高速公路机电工程安装施工技术措施探讨

蔡奇

广东飞达交通工程有限公司 广东 广州 510663

高速公路机电系统主要由多部分组成，包括通风系统、收费系统、通信系统、监控系统、照明系统、消防系统等。在高速公路的安全、管理和监督方面发挥着重要的作用。目前，随着我国高速公路的快速发展，以及机电工程新技术、新设备的不断创新与完善，在我国高速公路机电工程建设工作当中取得了一些成效，但相对于发达国家来说，在高速公路机电工程安装过程中，仍存在着一些问题和不足，需要不断地改进和完善[1]。本文结合工程实例，重点探讨了高速公路机电工程施工技术措施。

1 项目概述

河源惠州东莞高速公路紫金至惠州惠阳段起点位于河源市紫金县南部，与在建的汕湛高速公路相接，路线呈东北～西南走向，连接河源、惠州两市，沿线城镇主要有紫金县瓦溪、蓝塘、凤安、好义镇、惠州市横沥、平潭，终点位于惠州市平潭镇，与河惠莞高速公路惠州平潭至潼湖段相接。

本项目与汕湛高速、兴华高速、番莞高速一起组成连接梅州、河源与惠州、东莞、深圳、番禺等珠三角核心地区的便捷的高速通道。本标段JD1合同段，K0+400～K77+976.273，全长77.409km，里程范围内全线通信管道、通信设施、监控（含隧道）、收费，本工程包括设备、材料、安装、调测和场地清理等工作内容。

2 工程的重点及难点

(1) 本工程工期较紧，且项目实施的范围多为山区。

(2) 本工程项目施工内容包含从监控、通信、收费设施安装调试等，在实施中各专业界面交集较多。在施工协调及工序安排上的合理性、及时性是顺利完成本工程的关键。

(3) 综合考虑本工程项目的环境、工期等因素，作为工期控制的重点环节设备供货是我司重点考虑的环节。

(4) 作为系统功能最终实现的重要环节，系统的联合调试从来都是需重点策划的环节。

(5) 雨棚灯及外场摄像机安装为本工程项目主要高处作业工序，为了防止高处作业的人员坠落受到伤害，规范高处作业安全管理，根据本项目的具体情况，制定相关安全管理制度。

3 施工技术措施

3.1 监控设施安装

本项目监控系统分为监控中心、外场设备两个部分。监控中心由计算机网络子系统、闭路电视子系统和综合控制台等组成。外场设备由一体化彩色带云台摄像机、门架式可变情报板、悬臂式可变情报板、能见度检测器、LED显示屏、车道控制标志等组成。外场数据信号先通过数据光端机或以太网数据光端机传至就近通信站，再通过通信系统传至监控中心；隧道数据通过光纤环网传至监控中心。

外场设备主要包括：道路沿线设置的高清网络摄像机、可变情报板、隧道监控等监控设备的安装和配电。

3.1.1 外场基础施工

图1 外场基础施工

3.1.2 外场电力电缆施工

1)在电力电缆施工时，应先进行电缆绝缘测试；2)在外场设备电缆敷设时，应采用直埋敷设方式，加强过桥保护；在电缆敷设前，确保电缆沟内未存有石头、松土等杂物；对于两根以上的电缆，在埋设电缆沟时，要根据电流额进行定值，并按照相应的间距进行划分，并遵守电流规则中的最小间距；在电缆敷设过程中，应保证敷设环境控制在0℃以上。对于铠装电缆，其埋设深度应大于700mm，并将100mm的细土铺在沟底，电缆铺设完毕后，应再铺盖细土，并确保颗粒中不存在卵石；另外，应及时调整电缆沟深度，以满足电缆管进出平缓要求，坡度应小于1:5。

3.1.3 外场摄像机安装

1) 立柱安装。在立柱安装时，先将地脚螺栓清洁干净，并将施工标志设置好。在线缆安装时，确保电缆松弛，将摄像机防护罩移动时，防止电缆受到拉张影响。对于外露线缆，应加穿保护套管，并采用密封型的进出线端子。2) 在摄像机立柱杆安装过程中，应选择锌钢结构杆体，并采用吊车将立柱起吊，将基础法兰平面与下法兰平面贴合，再采用螺栓进行固定，并将避雷针设置在立柱顶部，同时将底法兰盘与接地网的引线连接好，并且进行防腐处理。

3.1.4 摄像机安装

1) 为确保工作正常开展，先进行云台功能测试。2)在支撑杆顶部上固定云台和摄像机防护罩，使摄像机防护罩满足最大额定风速要求，经监视得知，摄像机出现抖动，故应加强云台与镜头控制。

3.1.5 防雷接地

在防雷作业时，应采用光缆进行外场数据传输，以防受到雷电灾害；同时，应在将防雷器设置在传输信号线两端；为减弱电压损坏电路，设备接口应采用隔离技术；对于超过4m的外场设备，应在立柱上安装避雷针，以减少设备受到雷击的干扰。根据工程实际要求，应选用不同型号的三相防雷器。在接地作业时，主场设备应采用联合接地型式，电阻应小于1；在联合接地电阻无法实现小于1欧姆情况下，则可以考虑采用分开接地方式，分开接地时设备工作接地要求不大于4，防雷接地不大于10。隧道内通铺镀锌扁钢于电缆托架上，每隔20m与主体钢筋焊接一处，形成接地网，并在隧道洞口预埋镀锌角钢。隧道内设备通过接地线与扁钢相连，隧道内设备共用一个联合接地，阻值要求不大于1。

3.2 通信设施安装

本项目设1个有人通信站——横沥通信中心，5个无人通信站——九和南收费站通信站、蓝塘北收费站通信站、凤安收费站通信站、好义收费站通信站、大岚收费站通信站等。其中，蓝塘北收费站、横沥收费中心为收费集中站，蓝塘北收费站管理九和南、凤安及好义三个收费站；横沥收费中心直接管理大岚收费站。

3.2.1 通信设备基础施工

1)在机架底座安装时，应确保机架高度与防静电板的一致性，同时与防震底座相连，并进行地面加固处理，底座应超过4个点，采用膨胀螺丝进行底座与地面连接。2) 在实际施工过程中，应预留光纤接线5m长，并与接线盒相连。对于人孔处的主干光缆，应作20m盘留。另外，要保证光缆与光接头盒相连。

3.2.2 通信设备施工

1) 设备安装前，应及时复查测试线缆，确保线缆的各类指标满足施工要求。2) 在线缆连接完结以后，按规范及时开展设备安装作业，包括光端机安装、三层交换机安装和通信电源安装等。同时，应摆放好显示器，固定好设备的控制线、接插头，并保证焊接头牢实，防止虚焊现象的发生，以确保设备的正常进行，提升设备信号的传输质量。3)系统联调和连网调试。

3.2.3 管道安装

1) 路由复测：按照设计图纸的技术规定确定管道主径路、确定手孔位置，在手孔位置打标桩[2]，并将复测情况做好详细记录设计。2) 管道沟开挖。所挖沟坑底宽度、深度符合设计要求，做到平直、整齐，便于管道的施工。首先根据复测台帐进行管道沟开挖，干线通信管道沟应沿着中央分隔带开挖，开挖时应以路面标高为准,沟底要平直,管沟开挖时要严格控制坑槽位置，避免破坏护栏、护坡、排水沟基土。3) 管道敷设。管道采用人工铺设方式，施工时将中央分隔带路面标应已完成渗水公布的敷设，然后铺50mm厚的细砂，再铺设硅芯管。硅芯管敷设完毕后进行每隔3m绑扎一次，确保管道顺直并绑扎牢固,然后再铺130mm厚的细砂。敷设前要检查管道，要求管道外壁无破损、变形，内壁光滑平整，无裂缝、无划痕。管道接续采用专用套管，插入套管的一端应装专用的橡胶圈，使接头形柔韧接续，并具有良好密闭性且无渗漏，防止污水浸入管内；每两个手孔之间管道接续完成后，要会同监理工程师进行导通试验，试通采用长度20cm，直径2.3cm的试通棒进行，经监理工程师检查确认后，并用橡胶堵头两边将管道口堵好，方可进行管沟回填。

3.3 收费设施安装

为加快“交通强国”建设步伐，改变了公路联网收费方式，抛弃了封闭式收费制式，采用开放式收费制式，即将ETC门架系统设置在公路断面，以实现车辆分段计费目标。

3.3.1 ETC门架系统

ETC门架系统应避免与对向行车道、相邻道路行驶的ETC车辆误交易，具体可采用如下措施：

1) 合理地调整ETC门架系统通信区域宽度，以满足行车道宽度要求，同时确保RSU发射功率低于指标范围，在行车道与相邻道路间设置信号隔离设施，实现RSU波瓣宽度控制，对其提出更高指标要求。

2) ETC门架系统针对OBU的通信区域纵向距离应调整到30～40m。

3) 合理设置ETC门架布局，以便通过应用逻辑避免误交易。

4) 当高速公路主线与相邻非收费公路距离较近时，为避免误交易，ETC门架系统可通过读取OBU内入口信息判断车辆是否行驶在高速公路再确定是否计费。

根据相关设置条件及本项目外场设备布置方案：1) 收费里程为主线收费里程，不包含匝道里程，匝道收费里程的费额由入口收费站代收。2) 项目起点至瓦西枢纽互通处的主线里程，可由龙紫段最后一个收费站入口代收。

ETC门架设备从就近变电所或箱变取电，同时采用铝合金电缆进行供电，在电缆敷设时，应采用直埋的方式，穿过构造物时，应加设钢管，管口加注混凝土。

3.3.2 停车移动支付系统

本次在各出口混合车道设置支付受理终端，通过 R232 串口与车道工控机连接，车道支付受 理终端提供手机扫码支付服务，司机缴费成功则生成交易记录并发送至云支付平台，生成交易流水；扣款失败则返回收费金额界面，用户可选择现金等付款方式。

3.3.3 称重系统

称重系统，是独立于车道收费系统之外的机电系统，由称重传感器、数据采集处理器、轮轴判别器、红外线车辆分离器、线圈检测器构成。

出口车道计重系统相对独立，轮轴判别器、红外线车辆分离器、称重传感器及线圈检测器的数据均上传数据采集处理器，数据采集处理器通过串行通信接口和车道收费计算机连接，把经过处理后得到的计重信息（包括总重、轴重等）上传车道收费计算机。系统构成见下图。

图2 系统构成图

3.3.4 收费车道设备安装

收费车道上设备有显示器、车道通行灯、手动栏杆、车道摄像机等，在单体设备安装时，应结合各设备安装技术手册进行安装[3]。在系统安装时，应注意以下几点：

1) 设备安装内容主要有线路安装，电源安装，电源配线等。在实际安装之前，应对设备技术指标进行试验，确认其性能满足设计要求。2) 在底座施工时，主要以亭中心线为基准，对设备基础具体位置进行确认，确保各车道设备位置在同一条直线上，并固定好设备底座。3) 在天棚灯安装时，保证灯在车道中心线上面。并加强底板固定，确保支架端正，在不同方向采用垂直靠尺进行测量，确保所有灯的垂直度。

3.3.5 UPS装置安装

1) 对于UPS装置，在安装时，应满足以下几个条件：一中温度控制在20—30℃，湿度控制在20%—80%；保证空调照明配备完整，室内水管无渗漏现象。2) 在设备检查时，应做好各个规格型号、数量的检查，保证外观完整，减少损伤，同时应采用进口设备，严格检查设备，确保外包装完好，并做好防潮措施。3) 在柜体安装时，应先采用人力方式进行搬运，在搬运时，防止柜体损伤，因为柜体较重，应加强人员的配合，柜体接地电阻不大于1欧姆。在导线连接时，应采用软电缆进行连接，连接完毕以后，禁止使装置受力。4) 在电池柜安装时，应做好以下几方面的检查：一是对蓄电池间的连接极性进行检查，看是否牢固，绝缘电阻、输出电压、电流是否满足安装要求，装设完毕以后应将周围环境清洁干净。

4 结语

高速公路的机电工程安装质量水平的高低将会影响整个高速公路的质量、安全和效益，因此做好机电工程安装工艺，提升质量检测水平，对于促进我国高速公路的发展是具有明显意义。本文以河源惠州东莞高速公路紫金至惠州惠阳段为例，着重就高速公路机电工程施工过程中关键技术措施进行了深入地分析，为类似的工程施工提供参考。