业主参与高速公路机电工程设计的思考与实践

吴 晨

(温州市高速公路工程有限公司，浙江 温州 325000)



业主参与高速公路机电工程设计的思考与实践

吴 晨

(温州市高速公路工程有限公司，浙江 温州 325000)

高速公路机电工程涉及面广、子系统多、技术含量高、设备多样、设计复杂等特点，全交由设计院设计，往往无法完全满足高速公路建成后的营运、管理需求。本文分析了业主参与高速公路机电工程设计的可能性与必要性，并通过对实际工作的总结，提出了参与机电设计具体建议和方式，优化高速公路机电工程设计、建设，使其更加符合实际要求，达到降低建设造价和运营成本的目的。

业主；高速公路；机电设计；营运管理

0 引 言

随着温州“五大重点交通项目”(甬台温复线、绕城北线二期、绕城西南线、龙丽温、过江通道)的工作开展，如何控制工程造价和节约运营成本成为工程预算一大难题。长期以来，业主往往把控制成本的主要精力放在施工阶段，这样做尽管也有一定的效果，但效果不佳。想要有效地节省建设工程造价，必须转变思路，把控制重点转到“设计”这个关键阶段上来。

机电工程有别于土木工程，其专业涉及面广、子系统多、技术含量高、设备多样、设计复杂。很多业主面对机电工程往往无从下手，完全交由设计院提出方案。如果设计单位没有深入了解业主的使用需求和运营细节，就难以做出科学合理的设计方案，对业主后期的运营养护带来诸多不便，有可能要花费大量人力、物力进行重新改造。因此，业主应当积极主动参与设计阶段的工作，详细提出使用需求和根据运营经验，对机电工程的设计方案及时做出调整，使之符合工程的实际要求，达到降低建设造价和运营成本的目的。

1 高速公路机电工程的简介

1.1 各项功能简介

高速公路的快速发展给人们的出行和生活带来了很大的便利。普通民众虽然对高速公路逐渐有所了解，但对其中的机电系统却知之甚少。高速公路由土建、路面、绿化、交安、机电等多个工程组成，若将高速公路比作人的话，那么土建是人的骨架，路面是人的血肉，绿化交安是人的皮肤跟毛发，而机电系统则是人的大脑和五官。机电系统直接影响着今后长达25年的高速公路运营管理，是体现业主管理水平的有力工具。通过机电系统，业主才能“看”得到路上状况，才能“听”得到火灾烟雾的警报，才能“闻”得到隧道内的一氧化碳等浓度，才能“说”得出广播给隧道内的司机和乘客，指导其逃生等活动。

高速公路机电系统主要包括“三大系统”和“隧道机电系统”，其中“三大系统”包括：监控系统(收费站及道路监控)、收费系统、通信系统；“隧道机电系统”一般包括隧道监控系统、隧道通风系统、隧道照明系统、隧道供配电系统、隧道火灾报警系统、隧道广播和紧急电话系统、环境检测系统等几大类[1]。

1.2 国内外的现状及发展方向

经济发达国家的高速公路机电系统已发展到一个比较成熟的阶段，其主体工程和配套设施已相当完善，基本实现了高速公路的联网，现阶段正向周边国家延伸，逐步形成国际网络。并且高速公路的安全化、信息化、沿线环境和景观问题也越来越受到重视，目前其高速公路机电系统正向计算机技术、现代通信技术和现代控制技术为基础的智能交通系统(ITS)发展[2]。

我国对高速公路机电系统的研究起步较晚，将电子、信息技术应用于交通运输管理工作始于上世纪70年代末。当前我国高速公路机电系统的运营、管理体制大多仍是以“一条(段)高速公路、一个投资主体、一个管理分中心”为基础的“省中心-路段分中心-收费站”三级管理模式[2]。

随着近年来电子、信息技术的不断进步和国内高速公路的迅速发展，我国高速公路机电系统正逐步与世界接轨，将从单一路段机电管理与控制向多条路径的路网服务转化。高速公路机电系统的总体发展趋势呈现了以下特征：一是网络化；二是智能化；三是信息化；四是多功能化[2]。

1.3 造价与日常经营费用

对高速公路机电工程功能、性能和发展趋势的分析表明，随着机电工程建设、管理营运模式的变革，高速公路机电工程的造价将一步步趋于合理和科学，从而逐步达到建设性价比最佳的高速公路机电工程的目标。[3]

路段机电工程的造价与收费车道数、收费站数、外场设备设置情况等因素密切相关。而隧道机电工程由于子系统多、设备多样，每公里造价远远大于路段机电工程。

浙江省高速公路隧道机电工程造价较高，与西部及北方省份相比，差别更大。而温州现有的高速公路线位都已被占用，在建的几大高速公路项目，由于隧道多、公里数长，机电工程造价更高。

根据多年机电养护经验，机电工程的养护经费也是逐年上升的。以温州绕城高速公路为例，2012年机电工程投入养护经费148.67万元，2013年为221.51万元，2014更是上升到318万元。造成养护经费不断提高的原因主要是在养护工作中，发现原设计方案存在很多不足，需要不断的技术更新和改造来完善。

2 业主参与设计的必要性与可能性

(1)业主对机电工程的系统需求和日常运营管理最了解，对高速公路管理模式有自身的要求，而设计院只是按规范进行设计。比如温州绕城高速公路的黄田管理中心，设计院原设计在管理中心处设置一个监控分中心，一个隧道救援站，两个站点相距仅百来米，其站内配置的设备一模一样。业主根据自身管理办法和日常运营需要，将两个站点合并为一处，一方面减少重复设备投资100多万，另一方面减少了运营期人员配置，降低养护费用。

(2)不贪大，不求洋，不盲从设计，可大幅降低造价与日常费用。设计院提供的产品限选中很多都是国外品牌，这些设备不仅调试难度大，且设备一旦故障，需寄到国外去维修，维修费高且维修周期长。因此若国内有好的品牌，业主应尽量选择国内品牌。例如常用的气象站之类的设备，实际使用中用处不大，但在规范中却是强制要求的配备。一般设计院推荐的备选品牌都是价格高昂的国外品牌，目前国内品牌的产品性能已不输国外，其性能完全能满足运营需要。业主可自行根据需要，及时调整品牌，降低造价。

(3)一般业主均有一支成熟的机电工程建设管理队伍。如本公司机电工程队伍成员已参与温州绕城和瓯江通道的机电工程建设管理，且已具备多年机电工程养护经验，完全可以参与设计。

3 参与设计的尝试

温州瓯江通道机电工程于2013年9月完成招标。由于前期机电工程人员未参与，整个机电工程的设计方案及设备选型不仅造价高，且很多设备不利于今后的日常运营。机电工程人员参与后经业主方调整，达到了降低工程造价和日后运营费用的目的。经过图纸审查，业主方提出的20余条修改意见都得到了设计院的肯定。

(1)合并监控、收费分中心，降低运营期人员费用支出。通过施工图审查，发现温州北收费站设置有1个监控分中心和1个收费分中心。这意味着一个收费站需要招聘两批监控员分别监控道路和收费，人员配置上存在浪费现象。将这两个分中心合并为一处，虽然减少的建设成本不多，但可以减少一半的人员配置，对于长期的营运来说，是一笔不小的费用。

(2)合理调整管线铺设，增加运营期管道租赁收入。因土建未按施工图进行施工，导致机电通信管道无法铺设，经过多次与设计院讨论，最终确定将设计院设计的钢管(只能铺设几条光缆)铺设改为桥架，极大的增加通信管道容量,同时也方便了今后的维护施工。将通信管道和沿线桥梁空余地租赁给移动、联通、电信、广电等多家网络运营商，仅3年租赁费用就达到了80多万。

(3)为了提高外场传输的可靠性，便于运营期的设备故障排查，将外场设备传输方式由环网形式更改为链型传输。链型远端设备一旦发生某个断点，可通过光隔离进行保护，不影响其他设备的正常运行；而原设计的环网一旦发生2个以上故障点，故障点中间的视频及数据信号将无法控制，造成监控盲区。

(4)高额的电费支出是高速公路业主一直比较关注的问题，随着LED灯技术的不断完善，和传统光源相比，其节能、寿命长、显色性好、瞬时开启的功能特别突出，综合效益明显。虽然初次投入LED成本略高，但在整个产品周期内，无论是经济效益还是社会效益都非常明显。

(5)因地制宜，取消部分无法安装的设备，降低工程造价。比如设计院一贯的设计风格是在匝道口设置情报板。工程实施前，发现江滨路匝道口周边煤气、自来水、光缆、电缆等管道密布，征地困难，且该位置为城市道路，经过沟通，取消该2处情报板。三江匝道处因道路还未建设，应由后建道路进行安装，因此取消2处情报板。取消这4处情报板，节省造价近一百万，同时免去运营期的设备维护费和与地方道路交叉时的处理。

(6)为加快施工阶段设备安装进度和减少运营期设备维修难度，在隧道两侧增加桥架，用于安装照明灯具，用少量的投资方便今后的设备更换维护。增大发电机油箱，保障设备在断电情况下能长时间的进行工作，提高系统的稳定性。增加隧道UPS设备，保证隧道在断电情况下保持一定亮度，减少因突然停电造成事故的风险。

4 业主参与设计的具体建议

4.1 建设项目开工初期

很多业主认为机电工程是后续工程，在土建基本完工时才开展该工程的工作，其实不然。如工程开工初期，需要用到大量的供配电。而常规做法是由施工单位联系电业部门，进行临时供电设计施工，到工程结束时拆除。而业主又需重新申请永久用电，重新进行供电设计施工，造成大量的资金浪费。且很多高速公路设计单位都未得到电监办认可的设计资质，图纸审查极其繁琐。因此在项目开工初期，业主应要求设计院提供永久供电点的具体位置和功率，直接申请永久用电，供施工单位使用，仅该项就可省去上百万乃至上千万费用。又如在特大桥梁建设时，提前设计线缆管道铺设方案，方便机电管道施工及线缆维护工作。

4.2 机电工程初步设计

业主应积极参与初步设计，将自己的运营理念灌输到设计中去。设计院一般都是只注重规范，按照过往的经验来进行设计，而未考虑到今后日常养护是否便捷、是否经济的问题。比如隧道照明是高速公路机电日常养护经费中的主要部分之一，隧道照明灯具的功率及数量主要由亮度、车速和隧道长度等因素决定，在车速跟隧道长度一定时，洞外亮度就起了决定性因素。设计院一般会直接采用查表法取当地的亮度最高值来设计，未进行实地测量。业主参与设计后，可自行或委托第三方进行实地测量，将数据提供给设计院进行精细化设计，可大大降低建设期设备购置费用和营运期的电费支出。

4.3 机电工程技术设计阶段

该设计阶段，业主可根据日常养护的经验，将稳定的、故障率低的技术方案提供给设计院。比如监控系统，现在流行使用的光端机为节点式，使用该类设备虽可减少光纤资源，但产品本身质量参差不齐、故障率高，一旦损坏将影响一条链路中的十多路视频图像。选择传统的稳定性更高、价格更低的点对点光端机，可以极大增加监控系统稳定性，既节省造价又节省日常养护费用支出。又如设计院主推的ups都是模块式ups，该设备对环境的适应力不足，在高速公路上使用故障率和维修成本都很高，设计时直接更改为对环境要求不高的工频机，性能更稳定，节省大量运营期的人力物力和维修费。再比如将隧道通讯系统中的传统485等传输模式更改为光缆传输，降低雷击对弱电设备的损害。

4.4 机电工程施工图设计阶段

该设计阶段业主主要是对今后影响养护的设备安装工艺提出有效合理的意见，由设计院进行调整。如隧道出口摄像机安装方向不能超隧道口，否则白天摄像机会出现大量“亮洞”效应，无法看清隧道情况；配电房内设置单独隔间，安装空调，将对温度要求高的设备全部放在该房间内；将风机控制柜移至隧道配电房内，降低风机软启因隧道环境恶劣损坏造成风力无法开启的安全隐患。

4.5 机电工程施工图补充设计阶段

该设计阶段业主主要是将已完成的设计图纸进行审核，查漏补缺，如有未按业主意见进行设计的，在这个阶段可及时进行更正。同时施工单位也会提出很多修改意见，业主可以先行把关，择优选取。

5 结 语

笔者作为高速公路业主单位机电管理人员，在长期工作中对高速公路机电建设项目和养护工程的实际经验进行了总结归纳，对于在高速公路机电建设和养护期间容易出现的问题，提出了具体的建议和解决方案，明确了业主单位管理人员在机电工程设计阶段参与的重要性，应全过程参与设计，为机电工程的建成和长期运营保驾护航。

[1] JTG/T D70/2-01-2014,公路隧道照明设计细则[S].

[2]周正.高速公路机电系统及其设计方案研究[D].西安：长安大学，2010.

[3]林剑波.浙江省高速公路机电工程造价分析与设计优化[J].公路交通技术，2007，(4):119-122.

The Thinking and Practice of Owner-involved Highway Mechanical and Electrical Engineering Design

WU Chen

(Wenzhou Expressway Engineering Co., Ltd.，Wenzhou 325000,China)

The mechanical and electrical engineering design in highway is broad, including many subsystems, high-technical content, various equipments and complecated designs, which is totally designed by institute of design and difficult to meet the demand of operation and management of the built highway. The author acts as an owner's mechanical and electrical management, analyzing the possibility and necessity, raising the specific suggestiongs and ways of mechanical and electrical design through the actual conclusion on purpose of improving the design and construction and cost reduction of construction and operation.

highway；mechanical and electrical design；operating management

2016-04-22

吴 晨(1981-)，男，浙江温州人，工程师，E-mail：36997163@qq.com。

U412.366

A

10.3969/j.issn.1671-234X.2016.03.012

1671-234X(2016)03-0055-04

浙江交通职业技术学院学报，第17卷第3期，2016年9月

Journal of Zhejiang Institute of Communications

Vol.17 No.3,Sep.2016