高速公路機電工程施工原則及系統(tǒng)集成調(diào)試技術(shù)

任 鴻

云南省交通科學研究院有限公司 云南昆明 650011

1 高速公路機電工程施工現(xiàn)狀分析

機電工程系統(tǒng)是高速公路建設(shè)中不可或缺的一部分，將機電工程系統(tǒng)應(yīng)用在高速公路建設(shè)中，不僅提高了交通的管理質(zhì)量，而且能確保通行車輛和人員的安全，為推動我國高速公路的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。但在實際運行過程中，機電工程由于受到高速公路施工條件的限制，發(fā)展較為緩慢，也存在一些問題和不足之處。

（1）機電工程在項目驗收、檢測時不嚴謹。高速公路項目完成施工之后，需要在短時間內(nèi)通車，預(yù)留給機電工程系統(tǒng)檢測的時間較短，驗收匆匆結(jié)束，導致工程檢測、驗收效果差，甚至留下隱患。有些處于驗收階段的工程還存在現(xiàn)場施工情況，無法開展機電工程檢測、驗收工作。

（2）機電工程建設(shè)質(zhì)量未得到保障。大多數(shù)高速公路建設(shè)過程中未充分重視機電工程，只將重點工程放在第一位，對于次要工程缺乏關(guān)注而有可能留下安全隱患。

2 高速公路機電工程施工原則

2.1 基礎(chǔ)性原則

為避免高速公路機電工程設(shè)備安裝過程中出現(xiàn)位置偏差，安裝人員需要嚴格根據(jù)設(shè)計方案進行操作，先標記好位置，再進行設(shè)備安裝；合理布設(shè)管線，復核設(shè)備安裝前的基礎(chǔ)尺寸，并清理預(yù)埋件表面，保證標識標牌的制作和懸掛等質(zhì)量，操作完成之后嚴格檢查，確保高速公路機電工程設(shè)備安裝整體質(zhì)量[1-2]。

基礎(chǔ)性原是高速公路機電工程施工中的重要原則，在具體的工程施工中，需要保證機電系統(tǒng)位置的準確性，嚴格防止出現(xiàn)偏差。同時，在機電施工開始之前，需要明確施工地點，在具體的施工過程中，對于一些管線安裝、線路走向等問題一定要嚴格按照國家規(guī)定的相關(guān)要求和標準控制。機電工程施工作為高速公路建設(shè)過程中的一個重要組成部分，對于車輛的安全運行具有重要的輔助作用。

2.2 技術(shù)性原則

在高速公路建設(shè)過程中，機電工程系統(tǒng)具有關(guān)鍵的作用，為高速公路的正常運轉(zhuǎn)奠定基礎(chǔ)。例如攝像機是機電工程中最常見的一種設(shè)備，歸屬閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)，安裝攝像機時，需要確保攝像機可以全方位監(jiān)控道路，避免出現(xiàn)監(jiān)控盲區(qū)，且需要保證攝像機可以靈活轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)全方位、無死角監(jiān)控。同時，根據(jù)施工現(xiàn)場情況和設(shè)計方案來確定攝像機的高度、位置，并對其進行調(diào)試，確保攝像機正常工作。由此可見，機電工程系統(tǒng)具有一定的技術(shù)性，在設(shè)計環(huán)節(jié)和施工環(huán)節(jié)要由專業(yè)人員參與。

2.3 經(jīng)濟性原則

機電工程具有明確的設(shè)計標準和成本要求，即設(shè)計方提供的設(shè)計方案應(yīng)滿足業(yè)主方提出的質(zhì)量要求和成本要求。在開展設(shè)計工作時，設(shè)計人員從高速公路的建設(shè)角度出發(fā)，根據(jù)工程實際情況來設(shè)計，結(jié)合施工成本制定設(shè)備安裝方案。設(shè)計人員在確保質(zhì)量的基礎(chǔ)上才能追求經(jīng)濟效益。

3 高速公路機電工程系統(tǒng)集成調(diào)試方法

3.1 高速公路機電工程系統(tǒng)集成設(shè)計

高速公路機電工程的功能主要是對道路設(shè)備進行管理和監(jiān)控，主要分為三大系統(tǒng)，即通信系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和收費系統(tǒng)，分系統(tǒng)之間借助通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系，利用計算機控制、利用光纜數(shù)字通信連成遠程計算機網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享。

（1）用戶界面集成。將各個獨立系統(tǒng)的用戶界面統(tǒng)一起來，集成一個界面，通過統(tǒng)一的操作方法運用軟件中的所有功能。用戶可以按照原有的操作方式進行相關(guān)信息的搜索。

（2）信息數(shù)據(jù)集成。挑選收費系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，按照格式要求存儲和處理數(shù)據(jù)信息，各個分系統(tǒng)數(shù)據(jù)獨立存在，但分系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫可共享。

（3）業(yè)務(wù)流程集成。將類似業(yè)務(wù)實施集成，不僅是某一種數(shù)據(jù)信息的共享，而是將所有的業(yè)務(wù)集成，系統(tǒng)中產(chǎn)生的每個數(shù)據(jù)都是獨立存在的，但可以共享。

（4）函數(shù)集成。各個分系統(tǒng)實施完整的設(shè)計和規(guī)劃，集成所有數(shù)據(jù)，把運營系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€整體。要求用戶對各個分系統(tǒng)進行一致設(shè)計，從而使各個系統(tǒng)實現(xiàn)完全獨立，當成獨立的業(yè)務(wù)模式進行管理，由其他的系統(tǒng)讀取所需要的數(shù)據(jù)信息。另外，合理構(gòu)建軟件結(jié)構(gòu)，集成分系統(tǒng)的業(yè)務(wù)，還可以實現(xiàn)高速公路高效運營。

高速公路機電工程系統(tǒng)將多個系統(tǒng)集合在一起，各個系統(tǒng)相互協(xié)作，共同發(fā)揮作用。例如，借助信息系統(tǒng)可以將高速公路上的車輛信息以緊急電話、閉路電視等方式傳遞至后臺，再借助計算機系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)信息，最后采用其他技術(shù)發(fā)布信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的有效、及時傳遞。四個系統(tǒng)協(xié)同工作，能夠推動高速公路機電工程順利進行，避免發(fā)生意外事故，確保車輛和人員安全。

3.2 供配電照明系統(tǒng)

供電系統(tǒng)為高速公路提供動力，確保其他系統(tǒng)的正常運行。供電系統(tǒng)分為三部分：供電照明系統(tǒng)、牽引供電系統(tǒng)和低壓配電子系統(tǒng)。供電系統(tǒng)見圖1。

圖1 供電系統(tǒng)示意圖

高速公路在施工過程中，為了滿足現(xiàn)階段節(jié)能減排、綠色低碳的要求，應(yīng)對機電工程系統(tǒng)進行節(jié)能設(shè)計。在設(shè)計照明系統(tǒng)過程中需要考慮節(jié)能環(huán)保因素，在確保符合設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，選擇低能耗、小功率的照明設(shè)備。

3.3 通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)作為高速公路建設(shè)中不可或缺的部分，其在高速公路運行中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，其能夠降低安全事故的發(fā)生，保證車輛和人員的安全。高速公路建設(shè)完成投入使用后，工作人員可以借助通信系統(tǒng)反饋的道路信息全面掌握道路情況，對于突發(fā)情況可以及時下發(fā)指令，降低安全隱患。現(xiàn)階段，通信系統(tǒng)的集成和調(diào)試主要采用的是千兆以太網(wǎng)與SDH 同步數(shù)字相結(jié)合的技術(shù)方式。在千兆以太網(wǎng)的支持下，通信系統(tǒng)具備了語音、數(shù)據(jù)以及視頻的三網(wǎng)合一功能，具有一定的兼容性，都以光纖作為主要傳送媒介，在各個收費站點設(shè)置交換機，可以大幅度提升通信系統(tǒng)運行的安全性與可靠性。

SHD 光傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)設(shè)置監(jiān)控和收費中心，通過使用光纖線路配置OLT 終端設(shè)備，在此基礎(chǔ)上根據(jù)高速公路各個收費站點的實際情況設(shè)置通信系統(tǒng)，每一個通信系統(tǒng)分別設(shè)置ONU 實現(xiàn)同步運輸，利用四芯合并兩芯光纖確保通信系統(tǒng)的正常運行。

3.4 收費系統(tǒng)

借助收費系統(tǒng)統(tǒng)計高速公路上的各類數(shù)據(jù)信息，如車輛型號、數(shù)量、顏色、車牌號等，并做好相關(guān)數(shù)據(jù)信息的備份，便于后續(xù)數(shù)據(jù)信息的查找和調(diào)取。收費系統(tǒng)不僅能夠獲取車輛信息，還能夠?qū)Φ缆飞宪囕v的運行情況進行監(jiān)測，確保道路安全[3]。

收費系統(tǒng)主要借助車道設(shè)備（如ETC 天線、車牌識別攝像機、車道攝像機、高速欄桿機、信號燈、車道檢測器、紅外線光柵分離器、費顯和亭內(nèi)對接及報警系統(tǒng)等）監(jiān)控車輛，每一個系統(tǒng)都是借助計算機技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)連成一個網(wǎng)絡(luò)。我國大部分高速公路收費系統(tǒng)采用的是人工半自動的收費方式，利用計算機技術(shù)和閉路電視系統(tǒng)對車輛實現(xiàn)監(jiān)控，再通過人工模式實現(xiàn)收費。目前，ETC高速公路收費系統(tǒng)日漸興起，其自身具備的快速性和便捷性深受廣大用戶青睞和喜歡，在這樣的背景下，其他行業(yè)的收費系統(tǒng)也紛紛效仿了ETC 收費的相關(guān)設(shè)備。

收費系統(tǒng)的集成和調(diào)試主要是針對收費計算機硬件和軟件的組成方式，將以太網(wǎng)交換機、服務(wù)器等系統(tǒng)完成內(nèi)部連接，收費中心和收費站兩個系統(tǒng)共同借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形成以計算機為中心的軟、硬件系統(tǒng)，收費車道中的操作系統(tǒng)和車輛信息可以通過計算機軟件體現(xiàn)出來，確保車輛依次、安全通過收費站。

收費系統(tǒng)還包括收費車道設(shè)備和監(jiān)控系統(tǒng)，收費車道設(shè)備主要由收費工作人員、非接觸式IC 卡讀寫器等多種設(shè)施設(shè)備組成。為了保證收費系統(tǒng)的公正性，還要通過安裝閉路電視系統(tǒng)對所有過往的車輛實施監(jiān)控，閉路電視系統(tǒng)主要由外場設(shè)備和收費站監(jiān)控系統(tǒng)共同組成。

待收費系統(tǒng)建設(shè)完成后，工作人員需要在高速公路正式投入使用前，對道路車輛運行狀態(tài)進行模擬，查看系統(tǒng)是否存在問題，對存在問題的部分及時調(diào)整，為車輛正常通行做好基礎(chǔ)工作。

3.5 監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)作為高速公路建設(shè)中極為重要的一部分，管理人員不僅可以通過監(jiān)控系統(tǒng)觀察道路上車輛的運行狀態(tài)，對一些道路上的意外事件可以及時發(fā)布指令，實施指導和支援，降低事故發(fā)生率，還能夠監(jiān)測天氣情況，并且根據(jù)天氣情況發(fā)出警示，高速公路上的工作人員發(fā)布預(yù)警，提醒過往車輛，避免安全事故的發(fā)生。由于監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋范圍廣，施工人員在安裝監(jiān)控系統(tǒng)時，需要嚴格按照設(shè)計要求來安裝相關(guān)設(shè)備、管線。監(jiān)控系統(tǒng)安裝完成之后，安裝人員需要對設(shè)備的運行情況、監(jiān)控范圍進行檢查，避免出現(xiàn)監(jiān)控盲區(qū)；對檢查過程中發(fā)現(xiàn)的問題及時處理，確保高速公路上車輛的行車安全和人員安全[4]。

3.6 機電工程系統(tǒng)調(diào)試

（1）配供電系統(tǒng)調(diào)試。節(jié)能設(shè)計完成后，模擬高速公路正常通行狀態(tài)，計算隧道內(nèi)照明設(shè)備發(fā)生故障及恢復照明系統(tǒng)的時間，這考驗應(yīng)急電源的工作性能，確保在發(fā)生事故瞬間應(yīng)急電源可以瞬時工作。此外，由于隧道本身無光線，駕駛員在隧道內(nèi)駕駛車輛時容易發(fā)生剮蹭或者意外，在隧道內(nèi)安裝照明設(shè)備便于車輛的安全行駛，確保車輛和人員的安全性，避免事故發(fā)生。

（2）通信系統(tǒng)調(diào)試。通信系統(tǒng)建設(shè)完成后，操作人員需要對系統(tǒng)進行調(diào)試，分析通信系統(tǒng)中存在的問題，制定相應(yīng)的解決方案，從而提高通信系統(tǒng)的可靠性、高效性和準確性，為高速公路上的車輛和人員提供安全保障。

（3）收費系統(tǒng)調(diào)試。收費系統(tǒng)建設(shè)完成之后，操作人員需要對收費系統(tǒng)進行模擬測試，對其中存在問題及時處理，保證設(shè)備正常運行。

例如，施工單位可以安排多種類型的車輛通過高速公路收費站，若發(fā)現(xiàn)收費系統(tǒng)出現(xiàn)問題或者發(fā)生故障，制定相應(yīng)的解決方案，及時處理問題，確保高速公路車輛安全。

（4）監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試。監(jiān)控系統(tǒng)安裝完成后，查看是否存在監(jiān)控盲區(qū)，同時模擬試驗，發(fā)布指令，調(diào)度車輛。

4 結(jié)語

在高速公路機電工程施工過程中，需要對供電系統(tǒng)、收費系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)加強設(shè)計，并且提高各個系統(tǒng)的調(diào)試技術(shù)，確保高速公路機電系統(tǒng)的質(zhì)量和車輛、人員安全。