限制。
信息传送
从驾驶员的角度出发，信息传送是高速公路管理一个最重要的功能。研究和经验表明，驾驶员希望获得高速公路上交通状况和可替代路线；不利天气和驾驶状况；养护和维修；特殊车道使用和道路实施措施实时信息。有了实时准确的信息，驾驶员能够更好地选择出行方式、出行时间和选择路线。许多现有的应急技术有利于将信息传递给驾驶员。
高速公路管理系统
一般情况下，高速公路管理系统把一个地区许多不同的运输部门联系起来。智能运输系统也包括地区性的多种驾驶员信息传播系统，它可以与高速公路管理中心并存。这样，高速公路管理中心是接收、处理、传输不同类型交通和运输数据（包括数字、图形、声音）的关键地方。高速公路管理中心要求地方运输系统的通力合作。
事故管理
在高速公路管理所有的主要功能中，事故管理可能为驾驶员提供最多的运行效率和安全保障。事故管理需要人力和技术资源的相互协作和预先使用计划，从而在事故后快速有效地恢复高速公路的最大通行能力。事故管理的典型作用有：控制中心；监控；信息传送、高速公路巡逻、闸道控制、决策制度、道路使用信号。
高速公路管理设施
高速公路管理系统的每一个功能都需要一个或多个设施来完成它。这些设施包括了合适的硬件设施和已实施的软件设施。总的来说，这些设施可以安排在控制中心，也可以安排在高速公路沿线。
沿线设施
许多不同的技术可用于沿线进行监控交通状况，控制车辆出入，管理车道使用，处理交通事故和与驾驶员联系。许多硬件技术在既定的设施中可以使用。例如，检测功能中的车辆检测可以通过环形线圈检测器、微波、雷达感应器、图像、车辆自动识别器或其它的一些技术来完成。使用哪种技术取决于我们需要获得的数据类型。信息传递、车道控制和事故管理系统也有类似的技术。
通讯设施
通讯被认为是高速公路管理的支柱。通讯设施把沿线的信息传回交通控制中心；另外，它又将控制中心的指令和数据传送到沿线。可行性和操作性是通讯系统设计的关键问题。
通讯设施包括硬件设施和辅助软件设施。同时，在通讯基础上建立起来的硬件技术是可利用的。通讯基础设施（持续系统运作和维护成本）是高速公路光缆系统中最昂贵的部分。高速公路管理系统的控制中心和子系统的设计必须同时考虑现场设施和中心通讯设施的设置，从而确保整个系统运作的协调性和经济性。
控制中心设施
交通控制中心是高速公路管理系统的中枢，它是收集、整理、传送高速公路管理系统信息的地方，也是与其他部门合作制定、实施控制策略的地方。信息传送也是通过中心协调和实施的典型方法。
控制中心的主要构成是显示和控制控制中心通过联系系统将中心的设施和沿线设施联系起来的关系。中心的其它主要设施是那些对环境进行监控，同时对策略进行调整和控制的工作人员，而这些管理对于高速公路系统效率最大化来说是很必要的。最后，今天控制中心实现高速公路各类系统功能的程度取决于工作人员与系统设备间的配合状况。
国家智能运输系统组织
国家IST的发展产生了智能运输系统基础设施的概念。“基础设施”这个术语已被广泛使用很多年，其用来描述道路、桥梁、排水管道及其他实现人或货物流动的公共设施，它不是卡车或汽车，而是道路和桥梁；它不是水，而是传送水的管道。这个术语的延伸自然就是智能交通运输系统中信息的传输。
实施ITS所需要的许多功能由其各种各样的基础的特点决定，而这些特点在一个完整的ITS中发生的作用就像建筑材料在建筑中的作用一样。ITS基础设施指的是那些与ITS相关的硬件、软件设施等，它们在现在或不久的将来会对运输活动进行支持和管理。ITS的发展首先发生在大城市，但正扩展到运营组织和远郊地区。
高速公路管理只是整体运输管理体系的一部分。高速公路管理和交通信号控制构成了整体运输系统的核心。高速公路管理和交通信号控制相互交换数据，让交通管理策略、进口闸道和路线网作为一个整体系统发挥作用。当定时信号计划对路网产生影响或是在道路上发生作用时，这些数据决定了系统将要采取的措施。例如，闸道的时间调节和交通信号的协作能够确保车队不至于太长而排到交叉口。当车辆为了绕过交通事故驶出高速公路时，交通定时信号可以调整时间去处理支线增加的车流量。同时，当驶过事故发生路段时，动态信息标志可以提示驾驶员如何回到高速公路上。
除此之外，高速公路管理和交通信号控制能为运输系统的其它子系统提供重要信息。比如说高速公路管理和交通信号控制有义务为路网的监控、监测、分流控制与管理提供信息。这些系统为高速公路管理和交通信号控制这个核心枢纽提供一些道路情况，如线路行驶时间、交通量及道路和路网上的实时速度。这些信息可以传到运输系统的其它组成系统，例如事故管理和线路管理。同时，子系统传来的信息也可以传到中心枢纽。
尽管某些运输系统中的子系统可能以独立的方式运作，但它们的运行和功能都可能与其它子系统相互影响。这些情况在城市公路网中尤为明显。为了效率最优化，各个子系统必须以一种相互联系、统一的方式来运行，各个部门必须保持积极的交流和合作，从而实现整体运输系统的真正目标。