高速公路機電系統施工重點、難點及技術措施

蔡奇

（廣東飛達交通工程有限公司，廣東廣州510663）

0 引言

高速公路的機電工程包括通信、監控系統、收費系統、供配電照明系統等。當前，伴隨著高速公路的快速發展以及新技術、新設備的不斷更新換代，我國高速公路機電工程建設工作取得一些成效。但相對于發達國家來說，我國高速公路機電工程施工仍存在著一些不足，需要不斷地優化與改進。本文結合工程實例，著重就高速公路機電工程施工重點、難點及優化技術措施進行探討。

1 工程概況

廣東省龍川至懷集公路（原稱“汕昆高速公路龍川至懷集段”，簡稱“龍懷高速”）全長約365.399km，分為龍川至連平段（簡稱“龍連段”）、連平至英德段（簡稱“連英段”）、英德至懷集段（簡稱“英懷段”），是國家高速公路網規劃“7918”布局方案中第17 橫——汕頭至昆明高速公路的重要路段，也是廣東省“九縱五橫兩環”高速網規劃主骨架中“一橫”的重要組成部分。

該標段JD4 標，K127+524—K276+915，其中B3 合同段里程：K230+100—K276+915，里程范圍內監控（含隧道）、收費（含土建）、通信等設施，含設備，材料，工器具的采購、運輸、安裝、調測和場地清理等其他為完成該工程所需的全部工作內容。

起訖樁號K127+524—K276+915，包含龍仙東收費站、龍仙西收費站、三華收費站、六里收費站、青塘收費站、橋頭收費站、東華收費站、望埠收費站、英德北收費站、石灰鋪收費站、西牛東收費站、九龍南收費站。

2 機電工程施工重點與難點

2.1 監控系統與通信系統交叉

監控系統通過通信系統傳輸數據及視頻，外場數據的界面劃分在光纜終端盒處，光端機和從設備至終端盒的接線由監控系統負責；從光纜終端盒（含終端盒）往上，包括傳輸進站用光纜、接頭盒、終端盒、ODF單元及跳纖等均由通信系統負責。通信系統負責為路基段外場數據傳輸提供10/100M 以太網傳輸通路，通信機房內界面劃分在通信系統SDH 傳輸設備以太網接口處，光端機、交換機及至通信系統SDH 線纜由監控系統負責。

在視頻傳輸方面，監控外場攝像機采用IP 攝像機方案，界面劃分在視頻傳輸設備（光纖收發器）以太網接口外側，通信系統負責光纖收發器、終端盒及相應光纖。IP 攝像機及至視頻傳輸設備的接線由監控系統負責。視頻傳輸設備放置在監控系統攝像機的控制機箱內，由監控系統提供設備尺寸及用電要求，監控系統統一考慮控制箱內設備布設、用電及配電電纜等。監控中心界面劃分在以太網接口外側。

2.2 監控系統與收費系統交叉

監控系統與收費系統界面劃分在各收費站電源室配電柜處，監控系統由收費站電源室配電柜的出線微型斷路器引線至外場監控設備，收費系統負責預留相應容量的微型斷路器。

3 機電工程實施方案

3.1 監控聯網實施方案

項目采用的攝像機、編解碼設備、硬盤錄像機、IP存儲等設備完全符合廣東省交通集團的有關規定。項目通車后，將接入省監控中心控制系統，主要包括監控聯網、客戶服務系統聯網、IP 調度系統聯網、流媒體及GIS 系統聯網，系統建設和運營均滿足省監控中心監控聯網的需求。

3.2 通信聯網實施方案

該項目通信系統在系統結構上分為兩層：第一層為SDH 干線數字傳輸系統，第二層為該路段范圍內的通信傳輸業務。該路段設置通信管理中心和干線數字傳輸通信節點，與已建成的龍懷高速公路龍連段干線通信節點相接，預留英懷段干線通信系統通道，共同構成光纖數字傳輸系統，完成該路段各種信息與廣東省高速公路通信中心之間的信息傳輸。

3.3 收費聯網實施方案

根據廣東省高速公路聯網收費的總目標及規劃，全省高速公路聯網收費“一張網”在2013年年底實現，總體模式采用“按實際路徑收費、按實際路徑拆分”基本模式，選擇“RFID 復合卡+電子路標+5.8Ghz ETC標識點（自由流）+高清卡口防逃費稽查+輔以必要行政管理手段”的基本技術路線。

4 機電工程施工技術措施

4.1 監控系統

該項目監控設施采用三級管理體制：省監控中心—英德監控中心—監控外場設備。意溪中心負責監控管理全線交通運行，并將重點監控信息上傳至省監控中心。

英德監控中心由計算機系統、閉路電視系統、液晶屏拼接系統及綜合控制臺等構成。

4.1.1 外場電力電纜施工

（1）現場勘查敷設線路，根據所設計的路線對路由進行測量，根據現場實際情況作適當預留進行電纜配盤。

（2）電纜敷設。監控外場設備配電電纜以直埋方式敷設，過橋采用鋼塑復合管保護。地下直埋的鎧裝電纜的埋設深度不應小于700mm，埋設電纜的溝底應鋪有100mm 的砂層或細土。鋪好電纜后，必須再鋪蓋100mm 的砂層或細土。當電纜溝調整深度以適應電纜或電纜管進出時，其調整應平緩，并且坡度不應大于1∶5。

（3）終端電纜頭制作。在室外制作電纜終端頭與中間接頭時，應防止塵埃、雜物落入絕緣層內。嚴禁在霧或雨中施工，低壓電纜終端頭采用絕緣膠帶包扎密封。

4.1.2 外場攝像機安裝施工

（1）立柱安裝方案。清潔基礎法蘭上的地腳螺栓，設置施工標志。安裝線纜，保證電纜有足夠松弛，在旋轉機構正常移動攝像機防護罩時，電纜和電纜端子不受張拉影響，所有外露線纜均穿保護套管，進出線端子為密封型。

（2）攝像機立柱桿應為熱浸鍍鋅鋼結構桿體，用吊車起吊立柱，下法蘭與基礎法蘭平面貼合，用螺栓固緊法蘭，立柱頂部設避雷針，立柱底法蘭盤與接地網引線良好連接，并做好防腐處理。

4.2 通信系統

該項目通信系統采用省通信中心—路段通信中心（有人站）—沿線通信站（無人站）三級管理體制。在該路段中的各個收費站內，設置無人通信站，其中望埠收費站同管理中心，共同設置望埠管理中心通信站。沿線還設置11 個無人通信站。

4.2.1 通信設備基礎施工

（1）安裝機架底座，高度與防靜電板一致，設備機架都應有防震底座，與地面均勻加固，每個底座不少于4 個點。底座與地面連接采用膨脹螺絲，規格為M10mm。

（2）施工中的接線要將光纜各保留5m，通過接線盒連接。主干光纜在起點附近的入孔處，和終點附近分歧入孔處，作20m 盤留。光纜要熔接到光纜接頭盒中。

4.2.2 通信系統設備施工

（1）在安裝設備前，對各線纜進行復查測試，以保證線纜的各類指標達到安裝的要求。

（2）在線纜布設端接好后，進行通信電源、光端機、三層交換機等設備的安裝。要輕拿輕放，按規范操作。顯示器要擺放平穩，設備的控制線、信號線的接插頭要安裝牢固，焊接頭要焊實、焊牢、無毛刺，不得虛焊，以保證設備正常運轉和信號正常傳輸。

（3）系統聯調和聯網調試。

4.3 收費系統

該項目收費設施采用省聯網收費管理中心—路段收費中心—收費站三級管理體制，全線設置12 處收費站、86 條機電車道（含12 條ETC 車道）。收費系統主要由計算機系統、閉路電視監視系統、內部對講及報警系統、供配電及接地系統、出口計重系統以及各種軟件構成。

4.3.1 稱重系統。稱重系統由稱重傳感器、數據采集處理器、輪軸判別器、紅外線車輛分離器、線圈檢測器構成。出口車道計重系統相對獨立，輪軸判別器、紅外線車輛分離器、稱重傳感器及線圈檢測器的數據均上傳數據采集處理器，數據采集處理器通過串行通信接口和車道收費計算機連接，把經過處理后得到的計重信息（包括總重、軸重等）上傳車道收費計算機。稱重系統構成如圖1所示，平面布置圖如圖2所示。

圖1 稱重系統構成圖

圖2 稱重系統平面布置圖

4.3.2 收費亭施工方案。將收費亭運輸車輛和吊車引入相應的收費車道；用吊車將收費亭卸下，直接吊裝在收費亭基礎上；用撬杠調整收費亭前后、左右的位置；在收費亭下塞入墊片，調整收費亭水平；用相同方法吊裝其他收費亭，調整方向使各收費亭在同一直線上；檢驗收費亭安裝質量，清理現場。

4.3.3 廣場攝像機施工方案。將攝像機立柱吊裝至指定位置并固定；在立柱底盤下塞入墊片，調整立柱垂直；將組裝好的攝像機和避雷針安裝在立柱頂部，并在連接部位用玻璃膠密封；將接地線引入機箱，并固定在指定位置；將視頻輸出臨時接在便攜監視器上，加電調試，確保攝像機工作正常。

4.3.4 收費車道設備安裝。收費車道上設備主要包括霧燈、手動欄桿、自動欄桿、車道攝像機、車道通行燈、費額顯示器等。單體設備的安裝施工方法依據各設備安裝技術手冊。系統整體安裝需考慮以下因素。

（1）設備安裝包括線路的連接，電源的安裝，電源線的配接。在安裝前，應根據相關技術指標做相應試驗，確認各項技術性能是否符合設計要求，方可進行安裝。

（2）底座施工。以亭中心線和島緣石為基準，確定設備基礎位置，保證各車道同種設備的位置成一條直線，整齊劃一。設備底座必須安裝牢固。

（3）天棚信號燈安裝。在安裝天棚燈時，首先要保證燈在通行車道中心線的上方。在固定底板和支架時，要保持垂直端正，在兩個以上方向用垂直靠尺或吊線測量，保證燈立面的垂直度。

4.3.5 車輛檢測線圈施工

（1）環形線圈通常安置在路面的槽里，其典型的寬度為6～8mm，深度約5cm。當環形線圈放置在鋼筋混凝土的鋼筋上時，線圈務必在鋼筋之上至少5cm。

（2）環形線圈采用截面積不小于1.5mm2的小股銅導線作為引線線纜。路面埋置線圈下300mm 內不應有鋼筋或鋼管，線圈旁500mm 內不應有鋼筋或鋼管，尤其是立筋等金屬物。

（3）環形線圈的線纜不允許發生扭結、錯位和變形，用環氧樹脂密封；進島的線纜用鋼管保護，同樣用環氧樹脂密封。

（4）環形線圈的線纜拐角處需作平緩處理，以免割傷線纜，線圈的銳角處要適當考慮以45o角保護線圈線。

（5）按敷設長度要求裁出線圈線，敷設線圈。24小時后檢查線圈槽，如果環氧樹脂下陷則需補灌。

5 結語

當前，隨著高速公路機電系統結構變得越來越復雜，其功能也在不斷增強。若將機電工程和土建工程同步設計、同步施工、同步投入運行，既可以減少建設時間，使高速公路快速投入使用，也能夠使機電工程真正起到高速公路管理的指揮中樞的作用。只有不斷優化機電工程施工技術，才能保證高速公路安全、有序的運行，滿足人民的生產和生活需要，推動我國經濟的持續發展。