后高速時代機(jī)電系統(tǒng)后評估內(nèi)容分析

王艷艷 周正興

摘 要 在國內(nèi)高速公路由建設(shè)時期轉(zhuǎn)到維護(hù)管養(yǎng)時期的大背景下，本文結(jié)合高速公路機(jī)電系統(tǒng)的特點(diǎn)，調(diào)研分析了機(jī)電系統(tǒng)管理中存在的問題，總結(jié)出機(jī)電系統(tǒng)后評估的需求，在此基礎(chǔ)上提出了機(jī)電系統(tǒng)后評估的具體內(nèi)容和解決方法，為高速公路機(jī)電后評估系統(tǒng)的建立提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞 高速公路 機(jī)電管理 后評估 故障率

中圖分類號：U412 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2015.05.023

Electromechanical System Assessment Content

Analysis in the Post High-speed Era

WANG Yanyan， ZHOU Zhengxing

（Jiangsu Province Communications Planning and Design Institute Limited Cmpany， Nanjing， Jiangsu 210014）

Abstract In the domestic highway construction period by period to maintain custody of the background， this paper， the characteristics of highway electromechanical systems， research and analysis of the mechanical and electrical systems management problems summed up demand after electromechanical systems assessment， on the basis of put forward the specific content and solutions electromechanical system after evaluation， to provide a reference for the establishment of the assessment highway electromechanical systems.

Key words highway; electromechanical management; assessment; failure rate

1 高速公路機(jī)電系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

（1）設(shè)備種類多。高速公路機(jī)電系統(tǒng)一般包括監(jiān)控系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及電力監(jiān)控系統(tǒng)，每個系統(tǒng)都包含了各種各樣的機(jī)電設(shè)備，如攝像機(jī)、光端機(jī)、收費(fèi)道閘、變壓器等，數(shù)量龐大，種類繁多。（2）專業(yè)領(lǐng)域廣。從涉及的專業(yè)來看，機(jī)電系統(tǒng)涉及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電子技術(shù)、電器技術(shù)、電氣控制、通信技術(shù)和交通工程等專業(yè)，專業(yè)涵蓋面廣、設(shè)備性能指標(biāo)多樣。（3）運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜。高速公路機(jī)電系統(tǒng)分布線路較長，設(shè)置場所多樣，有的暴露在室外、有的安放在室內(nèi)、有的埋設(shè)在地下、有的安裝在跨江橋上，同時高速公路機(jī)電設(shè)備多數(shù)要求24小時不間斷運(yùn)行，運(yùn)行期間要經(jīng)受風(fēng)吹、日曬、雨淋、嚴(yán)寒、高溫、鹽霧等各種條件的考驗，工作環(huán)境比較復(fù)雜多變。（4）設(shè)備更新率高。高速公路機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境及運(yùn)行要求使的其硬件設(shè)備更易老化、防腐、絕緣等性能下降較快，比一般的機(jī)電設(shè)備壽命短;同時隨著交通量的快速增長，高速公路建設(shè)節(jié)奏的放慢，提高高速公路交通效率是關(guān)鍵所在，對機(jī)電設(shè)備及系統(tǒng)的運(yùn)行效率提出了更高的要求，智能化需求也越來越高，而電子技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、計算機(jī)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)電產(chǎn)品及其系統(tǒng)的更新?lián)Q代也很快，這些促使了高速公路機(jī)電設(shè)備及其系統(tǒng)的更新淘汰率高。

2 機(jī)電系統(tǒng)后評估需求分析

目前，大多數(shù)高速公路運(yùn)營單位對機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備采取的維護(hù)模式主要為自行維護(hù)、專業(yè)維護(hù)或兩者結(jié)合的方式，自行維護(hù)主要為定期的巡檢，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障后進(jìn)行維修或更換;而專業(yè)維護(hù)是由項目運(yùn)營單位委托具有專業(yè)資質(zhì)的檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行全面檢查維護(hù)。機(jī)電設(shè)備類型多樣，維修更換的標(biāo)準(zhǔn)也沒有具體的規(guī)范，對維護(hù)人員專業(yè)水平依賴高，管理部門對維護(hù)的合理性無法判斷;對設(shè)備何時進(jìn)行更換無法制定計劃，這些都是高速公路機(jī)電管理部門面臨的現(xiàn)實(shí)問題。結(jié)合高速公路機(jī)電管理部門調(diào)研的相關(guān)內(nèi)容及參考國內(nèi)外相關(guān)高速公路機(jī)電系統(tǒng)管理方面的文章，對于高速公路機(jī)電系統(tǒng)后評估的需求總結(jié)為以下幾個方面：（1）現(xiàn)狀評估需求。機(jī)電設(shè)備及系統(tǒng)能否工作并不是評價機(jī)電系統(tǒng)安全性的標(biāo)準(zhǔn)，很多設(shè)備的損壞都是日積月累的結(jié)果，現(xiàn)有的投入使用的設(shè)備其性能如何、存在著哪些薄弱環(huán)節(jié)和安全隱患，是管理人員想知道的，是機(jī)電系統(tǒng)后評估的需求之一。（2）動態(tài)評估需求。正在運(yùn)行的機(jī)電設(shè)備，其工作能力變化趨勢如何，其合理的使用周期多長都是管理部門需要掌握的資料，也是機(jī)電系統(tǒng)后評估的需求之二。

3 機(jī)電系統(tǒng)后評估具體內(nèi)容及方法

3.1 現(xiàn)狀檢測及評價

根據(jù)現(xiàn)狀評估的需求，對機(jī)電設(shè)備及系統(tǒng)的評估可包括以下幾個方面的內(nèi)容：機(jī)電設(shè)備的外觀質(zhì)量評價、關(guān)鍵指標(biāo)性能評價、系統(tǒng)功能評價及機(jī)電系統(tǒng)的總體評價。外觀質(zhì)量主要指設(shè)備數(shù)量、安裝質(zhì)量和設(shè)備工作環(huán)境等;關(guān)鍵性指標(biāo)主要指影響系統(tǒng)安全性能或可靠性等的指標(biāo);系統(tǒng)功能主要指各系統(tǒng)和設(shè)備是否工作正常。①

機(jī)電設(shè)備外觀質(zhì)量、關(guān)鍵指標(biāo)及系統(tǒng)功能可以通過各種現(xiàn)代化的檢測儀器和手段，根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn) 第二冊 機(jī)電工程》（JTG F80/2）中相關(guān)要求進(jìn)行專業(yè)檢測得出相關(guān)結(jié)果。由于機(jī)電系統(tǒng)的復(fù)雜性，各類設(shè)備各檢測項的結(jié)果評價方式不一，無法直接用于系統(tǒng)評價，為便于分析比較，可采用專家打分的方式間接使評價指標(biāo)定量化，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行等級評定和系統(tǒng)總體評價。

機(jī)電系統(tǒng)總體評價根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)應(yīng)采用綜合評價的方法來實(shí)現(xiàn)，首先應(yīng)建立綜合評價的模型，即機(jī)電系統(tǒng)總體評價體系（見圖1）。可采用目標(biāo)法確定評價目標(biāo)，即高速公路機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀;通過分析法確定從機(jī)電系統(tǒng)的組成來建立評價指標(biāo)體系，即照明系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等，采用層次分析法和特爾斐法（專家咨詢和分析相結(jié)合）確定每個分系統(tǒng)的評價指標(biāo)，如收費(fèi)系統(tǒng)中的計算機(jī)、服務(wù)器等，監(jiān)控系統(tǒng)中的攝像機(jī)光端機(jī)等。評價體系建立后，可通過層次分析法確定各評價指標(biāo)的權(quán)重，運(yùn)用一級模糊綜合評價模型對各分系統(tǒng)進(jìn)行評價，運(yùn)用多級模糊綜合評價模型實(shí)現(xiàn)整個機(jī)電系統(tǒng)現(xiàn)狀的評價。②

圖1 機(jī)電系統(tǒng)現(xiàn)狀評價體系

3.2 機(jī)電設(shè)備、機(jī)電系統(tǒng)的動態(tài)評估

動態(tài)評估主要指評估機(jī)電設(shè)備或系統(tǒng)在未來一段時間之內(nèi)的工作能力變化趨勢，可以從其設(shè)備的故障率、物理壽命、經(jīng)濟(jì)壽命和技術(shù)壽命的角度來進(jìn)行評估。

對于簡單的、廉價的、消耗性的設(shè)備，可以從故障率的角度來評估其壽命，即從設(shè)備開始使用到出現(xiàn)不可修復(fù)的故障或不能接受的故障率時的時間，具體可通過威布爾分布法來確定其故障率曲線（見圖2），其壽命時間也就是損耗期故障率曲線的上升點(diǎn)。對于達(dá)到其壽命期的設(shè)備應(yīng)及時更換。

圖2 機(jī)電設(shè)備故障率曲線

對于復(fù)雜、貴重、耐用的設(shè)備，可以從物理壽命、經(jīng)濟(jì)壽命和技術(shù)壽命綜合考慮來確定其壽命。但技術(shù)壽命具有不可預(yù)見性，因此機(jī)電設(shè)備的壽命主要考慮其物理壽命和經(jīng)濟(jì)壽命。設(shè)備的物理壽命一般可以由制造商提供，或者通過專家評判的方式采用德菲爾法（Delphi Method）進(jìn)行預(yù)測;經(jīng)濟(jì)壽命的確定可以采用最小年平均費(fèi)用法或低劣化數(shù)值法來確定;最后設(shè)備的使用壽命由物理壽命和經(jīng)濟(jì)壽命按權(quán)重比例2：8來確定。③

4 結(jié)語

通過機(jī)電設(shè)備和機(jī)電系統(tǒng)的后評估，掌握了機(jī)電設(shè)備或系統(tǒng)的具體情況，了解了設(shè)備的故障規(guī)律和使用壽命，在此基礎(chǔ)上，管理部門可以制定有針對性的維護(hù)管養(yǎng)方案，可以制定改造報廢計劃，為高速公路機(jī)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)科學(xué)化、信息化管理提供技術(shù)支持。本文提出的機(jī)電系統(tǒng)后評估思路，也為高速公路機(jī)電系統(tǒng)后評估體系的建立提供參考依據(jù)。

注釋

① 馮俊杰，王錚.高速公路機(jī)電設(shè)施技術(shù)狀況評定方法研究[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2013（7）：61-63.

② 譚小剛.高速公路隧道機(jī)電設(shè)施檢測技術(shù)應(yīng)用研究[D].長安大學(xué)，2014：24-42.

③ 饒永波.高速公路機(jī)電設(shè)備使用壽命的管理機(jī)制和實(shí)施方法[D].河南科技大學(xué)，2011：11-17.