浅谈高速公路机电系统维护与管理

浅谈高速公路机电系统维护与管理

1,董营营,2高海波,3陈诚,4王金奇

123山东高速集团四川乐宜公路有限公司

4山东高速集团四川乐自公路有限公司

高速公路机电系统也称为“高速公路智能交通系统”，是高速公路的重要组成部分，机电系统的维护与管理是保证高速公路设施设备正常运行的关键，本文主要对高速公路机电设施设备的维护与管理进行分析，查找存在的问题，介绍维护与管理的主要经验，为机电系统维护人员提供参考。

1．高速公路机电设施设备概述

高速公路机电设施设备是高速公路运营的重要组成部分，是发挥高速公路设施交通功能的主要辅助系统，也是对高速公路实现现代化管理的主要工具，主要由通信系统、收费系统、监控系统、供配电系统和隧道机电系统等五部分组成。高速公路机电系统设施设备种类繁多、复杂，且大多为全天候工作，对其实行科学、有效的维护与管理是保障正常运行的必要工作。如何使系统处于良好的工作状态，不仅取决于设施设备本身，更重要的是取决于设施设备运行中的维护与管理，从而增强设施设备的可靠性和稳定性。

2．高速公路机电设施设备存在的问题

随着科技的发展，高速公路机电设施设备更换、升级变化快，设备的交替更换、运行兼容、系统功能匹配成为高速公路机电系统维护和管理的难点。高速公路安装的机电设备品牌种类繁多，分布广，维护与管理复杂，很难及时有效的掌握机电设备健康状态。

3．高速公路机电设施设备维护与管理

3.1建立健全机电设施设备管理制度

建立健全高速公路机电设施设备管理制度是规范行为的重要前提，根据高速公路通信系统、收费系统、监控系统、供配电系统等分类制定管理岗位职责，明确各系统管理岗位要求，确保机电系统正常安全运行。规定机电系统运行与管理的职责、运行要求、维护维修、检查考核等内容，用于机电系统的运行与管理。

提升机电系统精细化管理水平，落实机电系统“6S”管理。维护与管理按照整理、整顿、清扫、清洁、素养、安全等六要素进行。通过制定《机电系统岗位职责》《机电系统运行管理办法》《联网收费系统维护管理办法》《机电系统代维管理办法》《机电系统备品备件管理办法》《网络安全管理办法》等一系列规章制度，明确ETC车道、ETC门架、通信机房、治超系统等关键设备指标要求，保障各系统正常运行及使用。

3.2通信系统维护与管理

高速公路通信系统是高速公路现代化管理的重要支撑系统，它要准确及时的传输话音、数据和图像等信息，保持高速公路各管理部门之间业务联络通讯的畅通，并要为高速公路内部各部门和外界建立必要的联系；同时高速公路通信系统作为交通专用通信网的重要组成部分，是交通信息的主要传输载体，为各种网络服务及会议电视系统提供传输通道。

通信系统主要分传输网和接入网，传输网负责将收费数据信息传输汇集至省中心，接入网主要负责把收费站收费数据、内线电话、OA办公、视频会议等数据业务传输汇集至路段中心。网络链路建设采用光缆跳纤，隔站相连，组成自愈环，保障数据链路有备份。通信系统数据传输通常采用SDH、OTN等方式，系统的维护重点在于传输光缆及通信网管。

通信光缆是数据传输的核心，光缆数据中断主要是由养护施工破坏、老鼠破坏、接头盒破坏等原因。为快速分析查找光缆断点，通过ODTR对光缆传输距离进行测试，判断出断点距离机房光缆接头距离是多少，根据判断的距离范围查找断点。光缆接续采用熔接机，使用光功率计进行光缆接续点衰耗测试，通常光缆衰耗不应大于0.20db／km。通过加强养护施工过程监管、定期排查检修井、投放老鼠药等方式，确保了通信光缆故障率的降低。

3.3收费系统维护与管理

高速公路收费系统是高速公路建设和运营费用回收的途径，收费系统一般采用“收费车道-收费站-各运营公司收费中心-收费结算中心”的四级收费体制。各级站点的核心是计算机设备，这些设备通过以太网交换机连成网络。收费车道采集的原始收费数据，通过计算机网络实时传送到收费站，收费站将采集的数据集中后发送给收费结算中心和相应的运营公司的收费中心。在收费结算中心，对每次出口的收费按照该车辆的车型和实际行驶所通过的路段、里程进行分割计算，得出各路段的应收款，然后存入收费结算中心的数据库，并将清算的结果发送给相应的运营公司的收费中心。

收费系统主要包括收费车道设备、ETC门架系统、入口治超系统、网络安全系统等。收费系统是保障高速公路收取通行费的关键子系统，车道设备是否正常关系着收费站安全与畅通。收费系统的维护与管理核心在于预防性养护，定期对收费站车道设备检修调试、数据服务器清理、ETC门架天线校验、入口治超秤台保养和自检、网络安全设备漏洞扫描、补丁安装以及病毒库及时更新等。

随着2019取消省界收费站项目的实施，ETC车辆由原来占比20%左右，增长至70%左右，ETC车道的维护是保障收费站畅通的核心。维护方式采取开展通行率提升专项行动，调试ETC天线、检查地感线圈、高速栏杆机电机检修、工控机系统清理、实车测试等方式提升ETC车辆通行效率。车道的收费系统稳定运行，既保证了通行费收取，又保障了安全和畅通。通过预防性养护结合定期检修，保障收费系统ETC门架、车道、治超系统、网络安全等收费系统设施安全可靠运行。

3.4监控系统维护与管理

监控系统一般由监控中心和外场设备两部分组成。监控中心由计算机系统、闭路电视监视控制设备、投影设备、不间断电源系统等组成。监控中心计算机系统采用局域网结构，能接入视频、数据和语音信息，构成一个多媒体的信息平台，具备方便的扩展性。计算机系统具有每天24h连续工作的能力。监控软件工程是交通监控系统的灵魂工程，它采集外场设备检测到的信息，进行分析处理，生成相应的控制方案。

监控系统主要包括监控摄像机、可变信息标志、气象监测、事件检测、微波车检等。监控系统是高速公路的“眼睛”，能直接反应高速公路的运行状态。监控系统配置的信息标志也是高速公路运营单位与司乘人员信息交互的重要平台，及时向司乘人员提示高速路段信息、天气状况等。

监控系统的维护与管理难点在于监控摄像机的运行，如何降低监控摄像机的故障率，视频在线占比的高低，是维护管理者的工作重点。要对车辆的检测器进行日常的维护，保证检测系统的检测功能正常运转。监控设备是检测设备的核心，所以根据相关的规定，定期对监控设备进行检查、维护、管理。通过监控管理平台，每日对监控摄像机、车检器、气象检测等轮巡1次检查设施故障，每日批量下发1次道路信息检查信息发送情况，确保了监控系统稳定运行。

3.5供配电系统维护与管理

高速公路供配电系统是一个独立的系统，它的作用是保证整个机电系统的正常运作。它一般是采用集中或相对集中供电,所用电源从发电厂或从附近地区的高压电网引出10kV或35kV高压送至高速公路自己的变电所,用降压变压器产生220V/380V的供电电压,然后再由低压配电屏及输电线送至有关用电设备。发电机和UPS作为收费站后备应急电源，保障市电停电后，收费车道正常运行。发电机根据收费站用电负荷进行配置，功率通常为200KW左右。UPS作为不间断供电电源，供电时长通常按1小时进行配置。

供配电系统的维护与管理重点在于高压配电部分、ATS切换柜、发电机等定期检测、维护、保养。高压进线柜、出线柜、隔离开关柜、变压器、互感器等设置应每年进行检测和校验，保障绝缘值、接地电阻值等满足运行要求。后备电源发电机日常维护重点在于定期活车，一般按每周活车1次，活车时长为10分钟左右，检查发电机是否正常运转，启动电瓶电源是否充足。UPS日常维护重点在于蓄电池应定期充、放电，维护周期一般按季度进行，蓄电池使用原则上不超过5年，为确保安全应每5年为周期进行蓄电池更换。通过每日巡检配电室高低压柜、检查变压器温度，每周试运行发电机、检查外场线路等，确保了供配电系统安全可靠运行。

3.6隧道机电系统维护与管理

隧道机电系统严格意义上可以作为监控系统的子系统，此处单独进行描述，主要是体现其重要性。隧道是高速公路安全运行的重点，隧道机电系统是为司乘人员在高速公路这一特殊的密闭环境，提供安全保障的关键设施。隧道机电系统可分为监控摄像系统、火灾报警系统、消防系统、通风系统、照明系统、紧急电话系统等组成。

隧道机电系统设备相对于路段其他系统设备，运行环境更加恶劣，故障率更高，设备运行稳定性相对较差。因此，隧道机电系统的维护要求也更高，2015年交通运输部颁发了《公路隧道养护技术规范》，明确了隧道机电设备运行维护标准，以及每年应进行设备技术状况检定，根据各子系统的检测情况，将隧道机电运行状况划分为一类、二类、三类、四类、五类，共五个等级，一类和二类整体运行良好，三类、四类和五类需进行专项改造，确保隧道安全运行。

隧道机电设备维护分为经常性检修和定期检修。经常性检修一般为1次/1～3月，主要处理设备表面无损、松动、膨胀等内容；定期检修一般为1次/年，主要是处理关键设备内部结构、紧固性、关键性能等内容。

2021年1月8日，交通运输部印发了《关于深化防范化解安全生产重大风险工作的意见》（交安监发〔2021〕2号），将3km以上的特长隧道内发生火灾、爆炸列入交通运输安全生产重大风险清单。2021年我们开展了长山隧道机电设施专项改造工程，主要对隧道监控服务器、工作站、紧急电话、隧道信号灯、卷帘门、高低位水池水位探测器等设备进行升级改造，打造全新的隧道综合监控平台。建立了“日常巡查+监控管理+隐患整改”一体化的隧道管理新模式，成立隧道监控所与路产管护中队合署办公，培养管护人员监控管理技能，并将隧道电工、机电维护保养单位人员纳入隧道日常巡查，成立隧道专业巡查、代维和应急处置队伍。隧道机电设备巡查频次为1次/天，巡检供配电设施、照明设施、通风设施、消防设施、监控与通行设施，配合隧道综合监控平台软件与现场巡查相结合，确保隐患排查治理到位。

全新的隧道管理模式极大地缩短了隐患整改和应急响应时间，有效预防和减少隧道交通事故的发生。

交通事故下降明显。通过2014至2021年的事故统计分析数据，事故数量呈逐步下降趋势，事故造成的损失随之减少。

通行效率提升明显。通过2014年至2021年的隧道阻断信息统计数据，交通阻断次数呈逐步下降趋势，事故造成的通行费流失随之减少。

4．建成信息机电模拟实验室

为提升车道故障处理效率和丰富人才培养形式，建立信息机电模拟操作实验室。实验室模拟收费车道环境进行设计，安装有工控机、栏杆机、票据打印机、费额显示器等设备，配合联网收费系统测试版软件，可完整还原车道收费流程。同时，该实验室具备模拟常见机电故障及业务操作等功能，为机电管理人员、一线收费人员和机电代维人员提供了技能培训及远程协助的实操平台。

近年来，随着取消省界收费站项目实施、ETC交通方式的大力推广、智慧高速建设规划等新形势新发展状况下，高速公路机电系统越来越发挥着重要的作用。高速公路机电系统在高速运营过程中起着不可替代的作用,因此，研究探讨如何对机电系统维护与管理具有重要意义。