后高速时代机电系统后评估内容分析

王艳艳 周正兴

摘 要 在国内高速公路由建设时期转到维护管养时期的大背景下，本文结合高速公路机电系统的特点，调研分析了机电系统管理中存在的问题，总结出机电系统后评估的需求，在此基础上提出了机电系统后评估的具体内容和解决方法，为高速公路机电后评估系统的建立提供参考依据。

关键词 高速公路 机电管理 后评估 故障率

中图分类号：U412 文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2015.05.023

Electromechanical System Assessment Content

Analysis in the Post High-speed Era

WANG Yanyan， ZHOU Zhengxing

（Jiangsu Province Communications Planning and Design Institute Limited Cmpany， Nanjing， Jiangsu 210014）

Abstract In the domestic highway construction period by period to maintain custody of the background， this paper， the characteristics of highway electromechanical systems， research and analysis of the mechanical and electrical systems management problems summed up demand after electromechanical systems assessment， on the basis of put forward the specific content and solutions electromechanical system after evaluation， to provide a reference for the establishment of the assessment highway electromechanical systems.

Key words highway; electromechanical management; assessment; failure rate

1 高速公路机电系统的主要特点

（1）设备种类多。高速公路机电系统一般包括监控系统、收费系统、通信系统、供电系统、照明系统及电力监控系统，每个系统都包含了各种各样的机电设备，如摄像机、光端机、收费道闸、变压器等，数量庞大，种类繁多。（2）专业领域广。从涉及的专业来看，机电系统涉及计算机网络、电子技术、电器技术、电气控制、通信技术和交通工程等专业，专业涵盖面广、设备性能指标多样。（3）运行环境复杂。高速公路机电系统分布线路较长，设置场所多样，有的暴露在室外、有的安放在室内、有的埋设在地下、有的安装在跨江桥上，同时高速公路机电设备多数要求24小时不间断运行，运行期间要经受风吹、日晒、雨淋、严寒、高温、盐雾等各种条件的考验，工作环境比较复杂多变。（4）设备更新率高。高速公路机电设备的运行环境及运行要求使的其硬件设备更易老化、防腐、绝缘等性能下降较快，比一般的机电设备寿命短;同时随着交通量的快速增长，高速公路建设节奏的放慢，提高高速公路交通效率是关键所在，对机电设备及系统的运行效率提出了更高的要求，智能化需求也越来越高，而电子技术、现代通信技术、计算机和控制技术的飞速发展，机电产品及其系统的更新换代也很快，这些促使了高速公路机电设备及其系统的更新淘汰率高。

2 机电系统后评估需求分析

目前，大多数高速公路运营单位对机电系统设备采取的维护模式主要为自行维护、专业维护或两者结合的方式，自行维护主要为定期的巡检，当设备出现故障后进行维修或更换;而专业维护是由项目运营单位委托具有专业资质的检测机构进行全面检查维护。机电设备类型多样，维修更换的标准也没有具体的规范，对维护人员专业水平依赖高，管理部门对维护的合理性无法判断;对设备何时进行更换无法制定计划，这些都是高速公路机电管理部门面临的现实问题。结合高速公路机电管理部门调研的相关内容及参考国内外相关高速公路机电系统管理方面的文章，对于高速公路机电系统后评估的需求总结为以下几个方面：（1）现状评估需求。机电设备及系统能否工作并不是评价机电系统安全性的标准，很多设备的损坏都是日积月累的结果，现有的投入使用的设备其性能如何、存在着哪些薄弱环节和安全隐患，是管理人员想知道的，是机电系统后评估的需求之一。（2）动态评估需求。正在运行的机电设备，其工作能力变化趋势如何，其合理的使用周期多长都是管理部门需要掌握的资料，也是机电系统后评估的需求之二。

3 机电系统后评估具体内容及方法

3.1 现状检测及评价

根据现状评估的需求，对机电设备及系统的评估可包括以下几个方面的内容：机电设备的外观质量评价、关键指标性能评价、系统功能评价及机电系统的总体评价。外观质量主要指设备数量、安装质量和设备工作环境等;关键性指标主要指影响系统安全性能或可靠性等的指标;系统功能主要指各系统和设备是否工作正常。①

机电设备外观质量、关键指标及系统功能可以通过各种现代化的检测仪器和手段，根据《公路工程质量检验评定标准 第二册 机电工程》（JTG F80/2）中相关要求进行专业检测得出相关结果。由于机电系统的复杂性，各类设备各检测项的结果评价方式不一，无法直接用于系统评价，为便于分析比较，可采用专家打分的方式间接使评价指标定量化，并在此基础上进行等级评定和系统总体评价。

机电系统总体评价根据系统的特点应采用综合评价的方法来实现，首先应建立综合评价的模型，即机电系统总体评价体系（见图1）。可采用目标法确定评价目标，即高速公路机电系统技术现状;通过分析法确定从机电系统的组成来建立评价指标体系，即照明系统、供电系统、收费系统、监控系统等，采用层次分析法和特尔斐法（专家咨询和分析相结合）确定每个分系统的评价指标，如收费系统中的计算机、服务器等，监控系统中的摄像机光端机等。评价体系建立后，可通过层次分析法确定各评价指标的权重，运用一级模糊综合评价模型对各分系统进行评价，运用多级模糊综合评价模型实现整个机电系统现状的评价。②

图1 机电系统现状评价体系

3.2 机电设备、机电系统的动态评估

动态评估主要指评估机电设备或系统在未来一段时间之内的工作能力变化趋势，可以从其设备的故障率、物理寿命、经济寿命和技术寿命的角度来进行评估。

对于简单的、廉价的、消耗性的设备，可以从故障率的角度来评估其寿命，即从设备开始使用到出现不可修复的故障或不能接受的故障率时的时间，具体可通过威布尔分布法来确定其故障率曲线（见图2），其寿命时间也就是损耗期故障率曲线的上升点。对于达到其寿命期的设备应及时更换。

图2 机电设备故障率曲线

对于复杂、贵重、耐用的设备，可以从物理寿命、经济寿命和技术寿命综合考虑来确定其寿命。但技术寿命具有不可预见性，因此机电设备的寿命主要考虑其物理寿命和经济寿命。设备的物理寿命一般可以由制造商提供，或者通过专家评判的方式采用德菲尔法（Delphi Method）进行预测;经济寿命的确定可以采用最小年平均费用法或低劣化数值法来确定;最后设备的使用寿命由物理寿命和经济寿命按权重比例2：8来确定。③

4 结语

通过机电设备和机电系统的后评估，掌握了机电设备或系统的具体情况，了解了设备的故障规律和使用寿命，在此基础上，管理部门可以制定有针对性的维护管养方案，可以制定改造报废计划，为高速公路机电系统实现科学化、信息化管理提供技术支持。本文提出的机电系统后评估思路，也为高速公路机电系统后评估体系的建立提供参考依据。

注释

① 冯俊杰，王铮.高速公路机电设施技术状况评定方法研究[J].公路交通科技（应用技术版），2013（7）：61-63.

② 谭小刚.高速公路隧道机电设施检测技术应用研究[D].长安大学，2014：24-42.

③ 饶永波.高速公路机电设备使用寿命的管理机制和实施方法[D].河南科技大学，2011：11-17.