高速公路機電安裝綜合技術應用分析

梁 超

（中國鐵建投資集團有限公司,北京 100855）

0 引言

高速公路是區域經濟發展的重要基礎設施，機電工程是一項綜合性的工程。一般包括：收費系統、監控系統、通信系統和供配電系統。機電工程對于高速公路施工是一項復雜的、可變性小的工程，因為大多數機電工程都是在土建工程結束后進行施工的。因此，合理安排機電工程綜合施工，對于保證高速公路建設質量，提升高速公路建設管理運營效率有重要意義[1-4]。

1 工程概況

合陽至銅川高速陜西境路線全長160.1 km，其中建設里程130.1 km，設匝道收費站10處，服務區2處，停車區2處。合銅高速公路全線機電工程包括收費、通信、監控、隧道供配電、照明、通風、消防等系統安裝等。其中：

1.1 收費系統工程

廣場照明路燈80套、設備基礎及收費島1 086套、各類設備3 329臺/套、管線預埋22 000 m、光電纜敷設1 934 000 m、軟件系統 246 套。

1.2 通信系統工程

橋架安裝 34 112 m、光電纜施工562.1 km、通信設備安裝調試12站。

1.3 監控系統工程

監控人井131處，供電手孔140個，外場設備基礎542套、光電纜敷設 153 350 m、設備安裝 224 套。

1.4 隧道監控工程

外場設備基礎21套、光電纜敷設86 340 m、設備安裝 394 套。

1.5 隧道機電工程

電纜溝施工600 m、支架安裝8 100套、橋架安裝6 556 m、燈具安裝1 940套、射流風機安裝26臺、配電箱134套、變電所設備134臺、電纜敷設109 100 m。

1.6 隧道消防工程

消防水池4座、消防管道及消火栓12 346處、防火門安裝20套、電伴熱保溫系統13 192 m、火災報警系統2套。

1.7 外電引入工程

收費站、服務區、隧道變電所共17處。

2 施工方法

2.1 收費系統安裝

收費系統施工流程圖見圖1。

圖1 收費系統安裝施工流程圖

土建工程交付前期施工條件滿足之后，可以開始機電工程的管道預埋施工、線纜鋪設、車道設備立桿、收費站臺、監控設備和計算機設備等施工。完成各種設備的內部配線、電路連接、外部電力、信號電纜、控制電纜、防雷接地的電氣連接等并做好各類線纜的標識標牌。設備加電前確保每臺設備電源、配電箱開關均處在關閉狀態，用萬用表測量每一個供電回路，確保不存在回路短路情況。自下而上、由低級到高級逐級對設備加電自檢，檢查設備單機運行情況，調試到硬件系統運行正常等。

然后進行計算機、車道控制機系統軟件、防病毒軟件、收費車道軟件、數據庫軟件、車牌自動識別軟件、收費信息及圖像查詢軟件等的安裝調試。

2.2 監控系統施工

監控系統施工主要的施工內容包括各種機柱整立和設備固定、各種設備的加固、接地引線焊接、內部配線、電路連接、外部電力、防雷接地的電氣連接等。

隧道PLC上位機編程，火災報警、車輛檢測器、大型可變信息標志、可變信息發布屏、隧道內可變信息標志等單機軟件調試，計算機系統軟件、防病毒軟件、監控系統應用軟件安裝調試。

收費系統施工流程圖見圖2。

圖2 監控系統施工流程圖

2.3 通信系統施工

首先進行橋側打孔安裝光電纜線的支架及管箱，按照高空作業施工要求進行施工，確保施工安全。光電纜鋪設時不超過規定的牽引張力和彎曲半徑的要求，光纜布設在過橋管箱和高架橋時，提供附加的保護，電纜接續只在人孔中接續。接續采用“接線子＋熱可縮套管”工藝，并在套管內充油。在分歧處、通信站引入和接頭處及200 m以上大橋兩端處均需留有3 m以上冗余量。

用于通信電源的各種設備、機柜整齊排列并保持垂直狀態，垂直的誤差不超過設備機柜高度的0.15%。在設備安裝過程確保機柜內的儀表、按鈕和內部結構件沒有碰撞損壞、脫落卡阻現象，保持開關和電閘的操作靈活，并且接觸良好可靠。防雷地線與機框保護地線安裝符合設計要求，電池架排列平整穩固。

通信系統施工流程圖見圖3。

圖3 通信系統施工流程圖

2.4 供配電系統施工

供配電施工的主要內容包括西塔、武家塬隧道變電所。主要設備包括低壓開關柜、柴油發電機組、UPS、EPS等。

根據設計施工圖紙對開關機柜等安裝位置按照次序放樣，在型鋼支架上采用油漆筆進行詳細標記。成品機柜運輸至安裝作業點之后再進行拆除保護的外包裝，安裝順序從一側到另外一側，逐步進行。

開關機柜成品的硬母線逐段連接并核對長度，檢查分支母線的位置與圖紙和產品說明是否一致。首先拆除開關機柜側面的母線安裝孔的擋板和堵頭，將機柜內的主線逐根依次固定牢靠，然后依次把分支的線路接入主線上，注意控制各個母線之前的間距以及接地的距離。

整流逆變裝置和蓄電池組是UPS/EPS不間斷電源的主要組成部分，安裝時先進行整流逆變裝置的施工，再進行電池組施工。最后是UPS的輸出中性點與輸出變壓器的星形中性接地線進行可靠連接。

柴油發電機組的安裝主要包括發電機組基礎制作、發電機組的安裝、發電機組控制屏的安裝以及柴油發電機排氣系統、減震設施等的安裝。按照供貨商提供的產品資料和設計圖紙，進行設備基礎預埋件預埋，做好與主接地系統的接地準備。機組安裝前報請監理工程師進行基礎驗收，發電機組到貨后，進行外觀檢查，然后進行底座安裝。選擇適當的起吊工具，將發電機組就位，并進行附件安裝，采取減震措施確保柴油發電機穩定運行。

2.5 各系統聯調聯試

系統工程完成后必須進行聯調聯試才可以保證綜合系統的應用暢通，主要是監控系統、通信系統、供電工程和收費站的計算機操作系統的聯調聯試，聯調聯試在各分系統的所有安裝測試工作完成后進行。聯調聯試工藝流程圖見圖4。

圖4 系統聯調工藝流程圖

3 注意事項

機電綜合安裝中光纜和電纜線路施工是關鍵工程，施工時尤為注意。

3.1 光纜線路施工

光纖線路施工前根據設計圖紙的線路，對整體長度進行復測，復測目的是測量光纖線路長度，用于物資采購和線纜的結構規劃。復測時做好臺賬記錄，測量光纖長度時，根據工程提供的等效折射率進行，測試光纖衰減時，在 1 310 nm 和 1 550 nm 兩個波長下進行。

預先對光纜接頭位置進行規劃，光纖盡量避光操作。根據光纜接頭保護盒子的尺寸，保證加強芯的長度，分散光纜的管束，并且利用帶有75%酒精的棉花清洗束管。

光纜的測試端需要接入光時域反射儀進行測試，光纜連接點用溶解焊機和接續工具操作，保證熔接焊機電壓穩定。利用酒精紗布先對熔接焊機卡槽、剝線鉗口、光纖切斷器的切口部位進行擦拭清理干凈。

采用專業的涂覆層開剝鉗，輕輕剝除光纖外層涂覆層，剝離的長度按照說明書要求，酒精紗布輕輕擦拭，按光纖排列順序一一對接續，接續完成后對接頭進行測試。

3.2 電纜線路施工

電纜采購需要考慮施工的富裕度、損耗、接頭預留等長度，計算出每條電纜的長度之后再進行統一批量購買。根據施工電纜展放順序，編制配盤計劃。提供給供貨廠家生產配盤。

電纜的放線拒絕采用機械拖動，人工緩慢展開敷設在電纜支架上，不得損傷電纜的保護線管，并且在電纜的首尾、回路、轉彎點、接入點、出線口等位置張貼標志牌，注明電纜的編號、用途、線纜規格、末端位置等，采用卡箍固定電纜，固定間距不大于 2 m。

過橋位置的電纜要沿著鋼管支架進行敷設，隧道內的電纜根據電纜溝槽支架進行敷設，穿越邊溝等地區時要在玻璃鋼管內進行保護，電纜根據規范要求一定距離設置一個人工檢查孔，作為中間接頭的工作處理點。

4 結束語

高速公路里程建設越來越長，機電綜合系統也越來越復雜和智能化，功能也逐漸強大。機電施工過程中需要結合土建工程進行同步施工，綜合管理調試，做好施工組織。合理地進行高速公路機電系統設備的安裝，重點關注通信光纜和機電電纜的施工，保證設備的可靠性、合理性、安全性和可拓展性，強化施工質量的控制可以提升高速公路建設管理的水平。