高速公路机电设备维护及管理探析

黄耀东

(广东华路交通科技有限公司，广州 510420)

0 引言

随着我国经济社会的快速发展，高速公路的建设取得了快速发展，截止到2019年，高速公路建设的规模已达到14.26万km。高速公路的规模效应以及快捷高效性不仅极大地提高了公路的运输效率，同时也改变了人们的出行和生活方式，促进了经济和社会的健康快速发展。以此同时，根据《国家公路网规划(2013-2030年)》，我国高速公路今后发展的趋势由建设转为运营和管理以及相关的维护工作，因此今后高速公路的工作重心是偏向于高速公路的维护和管理质量的提升。

本文结合高速公路建设与监理的实际工作经验，探究和分析了高速公路机电设备在实际运行和维护管理存在的不足并提出相应的对策。

1 机电系统在高速公路中的重要性

高速公路的设备系统中核心部分是机电系统，机电系统的稳定性直接关系到高速公路的畅通情况。国家多次出台政策要求降低高速公路等的收费以及物流成本，提高交通运输效率。例如在2019年国务院提出采取“取消高速公路省界收费站”等实现措施，进一步提升高速公路的服务能力和水平。

为了响应和实现高速公路不停车快捷收费，减少拥堵、便利群众的目标，需对现有的高速公路机电系统进行全面升级和改造。高速公路机电设备系统由多个子系统组成，分为供电、监控、通信、收费和照明等部分，各个不同的子系统作用非常明确，实现差异化的功能，同时也有机结合在一起，通过各个系统的协调作业，保证高速公路稳定快速顺畅运行，而机电设备是高速公路设备系统的核心，所以其维护和管理工作必须加以高度重视。在维护和管理方面应坚持科学安全理念，创新工作思路，完善监督维护管理体系，及时发现故障并进行维护，消除各种安全隐患，提升日常维护和管理水平，全方位落实维护与管理制度，同时也能够减少后期维护的成本，保障高速公路安全、快捷、稳定、高效地运行。

2 高速公路机电设备管理现状存在问题

2.1 机电系统规划与现阶段高速公路发展的实际有偏差

在之前的高速公路规划和建设过程中，机电系统在设计和规划阶段存在一些不足和偏差，设备在投入使用之后导致系统稳定性和兼容性不高，环境友好程度不足，对其管理和维护需要耗费较大的成本。

另外，近年来我国不少高速公路正在改、扩建，例如根据交通运输部《取消高速公路省界收费站总体技术方案》，为加强联网收费系统运行监测，突出强调了建立信用管理体系建设，同时加强建立部联网中心与各收费站的链接。而高速公路改建和扩建在施工过程中难免会对机电设备带来损伤以及与已有设备兼容的问题，这些都是规划设计与现阶段高速公路发展的偏差导致设备维护和管理难度增加，影响高速公路的正常运行。

2.2 机电系统维护和管理的标准规范不统一

当前，在机电设备管理和维护中缺乏统一的规范和标准，这加大了机电设备维护的难度，甚至对机电设备的正常运行造成影响。现行的行业标准与国家法规，如《公路工程质量检验评定标准》以及《公路机电系统外场设备通用技术要求及检测方法》等[1]，这些规范与标准有强制性要求，而目前在机电系统设施的采购与安装方面缺乏统一的标准，导致机电系统设备种类繁多，设备之间匹配和设备兼容性存在问题。

2.3 机电系统硬件设备存在的问题

高速公路机电设备由于使用环境的不同，如在雷雨闪电、高温高湿的环境下，部分机电设备的机械和电气等功能会出现接触不良或者短路等情况，这将直接导致设备的工作状态受到影响，影响设备的使用寿命。另外还有设备接口与兼容性的问题，机电设备更新换代，导致早期的设备接口无法满足需要，比如外接设备需要电源、照明、通信等的连接等，这无疑大大增加了机电系统维护的成本。

根据交通运输部《取消高速公路省界收费站工程建设方案》 中关于ETC 门架系统至省联网中心要求：ETC 门架系统至收费站系统，省联网中心应建立稳定、可靠的通信链路，确保交易数据、稽查数据和监测数据等实时上传，采用主备链路。同时，ETC 门架系统高清摄像机应接入附近的收费站系统至省联网中心的监控视频专用传输链路。目前各路段中心收费系统和监控系统主要通过MSTP和OTN设备接入业务，结合MSTP组网情况，又分为MSTP双点上联OTN、MSTP单点上联OTN等两种情况，因此，业务承载实际存在有MSTP双点上联、MSTP单点上联、OTN站内业务接入等三种情况(图1～图3)，为确保网络传输的实时、稳定、可靠，现有机电设备及链路需要升级和改造。

图1 情况1：MSTP双点上联OTN(10G为列)

图2 情况2：MSTP单点上联OTN

图3 情况3：OTN站内GE业务接入

2.4 机电设备系统的管理效率有待提高

高速公路由于其距离一般比较长的特点，导致相应配套的机电设备需要覆盖范围广，再加上机电设备精密复杂的特点，往往需要精细化的管理，并且建立高效现代化的管理体系。传统的机电系统管理一般都是采用出现问题、解决问题的思路来处理，而这种处理方式有很大的滞后性[2]。随着高速公路路网的密集程度越来越高，其相关的机电设备往往越来越复杂，因而管理和维护成本越来越高，技术难度也越复杂。并且当机电设备出现故障和老化时，往往无法第一时间发现，影响了管理的效率。因此保持机电设施的持续更新和完备，未雨绸缪，才能保证高速公路高效安全地运行。例如在高速公路的设施中，监控设施是属于高速公路机电设备的一环，并且监控设施与通信设备组成局域网络实施监控保障，为了使监控设备一直正常工作，往往需要配备UPS电源，保障设备不间断工作。

2.5 机电设备系统的保障体系不健全

高速公路正常和稳定运行的关键在于有健全和完善的机电系统保障体系。由于技术的发展，相关的机电系统管理和维护的工作量也越来越大，技术难度越来越高，而相应的维护工作没有及时赶上建设水平，容易出现维护人员短缺的状况[3]。此外，机电系统的预防和预警措施不健全，应对突发险情和自然灾害的能力不足等措施不到位，都会影响整个系统的保障。同时维护系统保障评价体系的量化评估考核工作也亟待提升，否则机电设备一旦发生故障就无法快速找到原因并且追究相关的责任。比如对高速公路的收费员、监控员等一线的设备操作人员规定其岗位责任制并明确分工和责任；同时对系统的管理人员明确其职责、权限范围，使每一个管理者厘清权利和责任义务，不相互推诿，避免纠纷，以此保障体系的正常运行。

3 机电设备维护管理的对策及措施

3.1 密切关注政策动态，注重规划中机电系统设计的前瞻性

目前机电系统的规划建设与实际维护管理工作是分开的，容易导致机电系统运行与实际需求存在着一定的差距，进而给机电设备的维护和管理带来难度，同时也影响了高速公路的高效运行。在规划设计阶段，机电系统设备保养以及设备备件预留等运营的问题往往需要提前纳入在规划设计中，因此，管理单位应参与机电系统的规划，从而保障机电系统理想状态功能的实现。

3.2 注重建立完善的机电设备维护保障体系

为了应对机电设备运行中可能出现的故障，应对维护和管理部门进行规范化、制度化和系统化管理，完善的制度体系是机电设备系统高效运行的关键环节。在设备方面采取实时监测的措施，针对不同设备设立巡查和维护保障制度，建立设备故障应急方案，同时预估设备可能出现的问题，保障设备安全运行。另一方面对设备进行定期故障排查，降低出现故障的概率，消除安全隐患。机电管理部门也应做好机电系统的应急演练工作，提升应对突发事件的应对水平。同时根据不同高速公路路段的实际路况来制定对应的管理模式，比如取消省界收费站项目中省收费中心配置一套网元管理系统(EM)以及一台网元管理系统远程维护终端(X-Terminial)，对骨干传输网的OTN设备以及MSTP设备采取管理措施。OTN设备的网管信号通过内部OSC通道上联，MSTP设备的网管信号通过内部ECC通道上联，在省收费中心OTN设备和MSTP设备分别上传到网管服务器中，可在主要路段路段终端配置LCT，便于路段内日常维护和管理。

3.3 注重专业人才队伍的建立和管理体系

针对高速公路机电系统复杂的特点，要想保障机电系统维护与管理工作的顺利开展，必须组织培养和引进高素质的维护和管理团队，建立专业的技术维护团队和管理体系，对机电设备进行维护，才能确保机电设备稳定安全地运行。针对实际工作中一些经验较丰富、技术实力强的维护人员，可以组织学习研讨会，分享各自的工作心得和体会，相互学习和交流，提高专业技术水平。同时，进一步加强对员工专业技能的考核，通过引进高水平专业人才，提高维护工作的工作质量。同时建立专业的评估评价体系，实现对团队的制度化规范化管理，完善监督和奖惩措施，落实责任机制。只有完善的监督评价管理体系并高效运行，才能促进维护管理团队的人才队伍建设。

3.4 注重机电系统与互联网技术相结合

根据交通运输部《取消高速公路省界收费站总体技术方案》，在ETC 门架和收费站到上一级联网中心的线路采用主备双链路的方法，其中在主用链路方面采用现有的收费通信网络，备份通信链路可采用电信运营商专线网络(或现有全国高速公路信息通信干线传输系统网络)。另外，交通运输部《高速公路 ETC 门架系统技术要求》规定：站级服务器与上级系统采用主备双链路的方法，其中在主链路采用现有的收费通信网络，备份通信链路采用与电信运营商结合，带宽应满足高于 2Mbps的要求。这就要求机电设备应当密切与电信网络运营商的结合。

随着互联网技术的普及与应用，使得高速公路机电系统往自动化、智能化的方向发展，同时也使高速公路运营效率得到提升。与此同时，各种嵌入式设备的应用，能够使机电设备功能更丰富和全面，设备扩展性和兼容性也更强，这是高速公路机电设备发展的趋势。同时，建立基于服务器的网络架构，从而在客户端即可实现监测和查询功能，使整个维护和管理工作更加高效、便捷、智能化，这也使得在对机电系统进行后期的维护工作中相对简单，系统升级也更加方便。

4 结语

高速公路机电工程是一项系统工程，机电设备维护与管理工作越来越多样化和复杂化，与互联网技术结合，同时建立和健全机电设备维护保障体系，可以确保机电系统长期处于健康稳定运行的状态，降低维护和管理成本，从而提高社会效益和经济效益。