高速公路機電設(shè)備維護及管理探析

黃耀東

(廣東華路交通科技有限公司，廣州 510420)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，高速公路的建設(shè)取得了快速發(fā)展，截止到2019年，高速公路建設(shè)的規(guī)模已達到14.26萬km。高速公路的規(guī)模效應(yīng)以及快捷高效性不僅極大地提高了公路的運輸效率，同時也改變了人們的出行和生活方式，促進了經(jīng)濟和社會的健康快速發(fā)展。以此同時，根據(jù)《國家公路網(wǎng)規(guī)劃(2013-2030年)》，我國高速公路今后發(fā)展的趨勢由建設(shè)轉(zhuǎn)為運營和管理以及相關(guān)的維護工作，因此今后高速公路的工作重心是偏向于高速公路的維護和管理質(zhì)量的提升。

本文結(jié)合高速公路建設(shè)與監(jiān)理的實際工作經(jīng)驗，探究和分析了高速公路機電設(shè)備在實際運行和維護管理存在的不足并提出相應(yīng)的對策。

1 機電系統(tǒng)在高速公路中的重要性

高速公路的設(shè)備系統(tǒng)中核心部分是機電系統(tǒng)，機電系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接關(guān)系到高速公路的暢通情況。國家多次出臺政策要求降低高速公路等的收費以及物流成本，提高交通運輸效率。例如在2019年國務(wù)院提出采取“取消高速公路省界收費站”等實現(xiàn)措施，進一步提升高速公路的服務(wù)能力和水平。

為了響應(yīng)和實現(xiàn)高速公路不停車快捷收費，減少擁堵、便利群眾的目標，需對現(xiàn)有的高速公路機電系統(tǒng)進行全面升級和改造。高速公路機電設(shè)備系統(tǒng)由多個子系統(tǒng)組成，分為供電、監(jiān)控、通信、收費和照明等部分，各個不同的子系統(tǒng)作用非常明確，實現(xiàn)差異化的功能，同時也有機結(jié)合在一起，通過各個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)作業(yè)，保證高速公路穩(wěn)定快速順暢運行，而機電設(shè)備是高速公路設(shè)備系統(tǒng)的核心，所以其維護和管理工作必須加以高度重視。在維護和管理方面應(yīng)堅持科學(xué)安全理念，創(chuàng)新工作思路，完善監(jiān)督維護管理體系，及時發(fā)現(xiàn)故障并進行維護，消除各種安全隱患，提升日常維護和管理水平，全方位落實維護與管理制度，同時也能夠減少后期維護的成本，保障高速公路安全、快捷、穩(wěn)定、高效地運行。

2 高速公路機電設(shè)備管理現(xiàn)狀存在問題

2.1 機電系統(tǒng)規(guī)劃與現(xiàn)階段高速公路發(fā)展的實際有偏差

在之前的高速公路規(guī)劃和建設(shè)過程中，機電系統(tǒng)在設(shè)計和規(guī)劃階段存在一些不足和偏差，設(shè)備在投入使用之后導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性和兼容性不高，環(huán)境友好程度不足，對其管理和維護需要耗費較大的成本。

另外，近年來我國不少高速公路正在改、擴建，例如根據(jù)交通運輸部《取消高速公路省界收費站總體技術(shù)方案》，為加強聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)運行監(jiān)測，突出強調(diào)了建立信用管理體系建設(shè)，同時加強建立部聯(lián)網(wǎng)中心與各收費站的鏈接。而高速公路改建和擴建在施工過程中難免會對機電設(shè)備帶來損傷以及與已有設(shè)備兼容的問題，這些都是規(guī)劃設(shè)計與現(xiàn)階段高速公路發(fā)展的偏差導(dǎo)致設(shè)備維護和管理難度增加，影響高速公路的正常運行。

2.2 機電系統(tǒng)維護和管理的標準規(guī)范不統(tǒng)一

當(dāng)前，在機電設(shè)備管理和維護中缺乏統(tǒng)一的規(guī)范和標準，這加大了機電設(shè)備維護的難度，甚至對機電設(shè)備的正常運行造成影響?，F(xiàn)行的行業(yè)標準與國家法規(guī)，如《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》以及《公路機電系統(tǒng)外場設(shè)備通用技術(shù)要求及檢測方法》等[1]，這些規(guī)范與標準有強制性要求，而目前在機電系統(tǒng)設(shè)施的采購與安裝方面缺乏統(tǒng)一的標準，導(dǎo)致機電系統(tǒng)設(shè)備種類繁多，設(shè)備之間匹配和設(shè)備兼容性存在問題。

2.3 機電系統(tǒng)硬件設(shè)備存在的問題

高速公路機電設(shè)備由于使用環(huán)境的不同，如在雷雨閃電、高溫高濕的環(huán)境下，部分機電設(shè)備的機械和電氣等功能會出現(xiàn)接觸不良或者短路等情況，這將直接導(dǎo)致設(shè)備的工作狀態(tài)受到影響，影響設(shè)備的使用壽命。另外還有設(shè)備接口與兼容性的問題，機電設(shè)備更新?lián)Q代，導(dǎo)致早期的設(shè)備接口無法滿足需要，比如外接設(shè)備需要電源、照明、通信等的連接等，這無疑大大增加了機電系統(tǒng)維護的成本。

根據(jù)交通運輸部《取消高速公路省界收費站工程建設(shè)方案》 中關(guān)于ETC 門架系統(tǒng)至省聯(lián)網(wǎng)中心要求：ETC 門架系統(tǒng)至收費站系統(tǒng)，省聯(lián)網(wǎng)中心應(yīng)建立穩(wěn)定、可靠的通信鏈路，確保交易數(shù)據(jù)、稽查數(shù)據(jù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)等實時上傳，采用主備鏈路。同時，ETC 門架系統(tǒng)高清攝像機應(yīng)接入附近的收費站系統(tǒng)至省聯(lián)網(wǎng)中心的監(jiān)控視頻專用傳輸鏈路。目前各路段中心收費系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)主要通過MSTP和OTN設(shè)備接入業(yè)務(wù)，結(jié)合MSTP組網(wǎng)情況，又分為MSTP雙點上聯(lián)OTN、MSTP單點上聯(lián)OTN等兩種情況，因此，業(yè)務(wù)承載實際存在有MSTP雙點上聯(lián)、MSTP單點上聯(lián)、OTN站內(nèi)業(yè)務(wù)接入等三種情況(圖1～圖3)，為確保網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶崟r、穩(wěn)定、可靠，現(xiàn)有機電設(shè)備及鏈路需要升級和改造。

圖1 情況1：MSTP雙點上聯(lián)OTN(10G為列)

圖2 情況2：MSTP單點上聯(lián)OTN

圖3 情況3：OTN站內(nèi)GE業(yè)務(wù)接入

2.4 機電設(shè)備系統(tǒng)的管理效率有待提高

高速公路由于其距離一般比較長的特點，導(dǎo)致相應(yīng)配套的機電設(shè)備需要覆蓋范圍廣，再加上機電設(shè)備精密復(fù)雜的特點，往往需要精細化的管理，并且建立高效現(xiàn)代化的管理體系。傳統(tǒng)的機電系統(tǒng)管理一般都是采用出現(xiàn)問題、解決問題的思路來處理，而這種處理方式有很大的滯后性[2]。隨著高速公路路網(wǎng)的密集程度越來越高，其相關(guān)的機電設(shè)備往往越來越復(fù)雜，因而管理和維護成本越來越高，技術(shù)難度也越復(fù)雜。并且當(dāng)機電設(shè)備出現(xiàn)故障和老化時，往往無法第一時間發(fā)現(xiàn)，影響了管理的效率。因此保持機電設(shè)施的持續(xù)更新和完備，未雨綢繆，才能保證高速公路高效安全地運行。例如在高速公路的設(shè)施中，監(jiān)控設(shè)施是屬于高速公路機電設(shè)備的一環(huán)，并且監(jiān)控設(shè)施與通信設(shè)備組成局域網(wǎng)絡(luò)實施監(jiān)控保障，為了使監(jiān)控設(shè)備一直正常工作，往往需要配備UPS電源，保障設(shè)備不間斷工作。

2.5 機電設(shè)備系統(tǒng)的保障體系不健全

高速公路正常和穩(wěn)定運行的關(guān)鍵在于有健全和完善的機電系統(tǒng)保障體系。由于技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)的機電系統(tǒng)管理和維護的工作量也越來越大，技術(shù)難度越來越高，而相應(yīng)的維護工作沒有及時趕上建設(shè)水平，容易出現(xiàn)維護人員短缺的狀況[3]。此外，機電系統(tǒng)的預(yù)防和預(yù)警措施不健全，應(yīng)對突發(fā)險情和自然災(zāi)害的能力不足等措施不到位，都會影響整個系統(tǒng)的保障。同時維護系統(tǒng)保障評價體系的量化評估考核工作也亟待提升，否則機電設(shè)備一旦發(fā)生故障就無法快速找到原因并且追究相關(guān)的責(zé)任。比如對高速公路的收費員、監(jiān)控員等一線的設(shè)備操作人員規(guī)定其崗位責(zé)任制并明確分工和責(zé)任；同時對系統(tǒng)的管理人員明確其職責(zé)、權(quán)限范圍，使每一個管理者厘清權(quán)利和責(zé)任義務(wù)，不相互推諉，避免糾紛，以此保障體系的正常運行。

3 機電設(shè)備維護管理的對策及措施

3.1 密切關(guān)注政策動態(tài)，注重規(guī)劃中機電系統(tǒng)設(shè)計的前瞻性

目前機電系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)與實際維護管理工作是分開的，容易導(dǎo)致機電系統(tǒng)運行與實際需求存在著一定的差距，進而給機電設(shè)備的維護和管理帶來難度，同時也影響了高速公路的高效運行。在規(guī)劃設(shè)計階段，機電系統(tǒng)設(shè)備保養(yǎng)以及設(shè)備備件預(yù)留等運營的問題往往需要提前納入在規(guī)劃設(shè)計中，因此，管理單位應(yīng)參與機電系統(tǒng)的規(guī)劃，從而保障機電系統(tǒng)理想狀態(tài)功能的實現(xiàn)。

3.2 注重建立完善的機電設(shè)備維護保障體系

為了應(yīng)對機電設(shè)備運行中可能出現(xiàn)的故障，應(yīng)對維護和管理部門進行規(guī)范化、制度化和系統(tǒng)化管理，完善的制度體系是機電設(shè)備系統(tǒng)高效運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在設(shè)備方面采取實時監(jiān)測的措施，針對不同設(shè)備設(shè)立巡查和維護保障制度，建立設(shè)備故障應(yīng)急方案，同時預(yù)估設(shè)備可能出現(xiàn)的問題，保障設(shè)備安全運行。另一方面對設(shè)備進行定期故障排查，降低出現(xiàn)故障的概率，消除安全隱患。機電管理部門也應(yīng)做好機電系統(tǒng)的應(yīng)急演練工作，提升應(yīng)對突發(fā)事件的應(yīng)對水平。同時根據(jù)不同高速公路路段的實際路況來制定對應(yīng)的管理模式，比如取消省界收費站項目中省收費中心配置一套網(wǎng)元管理系統(tǒng)(EM)以及一臺網(wǎng)元管理系統(tǒng)遠程維護終端(X-Terminial)，對骨干傳輸網(wǎng)的OTN設(shè)備以及MSTP設(shè)備采取管理措施。OTN設(shè)備的網(wǎng)管信號通過內(nèi)部OSC通道上聯(lián)，MSTP設(shè)備的網(wǎng)管信號通過內(nèi)部ECC通道上聯(lián)，在省收費中心OTN設(shè)備和MSTP設(shè)備分別上傳到網(wǎng)管服務(wù)器中，可在主要路段路段終端配置LCT，便于路段內(nèi)日常維護和管理。

3.3 注重專業(yè)人才隊伍的建立和管理體系

針對高速公路機電系統(tǒng)復(fù)雜的特點，要想保障機電系統(tǒng)維護與管理工作的順利開展，必須組織培養(yǎng)和引進高素質(zhì)的維護和管理團隊，建立專業(yè)的技術(shù)維護團隊和管理體系，對機電設(shè)備進行維護，才能確保機電設(shè)備穩(wěn)定安全地運行。針對實際工作中一些經(jīng)驗較豐富、技術(shù)實力強的維護人員，可以組織學(xué)習(xí)研討會，分享各自的工作心得和體會，相互學(xué)習(xí)和交流，提高專業(yè)技術(shù)水平。同時，進一步加強對員工專業(yè)技能的考核，通過引進高水平專業(yè)人才，提高維護工作的工作質(zhì)量。同時建立專業(yè)的評估評價體系，實現(xiàn)對團隊的制度化規(guī)范化管理，完善監(jiān)督和獎懲措施，落實責(zé)任機制。只有完善的監(jiān)督評價管理體系并高效運行，才能促進維護管理團隊的人才隊伍建設(shè)。

3.4 注重機電系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合

根據(jù)交通運輸部《取消高速公路省界收費站總體技術(shù)方案》，在ETC 門架和收費站到上一級聯(lián)網(wǎng)中心的線路采用主備雙鏈路的方法，其中在主用鏈路方面采用現(xiàn)有的收費通信網(wǎng)絡(luò)，備份通信鏈路可采用電信運營商專線網(wǎng)絡(luò)(或現(xiàn)有全國高速公路信息通信干線傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò))。另外，交通運輸部《高速公路 ETC 門架系統(tǒng)技術(shù)要求》規(guī)定：站級服務(wù)器與上級系統(tǒng)采用主備雙鏈路的方法，其中在主鏈路采用現(xiàn)有的收費通信網(wǎng)絡(luò)，備份通信鏈路采用與電信運營商結(jié)合，帶寬應(yīng)滿足高于 2Mbps的要求。這就要求機電設(shè)備應(yīng)當(dāng)密切與電信網(wǎng)絡(luò)運營商的結(jié)合。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及與應(yīng)用，使得高速公路機電系統(tǒng)往自動化、智能化的方向發(fā)展，同時也使高速公路運營效率得到提升。與此同時，各種嵌入式設(shè)備的應(yīng)用，能夠使機電設(shè)備功能更豐富和全面，設(shè)備擴展性和兼容性也更強，這是高速公路機電設(shè)備發(fā)展的趨勢。同時，建立基于服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，從而在客戶端即可實現(xiàn)監(jiān)測和查詢功能，使整個維護和管理工作更加高效、便捷、智能化，這也使得在對機電系統(tǒng)進行后期的維護工作中相對簡單，系統(tǒng)升級也更加方便。

4 結(jié)語

高速公路機電工程是一項系統(tǒng)工程，機電設(shè)備維護與管理工作越來越多樣化和復(fù)雜化，與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，同時建立和健全機電設(shè)備維護保障體系，可以確保機電系統(tǒng)長期處于健康穩(wěn)定運行的狀態(tài)，降低維護和管理成本，從而提高社會效益和經(jīng)濟效益。