電氣工程及自動(dòng)化技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用

王嘉熙

（長(zhǎng)治市協(xié)成公路養(yǎng)護(hù)工程有限公司，山西 長(zhǎng)治047500）

0 引言

在當(dāng)前的基礎(chǔ)交通體系中，高速公路的通行能力較強(qiáng)、車(chē)速高、安全性較好，并且能夠大幅度降低運(yùn)輸成本，推動(dòng)交通運(yùn)輸行業(yè)的不斷發(fā)展。但是，在了解其優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，也要明確其不足。例如，在高速公路的實(shí)際建設(shè)中，成本方面的投入相對(duì)較大，工期較長(zhǎng)，從而在經(jīng)濟(jì)、時(shí)間等方面耗費(fèi)大。為了使高速公路施工高效地完成，可構(gòu)建電氣工程系統(tǒng)，科學(xué)發(fā)揮多種自動(dòng)化電氣技術(shù)的輔助功效，在保證施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上提升施工速度。

1 自動(dòng)化技術(shù)與電氣工程概述

隨著電氣工業(yè)的不斷發(fā)展，電氣工程及其自動(dòng)化的相關(guān)技術(shù)不斷更新，為工業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展提供了技術(shù)支撐。目前，電氣工程及其自動(dòng)化已漸漸成為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的、完善的體系，在高速公路的運(yùn)營(yíng)管理中應(yīng)用電氣工程及其自動(dòng)化的相關(guān)技術(shù)，可以在一定程度上提升管理工作的效率和自動(dòng)化水平。經(jīng)相關(guān)調(diào)查可以了解到，在高速公路的運(yùn)營(yíng)管理階段中，這一技術(shù)會(huì)在監(jiān)控系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用。若可以對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，就可以保證每一個(gè)子系統(tǒng)之間的聯(lián)系更加密切，使得每一個(gè)子系統(tǒng)之間都可以無(wú)縫地對(duì)接，進(jìn)而對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行同步的分析。不僅如此，在高速公路的監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，能便于對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，使監(jiān)控工作更加便捷。

2 公路供電狀況分析

高速公路機(jī)電系統(tǒng)的組成如圖1所示，包括照明、供配電、隧道安全保障、收費(fèi)、通信以及監(jiān)控系統(tǒng)。在一般情況下，高速公路的供電系統(tǒng)采用10kV配電所與35kV變/配電所，少部分高速公路的機(jī)電系統(tǒng)采用110kV的變/配電所。在高速公路的供電系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)各個(gè)線路進(jìn)行連接，可以形成一個(gè)輻射網(wǎng)，變/配電所的輻射網(wǎng)分布比較均勻，形成一種相互連接的供電方式[1]。在主要的公路干線供電中，會(huì)含有兩種連接線，分別為一級(jí)負(fù)荷貫通線、綜合負(fù)荷貫通線。這兩種連接線可以對(duì)相鄰的變/配電所進(jìn)行連接，并且還會(huì)供給自動(dòng)閉塞信號(hào)電源。

3 電氣技術(shù)應(yīng)用分析

3.1 集中控制技術(shù)

在高速公路照明安裝的施工階段中，相應(yīng)技術(shù)人員需要在高速公路照明系統(tǒng)當(dāng)中實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，提高對(duì)高速公路施工的控制成效[2]。在公路的施工階段，技術(shù)人員可以對(duì)集中控制技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，在公路施工一開(kāi)始就可以建設(shè)出更加完善的配電系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)可自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的終端設(shè)備進(jìn)行使用，可以將相關(guān)的故障信息傳輸?shù)街髡鞠到y(tǒng)之中，主站在接收信息后會(huì)展開(kāi)有效反饋與計(jì)算，同時(shí)，結(jié)合計(jì)算的相應(yīng)結(jié)果明確解決方案。之后，會(huì)將方案的信息輸送到終端設(shè)備，讓其能夠在自動(dòng)化的條件下達(dá)成對(duì)故障的有效處理。

在對(duì)于集中控制技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中，配電終端的設(shè)備科也會(huì)將核心的信息向電力的主站進(jìn)行傳遞，而后子站就會(huì)對(duì)其中存在故障問(wèn)題的部位進(jìn)行控制以及管理，主站的系統(tǒng)也會(huì)給出最終的解決方案。在集中控制的環(huán)節(jié)中，施工人員需要對(duì)每一種電氣應(yīng)用的技術(shù)要求進(jìn)行關(guān)注，不僅需要對(duì)信息進(jìn)行傳遞，還要保證信息的指令會(huì)更加真實(shí)。不僅如此，施工人員也需要認(rèn)識(shí)到，并不是每一種系統(tǒng)都會(huì)更加適用于集中控制的技術(shù)。在面對(duì)與處理功能較為繁雜的主站系統(tǒng)時(shí)，可以對(duì)集中控制的技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，這樣就可以對(duì)各類電力網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題進(jìn)行解決，保證電氣管理工作的水平可以得到提升。

3.2 分布控制技術(shù)

在高速公路的運(yùn)營(yíng)管理階段中，可以對(duì)分布控制技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。在電氣技術(shù)的系統(tǒng)中，配電的終端能對(duì)故障的問(wèn)題進(jìn)行自行的診斷以及隔離處理，并且與其他的終端保持著相互配合的關(guān)系。不僅如此，這種技術(shù)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)能力也十分強(qiáng)。在實(shí)際進(jìn)行電氣控制的過(guò)程當(dāng)中，主站并不需要參與配合控制的工作，工作人員只需要對(duì)電流的技術(shù)型與電壓時(shí)間型進(jìn)行充分的了解，注意重合功能的影響就可以。在公路的建設(shè)中，通過(guò)對(duì)分布控制的技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，也會(huì)存在著相應(yīng)的問(wèn)題。與其他的控制技術(shù)相比較，這種技術(shù)在對(duì)故障進(jìn)行處理的過(guò)程中，會(huì)降低工作的效率。要對(duì)故障的系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)，也會(huì)消耗較長(zhǎng)的時(shí)間，從而為公路的供電系統(tǒng)帶來(lái)一定的沖擊。由于這種技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，會(huì)利用分段監(jiān)控的方法來(lái)對(duì)各種故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)，每一個(gè)監(jiān)控部分的配合難度也比較高。因此，這種手段并不適合運(yùn)用于高速公路的施工活動(dòng)當(dāng)中。

3.3 電氣通信技術(shù)

在高速公路中，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)用，可以增強(qiáng)供電的安全性與可靠性。通過(guò)電力調(diào)度、安全監(jiān)控等工作還可對(duì)各種信息進(jìn)行統(tǒng)一化管理。由于高速公路供電系統(tǒng)無(wú)通信設(shè)施，所以，應(yīng)利用公共通信系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸（模擬通信系統(tǒng)模型見(jiàn)圖2，通信工作頻率與波長(zhǎng)見(jiàn)表1）。

表1 通信工作頻率與波長(zhǎng)

3.4 邊坡監(jiān)測(cè)技術(shù)

自動(dòng)化技術(shù)除了在高速公路電氣工程領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用，同時(shí)在高速公路施工環(huán)節(jié)的邊坡監(jiān)測(cè)中也能夠發(fā)揮著良好的監(jiān)測(cè)優(yōu)勢(shì)。首先，利用自動(dòng)化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)坡面的排險(xiǎn)功能。將電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在高速公路的邊坡監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)中，可以構(gòu)建自動(dòng)化邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠結(jié)合施工區(qū)域的具體情況，開(kāi)展適合的檢測(cè)技術(shù)。在高速公路的高邊坡監(jiān)測(cè)技術(shù)下，還要結(jié)合裂縫儀器的監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)，對(duì)高邊坡的沉降以及錯(cuò)動(dòng)方向進(jìn)行綜合治理。倘若邊坡的坡頂發(fā)生巖體爆裂的情況，還要全面實(shí)施打孔微裂爆破。對(duì)于一些地質(zhì)比較復(fù)雜的施工區(qū)域自動(dòng)化技術(shù)也能實(shí)現(xiàn)良好的監(jiān)測(cè)和排除隱患功能，從而對(duì)坡面進(jìn)行加固和澆灌。另外，自動(dòng)化技術(shù)還可以對(duì)邊坡裂縫進(jìn)行有效巡查，有效規(guī)避意外的發(fā)生，保障高速公路施工的穩(wěn)定性。

在高邊坡監(jiān)測(cè)中可以結(jié)合GPS技術(shù)對(duì)復(fù)雜地形區(qū)域進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)，同時(shí)采用3D位移圖有效觀測(cè)水平位移和滑動(dòng)情況，結(jié)合獲取的數(shù)據(jù)信息制定有效監(jiān)測(cè)方案。通過(guò)滑動(dòng)位移還可以采用澆灌方式進(jìn)行科學(xué)填充，并對(duì)坡體產(chǎn)生滑落的情況必要時(shí)候可以進(jìn)行護(hù)坡修筑施工，以此來(lái)防止滑坡現(xiàn)象的產(chǎn)生，避免高速公路行車(chē)危險(xiǎn)，同時(shí)也保障高速公路順利完成施工，滿足現(xiàn)代高速公路的建設(shè)需求。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在高速公路的施工過(guò)程當(dāng)中，各環(huán)節(jié)的要求會(huì)特別嚴(yán)格，有很多施工的隊(duì)伍都會(huì)主動(dòng)嘗試應(yīng)用合適的電氣技術(shù)，以期解決在公路建設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)的不同電力方面的需求。為了提升工程管理成效，相應(yīng)施工人員也一定要注重采取正確方式實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣技術(shù)的有效應(yīng)用。通過(guò)對(duì)電氣技術(shù)的合理應(yīng)用，可提升電氣工程的管理水準(zhǔn)，也能推動(dòng)交通領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。