ETC門架供電保障模式淺析

摘要：結合福泉高速公路有限公司ETC門架供電運營維護管理的實踐經驗，探討如何未雨綢繆、多措并舉、“軟硬”兼施，全力保障ETC門架供電系統運行正常，為確保收費工作順利進行奠定堅實的基礎。

關鍵詞：ETC門架;供電系統;UPS;預防性養護

中圖分類號：U418.7? 文獻標志碼：A? 文章編號：1671-0797（2022）03-0052-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.03.015

0? ? 引言

2020年1月1日零點，全國近500處省界收費站正式撤銷，至此，原有以省為界的運營模式變為門架計費，車道通行的全國高速公路全網統一了運行模式。車輛在高速公路省界不再需要停車交費，可以直接快速通過，在省界的通行體驗與在主線上行駛完全一樣，可以徹底解決省界收費站擁堵問題，大幅提高通行效率，減少污染物排放。

其中，ETC車輛繼續使用ETC專用通道，在入口和出口收費站實現ETC不停車快捷收費。人工交費車輛在入口收費站領取帶有路徑記錄功能的CPC通行卡，在出口收費站交回，并一次性交納全程通行費，從而大大提高了綜合交通運輸體系的運轉效率，極大地緩解了收費站擁堵的情況，有效改善了人民群眾的出行體驗，也助力了高速公路節能減排、降本增效。

與此同時，對于機電運維人員來講，門架機電設備的保障尤為重要。目前門架機電設備的抓拍攝像機、RSU天線、光纜均采取主備模式，而門架的供電電纜則僅采取就近收費站或服務區單回路供電模式，可以說，現在的門架供電已經成為影響門架設備正常計費的關鍵因素。

因此，如何在現有模式下保障門架供電系統的完好運行已經成為一個亟待解決的問題。本文結合近兩年福泉高速門架供電設備的運行情況，對其保障模式進行了簡單的分析總結。

1? ? 現有ETC門架供電模式

福泉高速共設置17個收費站，其中福泉11個、漁平6個，對應的大樞紐互通有草埔園、西埔、三江口、港后、漁溪、南沈、青口、黃石等8座，對應設置48個ETC門架。其中，48個門架分為收費站、隧道配電房、服務區三類取電點，由各鄰近收費站、服務區或隧道配電房內低壓配電柜中的專用抽屜柜接出，沿線按照供電距離采用YJLV-4×70 mm2或YJLV-4×50 mm2鋁纜進行供電。從單個ETC門架來看，參照圖1，目前單個ETC門架進線端配備有市電+柴油發電機雙保障模式，機柜端配備有門架UPS（福泉路段采用科士達UPS，配備48 V、100 Ah鋰電池）+移動發電機接口的雙備份模式，能夠在一定程度上滿足供電保障的需要。

但從近兩年福泉路段的實際使用情況來看，仍存在一些不足，主要如下：

（1）維修及時性無法滿足。外場ETC門架套鋼管鋪設的電纜為鋁纜，與光纜在同一鋼管內，在施工時極易出現纏繞、破皮、續接等問題;在實際使用中，也發生過多起因電纜破皮短路、受火災損毀、進水短路引發的電纜故障，導致進線端的保護完全失效，只能依靠門架機柜端UPS與移動發電機進行保障。據測算，目前門架UPS對于“4+1”車道僅能供電5 h左右，而電纜的維修存在極大的不確定性，從機電維護站接到告警通知，再到準備材料驅車趕到現場，排查斷點、接續、調試、恢復，這一系列動作下來，已經需要不少時間，而當遇到夜間、節假日等特殊時間點時，就更難以保障故障的及時維修，從而無法有效保證門架設備的正常運行與門架心跳的正常上傳。

（2）安全性無法保證。福泉路段經2010年擴建后，基本達到雙向八車道的通行條件，單向四車道門架日均車流量達3萬輛，車流量增長的同時也更易引發安全隱患。當外線中斷或輸入停電時，一是需要維護車輛停留在應急車道上進行移動發電機的發電操作，在遇上夜間、節假日等時間段時更容易存在安全隱患;二是目前的接線模式僅支持移動發電機對單個門架而不是一對門架進行發電，而進線中斷時，往往至少有一對門架受影響，需要至少出動兩輛作業車載兩臺移動發電機進行發電，而福建沿海時常有臺風、暴雨侵襲，導致現場操作人員易發生安全風險。

（3）設備穩定性不夠。經過對門架供電設備兩年多的實際使用后發現，在所站或服務區等外線停電后，可能發生門架UPS設備跳閘、告警、關機等情況，即使在啟用柴油發電機進行供電后，也依然可能出現有柴發、有UPS、有電池而門架ETC設備仍無法正常供電的情況。

2? ? 建議的ETC門架供電保障模式

2.1? ? 從門架建設層面分析

（1）考慮到福泉高速沿線車流量較大，建議建設時在ETC門架立柱附近加寬應急車道，預留應急車輛停放空間位置，更好地保障操作維護人員的人身安全;

（2）從門架機柜設備選型開始，考慮單向四車道的門架設備功率基本不超過600 W（不含空調），可采取直接在門架機柜頂端或門架路側增加太陽能板供電的保障方式;

（3）在具備條件的路段，可采用供電線路AB雙向互備的模式建設備用供電電力電纜，進一步提升供電線路的安全性。

2.2? ? 從運營管理層面分析

（1）加強供電預警機制。通過加大“人工+信息化”監測力度，按維護規程開展日常供電系統的人工巡檢維護，利用不斷推陳出新的各類遠程告警設備，努力實現供電中斷的自動告警與自動推送，進一步提升電力中斷響應的及時性，做到電力中斷早發現、早告警、早處理、早排除。

（2）建立ETC門架應急搶修隊伍。建立“社會化+機維部門”雙管模式，集中優勢技術力量，結合社會化搶修搶險隊伍，確保在門架供電故障發生時，能夠“召之即來，來則能戰，戰則必勝”。

（3）備足門架供電系統應急備件。日常維持相應規格的電力電纜、各類空氣開關、UPS設備、UPS電池、移動發電機、小型外接應急電源等設備的庫存，并在使用后及時進行采購補充，進一步提升應急場景下的供電應急保障能力。

2.3? ? 從技術維護層面分析

（1）設立門架ATS應急供電裝置。近期福泉公司試點了在門架ETC機柜內UPS輸出與門架設備之間加裝一個ATS應急接入裝置，該裝置能夠實現UPS輸出與外接電源之間的無縫切換，外接電源采用便攜應急電源，內置電池，電池規格參照門架鋰電池，至少采用100 Ah電池組，如圖2所示。

當機柜端輸入市電中斷時，先行使用門架ETC機柜UPS供電，待技術人員到達現場后可直接接入便攜應急電源進行供電，后備供電時間=機柜UPS供電時間+便攜應急電源供電時間。當故障無法及時排查時，可以連續更換后備便攜應急電源，部分夜間發生的供電故障可以等到第二天早上進行排查，兼顧了保障ETC門架各設備供電與人員安全的問題。

（2）探討設立門架市電斷電無線告警的可行性，即對轄區內門架配電柜安裝斷電報警器，確保門架機柜市電斷電時能夠第一時間向云平臺通知斷電報警信息，通過綁定手機接收斷電、來電提醒，ETC門架應急保障小組能夠對報警位置進行針對性巡查，保障門架用電安全。

3? ? 落實門架供電系統日常養護制度及應急預案

門架供電保障部門應該按照從嚴、從細、從實的標準，做到設備到人、線路到人、安全到人。及時通過省級ETC門架數據監測平臺檢查門架市電、UPS設備輸入/輸出狀態，并形成信息中心、機維中心、機電維護站三級全天候供電系統巡檢模式，建立供電設備和供電線路惡劣天氣前期巡檢、中期保障、后期維護的管理機制;按規范開展門架供電系統的日、月、季、年巡檢維護，出臺門架供電系統保障應急預案，全面落實門架供電系統的預防性養護和突發故障的及時修復。

3.1? ? 按日、月、季、年開展門架供電系統巡檢及維護

每天通過查詢ETC門架運行監測軟件系統，確認ETC門架機柜供電穩定、正常;確認供電來源、電池容量等參數數據上傳和顯示正常。

每月檢查供電設備內部元器件上有無明顯灰塵、織網等積落物;檢查元器件及其線路的顏色、形狀、聲音等，要求無異常顏色、異常形狀變化，無異聲、異味;檢查供電接頭連接是否牢固，有無溶解、熔解、銹蝕等現象;各供電設備指示燈應表示正確、亮度適當、易于辨別、互不竄光;排風、散熱部件應工作正常[1]。

每季度現場檢測UPS不間斷電源切換是否正常，并通過ETC門架運行監測系統查詢UPS不間斷電源切換期間參數數據上傳反饋的準確性。

每年現場檢測配電房端和ETC門架機柜端供電端子，確認輸入電壓范圍：AC220 V±20%，輸出電壓范圍：AC220 V±5%;現場觀察和測試防雷浪涌保護器運行狀態，確認是否存在故障、被擊穿等情況。

3.2? ? 強化門架供電系統預防性養護

一是現場開展UPS不間斷電源蓄電池充放電測試，確保UPS不間斷電源電池供電時長不少于4 h，并在相關巡檢記錄中做好記錄填寫。

二是開展人井及管道設施檢查，現場檢查人井及進出線口防鼠、防蟲等設施是否完好，及時補充、完善受損的防護措施，最大限度確保供電線路的物理安全。

三是每年或在臺風雷雨天氣過后組織技術人員開展接地阻值的專項測試，文獻[2]指出，應確保門架設備的安全接地電阻≤1 Ω。

四是開展供電設備的預防性養護工作，結合設備使用情況及設備壽命及時更換供電設備易損部件，按操作規程更換新部件并進行變更調試，將變更和調試結果記錄在設備記錄本和其他相關資料中，如部分防雷器在雷暴天氣后容易失效，需要及時安排更換以實現防雷保護。

3.3? ? 門架系統突發事件應急處置

當ETC門架供電電纜遭到不可抗力的破壞，引發ETC門架市電供電中斷時，建議采取如下應急處置措施。

一是組織技術力量在現場查找判斷故障位置和故障原因，預判影響程度。

二是本著“先恢復基本功能，再修復全面功能”的原則開展搶修工作[3]，協調供電電纜的采購、供應、運輸及安裝調試等相關事宜，并預估修復時間，對于無法在4 h內完成修復的故障，應及時協調應急供電設施（如應急接入電源等）至現場，做好應急供電接入。

三是在完成修復工作、確認功能恢復后，做好相關內業資料的整理和歸檔，實現檢修流程的完全閉合。

4? ? 結語

隨著經濟的不斷發展以及高速公路通行車流量的不斷增長，車輛對高速公路的要求日趨嚴格，只有保障ETC門架系統供電的穩定性，才能使不停車收費系統業務持續在線，從而為高速通行車輛提供更為完善的優質服務，實現車與路的完美融合。

因此，應結合日常運營維護實踐發現的各類疑點、難點，保障ETC門架系統供電的穩定性，持續落實門架供電系統的監測、巡查與預防性養護，組織優勢力量應對突發供電系統故障，未雨綢繆、多措并舉、“軟硬”兼施，全力保障ETC門架供電系統運行正常，確保收費工作順利進行。

[參考文獻]

[1] 廖宏斌，占祖德.高速公路電源技術方案探討[J].中國交通信息化，2017（1）：120-122.

[2] 莫麗娜.青海地區高速公路電子不停車收費系統應用關鍵技術研究[D].重慶：重慶交通大學，2016.

[3] 程勇.5G網絡高可靠市電保障方案的探索[J].數字技術與應用，2020，38（1）：223.

收稿日期：2021-11-19

作者簡介：沈炳孟（1986—），男，福建人，機電工程師，研究方向：機電設備運維。