淺析智慧高速公路機電系統預防性維護體系

章志韜 祁媛 董虞超 陳楓

摘要 文章分析目前高速公路機電系統維護體系中存在的缺陷，如響應性的維護維修方式，過度依賴人工診斷，缺乏科學性的數據分析支持，同類型故障重復發生等。結合“智慧高速”的發展與高速公路投資、建設、運營企業的實際情況分析展望智慧高速公路機電系統預防性維護體系的發展趨勢，提出“維修于故障發生前”的最終目標以及重點研究方向及內容。最后介紹葛洲壩集團交通投資有限公司在智慧高速公路機電系統預防性維護體系中的科研經驗和成果。

關鍵詞 智慧高速;機電系統;預防性;維護維修

中圖分類號 U418.7 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）02-0012-04

0 引言

交通運輸部在《交通運輸信息化“十三五”發展規劃》中提出信息化是實現智慧交通的重要載體和手段，智慧交通是交通運輸信息化發展的方向和目標。推進智慧高速示范應用，要求選取重點區域公路項目或路段，加強路網運行的全面感知能力，提升基礎設施建設、管理智慧化水平。

目前，全國高速公路已完成取消省界收費站ETC改造工程項目，改造人工車道，新建ETC門架，推進全國高速公路實現電子不停車收費進程，消除車輛跨省擁堵情況，改善人民群眾出行體驗。隨著高速公路運營管理模式朝著智慧高速發展，各類型機電設施設備逐步替代部分人工工作，成為高速公路運營管理的重要組成部分。因此維持機電設施設備平穩、正常運行是高速公路運營管理的基礎保障。

現階段絕大多數機電設施設備維護維修停留在故障發生、人工診斷、故障修復這一響應性機電維護體系中。機電設施設備同類型故障的重復發生、管理人員響應不及時以及故障的診斷修復往往極大地延長了高速公路運營管理工作的停滯時間。

因此從根源消除設施設備故障的原因，提前主動預防故障發生的機電系統預防性維護勢必逐步替代傳統被動的響應性維護方式，成為高速公路機電系統維護主體。

1 發展思路

“智慧高速”是利用現代信息技術，實現對高速公路透徹全面、實時的智能感知和趨勢預測，不斷提升高速公路運營管理規范度、便利度與安全度的發展目標。高速公路從事企業本著服務大眾，安全保暢的職責，為強化企業競爭力，推進科技創新發展，節約資源、降本增效，勢必從投資、建設、運營等方面不斷加強高速公路自動化、智能化建設，推進“智慧高速”發展。機電系統作為高速公路穩定運行的基礎，“智慧高速”發展方向就是智慧高速機電系統預防性維護體系的發展方向。為推進高速公路機電系統預防性維護體系構建，實現“維修于故障發生前”的最終目標，需要不斷完善數據分析系統和響應流程，加強科技創新，完善維護維修制度[1]。

2 重點內容

2.1 數據挖掘，決策支持

通過日常維護維修記錄、經驗積累、信息化數據統計、信息共享等方式掌握本高速路段機電設備運行情況及常見故障，學習了解其他高速路段故障情況及處理方法，擴展機電系統維護維修知識面。分析故障設備類型、發生時間、故障地點、故障原因，實現機電系統設施設備故障分級、分類、分段的數據統計，為管理者推進預防性維護體系開展提供決策依據。

為實現數據統計與共享，應由各省交通主管部門牽頭，督促各高速公路運營企業聯合搭建專業化、標準化、智能化、集約化的機電系統維護數據共享平臺（如圖1所示），為各高速公路運營企業提供機電系統維護學習與經驗分享途徑，實現機電系統維護數據的透明化、可視化，為投資、建設、運營“智慧高速”提供寶貴決策依據，營造相互學習，共同進步的發展氛圍，促進高速公路機電系統預防性維護體系構建。

2.2 提前預警，主動響應

通過機電設備智能感知系統（如圖2所示）探知設備運行環境變化、氣候變化、狀態變化等，及時根據變化情況發出預警信息，以便高速公路機電維護人員對設施設備采取相應維護措施，減少突發故障帶來的影響與設施設備故障發生率。如實時調控機房機電設備運行環境溫度于0～28 ℃之間，避免機電設備過熱停運;冬季加強機房防鼠措施，避免光電纜線路受損;設備運行狀態出現異常變化，及時排查變化原因，消除機電設施設備故障苗頭[2]。

各高速公路通過安裝視頻監控攝像機、氣象環境監測設備、網元監測軟件、電力監測傳感器等實現對機電監控、通信、收費、供配電及照明系統設備的實時監控，確保機電系統設備運行環境正常、運行狀態良好、網絡安全正常。根據高速路段實際情況設置各監測項目預警閾值，當監測項目參數達到閾值時，設備監測系統發出預警信息，管理者響應預警，并采取相應維護、維修措施。實現設施設備故障提前預警，管理人員主動響應，維修于故障發生前，保障高速公路機電系統設施設備穩定運行的目的。

2.3 實踐應用，科技創新

科學技術是第一生產力。要想不斷完善并實現高速公路機電系統預防性維護體系同樣離不開各類型高科技設施設備的輔助。高速公路管理企業應緊跟科學發展的步伐，根據路段情況有效利用現有先進技術及設施設備，實現對高速公路機電系統的實時監測、數據分析、提前預警;各高速運營公司應通過日常機電維護維修實踐經驗，深入探究機電設備運行原理及維護維修過程，利用科學技術，自主創新，研發新型機電設施設備及維護方法，減少甚至消除故障發生，降低維護、維修難度。

2.4 完善制度，提升管理

制度是令行禁止，有目的性地規范或影響人們的行為，維持某種活動不受外界干擾的根本保障。科學的高速公路機電系統管理制度，能夠有效提升機電設備維護維修效率。高速公路企業應根據自身實際情況制定機電系統管理、維護、操作等相關制度，提出重點注意事項，規范管理流程。

公路運營公司根據國家及各省規章制度對機電設備管理、維護、操作等人員進行機電培訓，促進機電設施設備相關知識學習，拓展機電維護技能，提升高速公路機電管理能力，加強技能型、創新型機電團隊建設，加快推進高速公路機電系統預防性維護體系構建。

3 實踐應用

葛洲壩集團交通投資有限公司，是中國能建葛洲壩集團全資子公司，主營業務包括國內高速公路及其他收費公路、停車場等交通基礎設施的投融資、建設、運營和資本運作，城市軌道交通工程投融資、建設，高速公路委托運營業務;國內高速公路能源、商超、物流、旅游、廣告等路衍經濟業務。截至2021年10月，交投公司投資建設高速公路合計27條，總里程超過2 800 km，總投資額超過3 700億元。

近年來，葛洲壩集團交通投資有限公司為建設行業領先的交通基礎設施投資建設運營公司，建設以穩定的通信網、集成高效的數據信息管理系統和高科技機電設施設備為核心，以智能感知、趨勢預測、資源共享為應用重點的高速公路系統工程，樹立“葛洲壩交投”知名品牌，積極發展高速公路智慧化建設，其中在智慧高速公路機電系統預防性維護體系中有所突破。

3.1 ETC門架一體化智能機柜

ETC一體化智能機柜（如圖3所示），是由柜體、智能恒溫空調、雙重切換電源、動環監控系統、照明系統等配套設備組成，相較于傳統機柜，其具有更節能、更環保、更智能、更安全的特點。由于ETC門架機柜往往建設于ETC門架附近，維護、維修難度大，因此該設備能夠在線實時監測及智能分析，能夠及時對異常環境和設備故障進行報警提示;雙重切換電源能夠保障電源主電源故障時自動切換，提供電力，避免機柜設備停止運行。極大程度上降低機電維護人員維護難度，減少維護成本。

3.2 混合車道一體化欄桿機

混合車道一體化欄桿機（如圖4所示），是將高清車道攝像機、車牌識別、通行信號燈、費額顯示器、黃色閃光報警燈、智能信息發布屏、車檢器、欄桿機等多種輔助收費業務設施設備進行集成和設計優化而成。設備集成新一代智能信息發布屏，能夠通過終端軟件控制發布文字、圖片、視頻等多媒體內容，清晰明了地向司乘提供路況及政策信息。該設備集成多種機電設備，減少設備光電纜鋪設數量，減少設備采購及施工成本，降低設備線路故障發生率，便于機電維護員進行日常維護及故障修復。

3.3 制度構建

為強化機電標準化管理，構建機電系統預防性維護管理體系，提升運營效率，葛洲壩集團交通投資有限公司制定機電運營管理辦法，并指導各高速公路子公司制定包括機電供配電系統管理、備品備件管理、機電代維管理、機電維護維修管理、機電專項工程管理、機房管理、機電業務考核等細則。

為加強管理者業務能力，葛洲壩集團交通投資有限公司積極組織機電管理人員進行機電業務培訓，并派遣專業技術人員參與國家級或省級機電相關課程學習，組織公司運營、機電、工程養護等中堅力量，合力編寫《高速公路運營管理》（如圖5所示）教材。各高速路段根據實際情況開展機電維護標準化建設，編制機電維護標準化手冊，指導學習機電維護知識，不斷拓展機電管理、維護人員機電知識，提升專業技能，創建專業型、技能型、創新型機電團隊，推進智慧高速機電系統預防性維護系統建設。

4 結語

高速公路機電系統預防性維護體系是通過歷史機電設施設備維護數據分析，提前掌握故障發生原因，通過環境或設施設備監測系統了解設備運行狀態，提前對可能發生的設備故障采取措施。以此降低設備故障發生率，實現“維修于故障發生前”的最終目標。

如今，自全國完成取消省界收費站ETC改造工程以來，全國高速公路均加快了“智慧高速”建設進程，積極參與打造高速公路網絡安全、機電系統設備監測平臺，實現了全省、全國高速公路路網信息共享，為發展機電系統預防性維護體系奠定堅實基礎。

為追求高速公路機電系統維護的安全與便捷，減少機電設施設備故障發生率，提高故障處理效率，各運營公司勢必不斷提高設施設備自動化、智能化建設。

未來，具有數據共享、提前預警、主動響應特點的機電系統預防性維護體系將替代傳統響應性維護體系，成為高速公路機電系統維護主體。

參考文獻

[1]廖光榮，李永紅，陳繼望，等.高速公路運營管理[M].湖北：葛洲壩集團交通投資有限公司，2021：590.

[2]劉伯海.高速公路機電系統預防性維護[J].中國交通信息化，2012（12）：36-37.