高速公路ETC門架系統(tǒng)運維分析

胡志偉

（福建省高速公路集團(tuán)有限公司莆田管理分公司機(jī)電維護(hù)中心，福建莆田 351100）

0 引言

ETC 門架系統(tǒng)運維管理質(zhì)量會對計費收費的精準(zhǔn)性、路網(wǎng)的運行效率、高速公路的服務(wù)水平和經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生直接影響。在ETC 門架系統(tǒng)運行過程中，如果出現(xiàn)運行故障，就無法全面采集、識別車輛通行數(shù)據(jù)，出現(xiàn)計費不精準(zhǔn)、交易不成功等問題，不僅會產(chǎn)生收費爭議，影響出行體驗，也會導(dǎo)致高速公路收費損失，影響運營經(jīng)濟(jì)效益，甚至?xí)l(fā)高速出口交通擁堵等情況，影響高速公路通行效率。所以，在高速公路運營管理中，需要做好ETC 門架系統(tǒng)的運維工作，采取科學(xué)有效的運維措施，依托智能化的運維手段加強(qiáng)運維能力建設(shè)，優(yōu)化運維管理水平，及時高效地解決系統(tǒng)運行故障，確保系統(tǒng)始終處于良好穩(wěn)定的運行狀態(tài)，從而提高ETC 門架系統(tǒng)識別的準(zhǔn)確性，有效降低系統(tǒng)故障發(fā)生率，全力保障高速公路的運行效率、經(jīng)濟(jì)效益以及社會效益。

1 高速公路ETC 門架系統(tǒng)的特點

近年來，國家逐步取消高速公路省界收費站，高強(qiáng)度推廣ETC 門架系統(tǒng)，順利轉(zhuǎn)變新、舊計費方式和運營模式，大大提高高速公路路網(wǎng)運行效率，加速實現(xiàn)一網(wǎng)通行、一路暢通、一腳油門踩到底。ETC 門架系統(tǒng)包含多個功能模塊，如車牌識別、視頻監(jiān)控、分段計費等，主要利用射頻裝置精準(zhǔn)而全面地讀取車載ETC 及CPC 卡內(nèi)信息，對車型、車輛行駛路徑等信息進(jìn)行詳細(xì)而準(zhǔn)確的記錄，為自動計費收費提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。當(dāng)車輛行駛通過高速公路ETC 門架時，對應(yīng)的系統(tǒng)會自動讀取ETC 卡或CPC 卡內(nèi)信息，同時寫入當(dāng)前經(jīng)過的門架信息，不需要停車，也不需要減慢汽車的行駛速度就可以完成計費收費，使通行效率大大提升，減少了交通擁堵情況[1]。無論是對于駕駛?cè)藛T還是對于收費站的工作人員而言，ETC 門架系統(tǒng)都為其提供極大的便利；而對于公路行業(yè)而言，ETC門架系統(tǒng)提升了行業(yè)的管理水平和服務(wù)水平，為行業(yè)的智慧發(fā)展提供強(qiáng)大助力。在實際應(yīng)用中，高速公路ETC 門架系統(tǒng)有著顯著的應(yīng)用特點，具體表現(xiàn)在以下四個方面。

第一，廣泛的維護(hù)范圍。目前，ETC 門架系統(tǒng)廣泛布設(shè)在各個高速公路收費站互通及樞紐互通，逐步成為高速公路新計費系統(tǒng)的核心。相比于傳統(tǒng)的收費系統(tǒng)，ETC 門架系統(tǒng)外場設(shè)備點位眾多，因此加大了點位運行維護(hù)的體量。而且所使用的機(jī)電設(shè)備種類多樣化，機(jī)電系統(tǒng)的專業(yè)技術(shù)水平領(lǐng)先于行業(yè)前沿，因此對系統(tǒng)運維管理質(zhì)量、管理標(biāo)準(zhǔn)、管理流程提出規(guī)范性要求，以滿足實際工作所需[2]。

第二，便于維護(hù)，維護(hù)難度降低。ETC 門架在運行過程中不可避免地會出現(xiàn)運行故障，而它距離地面有一定高度，如何提高維護(hù)效率、確保維護(hù)安全性就成為行業(yè)關(guān)注的重點?，F(xiàn)階段，為了方便維護(hù)，提高維護(hù)效率，部分ETC 門架采用可伸縮爬梯，維護(hù)人員可以通過伸縮爬梯直接爬上門架進(jìn)行維護(hù)工作，無須再另外自帶爬梯，有力保證了維護(hù)人員的生命安全，也縮短了維修維護(hù)時間。

第三，較高的運行保障。高速公路ETC 門架系統(tǒng)是全國通用的，實現(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng)收費。為了確保收費模式、收費業(yè)務(wù)的正常持續(xù)運行，對ETC 門架系統(tǒng)的運行保障提出嚴(yán)格要求。只有確保ETC 門架系統(tǒng)運行的持續(xù)性、穩(wěn)定性和安全性，才能全面準(zhǔn)確地讀取通行車輛的數(shù)據(jù)信息，確保計費收費的準(zhǔn)確性。而ETC門架系統(tǒng)面臨著復(fù)雜的運行環(huán)境，涵蓋了大量的機(jī)電設(shè)備，要想保證ETC 門架系統(tǒng)始終處于可靠的運行狀態(tài)，就需要定期開展維修維護(hù)工作和預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工作，及時消除故障隱患。

第四，數(shù)據(jù)處理難度加大。目前，已然進(jìn)入大數(shù)據(jù)時代，在科技賦能、數(shù)字賦能的背景下，交通運輸行業(yè)與大數(shù)據(jù)資源深度融合共享，每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息量極其龐大，處于爆發(fā)式增長狀態(tài)，進(jìn)一步加大數(shù)據(jù)的處理難度，因此要求ETC 門架系統(tǒng)具有極高的運行能力和數(shù)據(jù)處理能力。ETC 門架系統(tǒng)不僅需要采集車輛通行數(shù)據(jù)，還需要有效處理、深入分析以及深度挖掘有價值的數(shù)據(jù)信息，為后續(xù)運維管理決策的制定提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支持，促使智慧交通發(fā)展加速度，為交通行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供重要引擎[3]。

2 高速公路ETC 門架系統(tǒng)運維要點

2.1 日常巡檢

雖然相關(guān)管理部門會將ETC 門架系統(tǒng)的連通情況和相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo)定期發(fā)布出來，但是，受到多種因素的影響，ETC 門架系統(tǒng)還是會發(fā)生故障，為了提高排障效率，及時發(fā)現(xiàn)、解決ETC 門架系統(tǒng)存在的安全隱患，需要落實高速公路ETC 門架系統(tǒng)巡檢工作，按照日常性巡檢和周期性巡檢兩種方式展開，在整個巡檢過程中詳細(xì)記錄數(shù)據(jù)信息，形成完整的巡檢書面報告，方便存儲管理，并為下一次的運維工作開展提供有效參考。通過開展日常巡檢工作，不僅能夠了解ETC 門架系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)和通信鏈路情況，還能對供電情況和異常問題進(jìn)行合理判斷，提前發(fā)現(xiàn)潛在故障[4]。周期性巡檢則可以按月、按季度、按年開展，結(jié)合肉眼觀察、儀器檢測等相關(guān)手段，對ETC 門架系統(tǒng)的安全隱患、運行異常進(jìn)行全面排查，結(jié)合實際巡檢情況制訂有針對性的運維保養(yǎng)方案，確保ETC 門架系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性。在ETC 門架系統(tǒng)運維管理中，日常巡檢次數(shù)多、頻率高，主要依托于相關(guān)檢測系統(tǒng)和工具有序?qū)嵤┳鳂I(yè)。

2.1.1 ETC 門架運行監(jiān)測系統(tǒng)

為了提高各機(jī)電設(shè)備的日常巡檢效率，減輕運維人員的勞動強(qiáng)度，已研發(fā)設(shè)計使用ETC 門架運行監(jiān)測系統(tǒng)，統(tǒng)一化、集中化、一體化管理、監(jiān)測轄區(qū)范圍內(nèi)所有的ETC 門架的運行狀態(tài)。ETC 門架運行監(jiān)測系統(tǒng)細(xì)致劃分多個功能模塊，包括設(shè)備運行狀態(tài)顯示、報表數(shù)據(jù)統(tǒng)計、查詢告警、運營健康狀態(tài)趨勢等等，充分滿足了巡檢工作需求。當(dāng)技術(shù)人員登錄該系統(tǒng)后，就可以直觀而詳細(xì)地看到各個ETC 門架的實際運行情況，以不同的顏色對不同設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行區(qū)分展示，便于明確異常門架的位置信息，第一時間開展故障排查工作，找到故障的具體原因并制定相對應(yīng)的解決措施，徹底消除故障隱患，提高設(shè)備故障排查效率。ETC 門架運行監(jiān)測系統(tǒng)的具體功能應(yīng)用如下：

第一，對所有門架系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)進(jìn)行全面監(jiān)測，包括門架系統(tǒng)是否正常啟用、通信信號是否正常無誤等。

第二，對各項機(jī)電設(shè)備的運行情況進(jìn)行實時監(jiān)測，包括機(jī)柜溫濕度是否符合要求、蓄電池是否有電、市電供電是否正常等。

第三，對之前故障隱患出現(xiàn)的時間進(jìn)行詳細(xì)記錄，支持查詢告警列表等記錄，便于技術(shù)人員處理告警信息，溯源告警處理，科學(xué)診斷交通健康狀況。

2.1.2 服務(wù)器輔助頁面

技術(shù)人員可以打開瀏覽器，輸入自己的安全賬號和登錄密碼，直接進(jìn)入服務(wù)器輔助頁面，對各類監(jiān)測數(shù)據(jù)、設(shè)備運行日志等進(jìn)行詳細(xì)瀏覽，掌握各設(shè)備以往的運行狀態(tài)和當(dāng)前的運行情況，通過對比分析，提前察覺異常點[5]。服務(wù)器輔助頁面詳細(xì)劃分多個使用模塊，包括門架數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊、前端工控機(jī)日志模塊、RSU 日志模塊、車牌識別設(shè)備日志模塊等等，每個模塊有著不同的使用功能，滿足不同的查詢需求。

（1）門架數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊

對門架交易信息、心跳數(shù)據(jù)、車牌識別數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)信息的上傳情況進(jìn)行嚴(yán)格審查，確保各類數(shù)據(jù)信息完整上傳至服務(wù)器，避免數(shù)據(jù)信息堆積、數(shù)據(jù)上傳失敗等問題的發(fā)生。

（2）前端工控機(jī)日志模塊

主要是對設(shè)施設(shè)備的北斗授時情況、軟件版本號以及計算機(jī)模塊版本等進(jìn)行嚴(yán)格審查，以掌握前端工控機(jī)的心跳狀況。

（3）RSU 日志模塊

通過服務(wù)器詳細(xì)查看、瀏覽各個RSU 系統(tǒng)是否處于正常狀態(tài)、設(shè)備溫度是否有異常、PSAM 卡運行狀態(tài)是否正常穩(wěn)定等，便于全面掌握RSU 系統(tǒng)整體的心跳數(shù)據(jù)信息。

（4）車牌識別設(shè)備日志模塊

查看每個車牌識別設(shè)備的識別成功率和每日識別流水量。

2.1.3 門架數(shù)據(jù)查詢監(jiān)測工具

門架數(shù)據(jù)查詢監(jiān)測工具能夠?qū)Ω鱾€設(shè)備的實際通行情況進(jìn)行精準(zhǔn)了解和定位，及時排查故障設(shè)備位置，精準(zhǔn)定位故障點，便于技術(shù)人員高效響應(yīng)、及時處理故障，從而縮短故障處理時間，提高處理效率。在實際應(yīng)用中，可以有效連接終端數(shù)據(jù)庫和門架數(shù)據(jù)查詢監(jiān)測工具，技術(shù)人員不僅可以掌握了解各個門架對應(yīng)的RSU 天線的在線狀態(tài)，也能對車牌識別設(shè)備的在線情況進(jìn)行及時查詢，避免出現(xiàn)設(shè)備掉線、不在線等情況。此外，該系統(tǒng)中還包含一個匯總信息的隱藏模塊，可以對天線、車牌識別設(shè)備的全部交易數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總處理，有力支持門架運行監(jiān)測系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行。

2.2 故障維修

ETC 門架系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性會對通行費的正常收取產(chǎn)生直接影響，密切關(guān)系著高速公路的運營效益。如果ETC 門架系統(tǒng)存在運行異?；蛘哌\行故障，很可能無法精準(zhǔn)識別信息，出現(xiàn)交易不成功的情況，導(dǎo)致高速公路通行費的流失。所以，當(dāng)ETC門架系統(tǒng)出現(xiàn)異常問題時，技術(shù)人員必須第一時間抵達(dá)現(xiàn)場，采取有效的檢測手段及時找到故障位置和故障原因，開展相應(yīng)的維修維護(hù)工作，確保ETC 門架系統(tǒng)盡快恢復(fù)正常，避免帶來不良影響[6]。

2.2.1 備件儲備

正常情況下，當(dāng)ETC 門架系統(tǒng)的設(shè)施設(shè)備發(fā)生故障時，技術(shù)人員基本不需要抵達(dá)現(xiàn)場，可以直接利用服務(wù)器開展遠(yuǎn)程運維工作，提高運維效率。在遠(yuǎn)程運維下，如果仍舊不能徹底處理故障問題，就需要及時到達(dá)現(xiàn)場，逐一排查，確保全面徹底地清除運行故障。在ETC 門架系統(tǒng)中，工控機(jī)、RSU 天線、車牌識別設(shè)備等前端設(shè)備如果沒有進(jìn)行冗余安全保護(hù)處理，則各個機(jī)電維護(hù)站需要對設(shè)備數(shù)量、故障發(fā)生頻率進(jìn)行綜合分析，針對故障頻率高的設(shè)備或關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行冗余配置，合理儲備備件。當(dāng)ETC 門架系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，冗余配置的設(shè)備或部件就可以發(fā)揮備援、應(yīng)急處理作用，及時介入以承擔(dān)故障設(shè)備的運行工作，使系統(tǒng)的故障時間大大縮短。

此外，針對ETC 門架的后端設(shè)備，由于使用數(shù)量不多，加上采購價格高昂，各個機(jī)電維護(hù)站可以結(jié)合實際情況集中少量采購備件備品，達(dá)到有效控制采購成本的目的。

2.2.2 應(yīng)急搶修

在ETC 門架系統(tǒng)運行過程中，如果因意外情況切斷通信光纜和外部供電，或者出現(xiàn)惡劣的天氣和嚴(yán)重的自然災(zāi)害，就會帶來嚴(yán)重的系統(tǒng)運行故障，導(dǎo)致ETC 門架系統(tǒng)無法正常工作。而由于故障面積過大、范圍較廣，技術(shù)人員不能在要求時間內(nèi)消除故障，此種故障則可以定義為重大故障。當(dāng)發(fā)生重大故障時，需要調(diào)動轄區(qū)內(nèi)的全部技術(shù)力量及時抵達(dá)故障現(xiàn)場，首先搶修保障性設(shè)備，盡快恢復(fù)門架系統(tǒng)的正常運行，然后再徹底修復(fù)其他故障，將整體設(shè)備性能調(diào)節(jié)到最優(yōu)。如果變電站存在市電供電不正常的問題，則可以直接采取一體化機(jī)柜UPS 應(yīng)急供電方式。此種供電方式可以為ETC 門架系統(tǒng)運行工作提供10h 的支撐時間，確保門架系統(tǒng)正常運作的同時便于及時開展維修維護(hù)工作。由于周邊的收費站、隧道變電所等是ETC 門架系統(tǒng)主要的電力來源，所以，當(dāng)供電出現(xiàn)問題時，為了提供持續(xù)性供電，保證門架系統(tǒng)的正常工作，也可以臨時性采用配電房柴油發(fā)電機(jī)供電方式，然后再對供電線路、變壓器、抽屜柜等設(shè)施設(shè)備進(jìn)行逐一排查，消除故障隱患。此外，還可以引入新能源光伏供電系統(tǒng)，在ETC 門架的頂部空間安裝光伏組件，將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電能，再逆變?yōu)榧儍舻慕涣麟姽〦TC 門架使用，為ETC 門架提供純凈優(yōu)質(zhì)的交流電，既能增加應(yīng)急備電，也能減少碳排放，實現(xiàn)綠色節(jié)能目標(biāo)，這也符合現(xiàn)階段“碳達(dá)峰、碳中和”時代背景下的綠色發(fā)展要求。

3 結(jié)語

綜上所述，與普通收費車道所使用的系統(tǒng)相比，ETC 門架系統(tǒng)更具復(fù)雜性、系統(tǒng)性以及專業(yè)性，它的軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)都在原有基礎(chǔ)上得到大幅度提升，整體科技含量更高。雖然ETC 門架系統(tǒng)能夠更好地支撐高速公路的正常運行，但是也隨之增加了日常維修維護(hù)的管理難度，對運維人員的專業(yè)素質(zhì)和技術(shù)水平提出更高的要求。隨著高速公路收費模式改革的實施推進(jìn)，ETC 門架系統(tǒng)的全面普及應(yīng)用，傳統(tǒng)的運維管理方式已經(jīng)不能滿足實際工作需求，也跟不上時代發(fā)展要求。所以，需要全面研究分析高速公路ETC 門架系統(tǒng)的運行維護(hù)管理方式和具體手段，進(jìn)一步加強(qiáng)ETC 門架系統(tǒng)的運維管理，確保ETC 門架系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性，顯著提高高速公路路網(wǎng)運行效率和運行質(zhì)量，更好地為社會公眾提供高質(zhì)量服務(wù)。