高速公路机电系统施工重点、难点及技术措施

蔡奇

（广东飞达交通工程有限公司，广东广州510663）

0 引言

高速公路的机电工程包括通信、监控系统、收费系统、供配电照明系统等。当前，伴随着高速公路的快速发展以及新技术、新设备的不断更新换代，我国高速公路机电工程建设工作取得一些成效。但相对于发达国家来说，我国高速公路机电工程施工仍存在着一些不足，需要不断地优化与改进。本文结合工程实例，着重就高速公路机电工程施工重点、难点及优化技术措施进行探讨。

1 工程概况

广东省龙川至怀集公路（原称“汕昆高速公路龙川至怀集段”，简称“龙怀高速”）全长约365.399km，分为龙川至连平段（简称“龙连段”）、连平至英德段（简称“连英段”）、英德至怀集段（简称“英怀段”），是国家高速公路网规划“7918”布局方案中第17 横——汕头至昆明高速公路的重要路段，也是广东省“九纵五横两环”高速网规划主骨架中“一横”的重要组成部分。

该标段JD4 标，K127+524—K276+915，其中B3 合同段里程：K230+100—K276+915，里程范围内监控（含隧道）、收费（含土建）、通信等设施，含设备，材料，工器具的采购、运输、安装、调测和场地清理等其他为完成该工程所需的全部工作内容。

起讫桩号K127+524—K276+915，包含龙仙东收费站、龙仙西收费站、三华收费站、六里收费站、青塘收费站、桥头收费站、东华收费站、望埠收费站、英德北收费站、石灰铺收费站、西牛东收费站、九龙南收费站。

2 机电工程施工重点与难点

2.1 监控系统与通信系统交叉

监控系统通过通信系统传输数据及视频，外场数据的界面划分在光缆终端盒处，光端机和从设备至终端盒的接线由监控系统负责；从光缆终端盒（含终端盒）往上，包括传输进站用光缆、接头盒、终端盒、ODF单元及跳纤等均由通信系统负责。通信系统负责为路基段外场数据传输提供10/100M 以太网传输通路，通信机房内界面划分在通信系统SDH 传输设备以太网接口处，光端机、交换机及至通信系统SDH 线缆由监控系统负责。

在视频传输方面，监控外场摄像机采用IP 摄像机方案，界面划分在视频传输设备（光纤收发器）以太网接口外侧，通信系统负责光纤收发器、终端盒及相应光纤。IP 摄像机及至视频传输设备的接线由监控系统负责。视频传输设备放置在监控系统摄像机的控制机箱内，由监控系统提供设备尺寸及用电要求，监控系统统一考虑控制箱内设备布设、用电及配电电缆等。监控中心界面划分在以太网接口外侧。

2.2 监控系统与收费系统交叉

监控系统与收费系统界面划分在各收费站电源室配电柜处，监控系统由收费站电源室配电柜的出线微型断路器引线至外场监控设备，收费系统负责预留相应容量的微型断路器。

3 机电工程实施方案

3.1 监控联网实施方案

项目采用的摄像机、编解码设备、硬盘录像机、IP存储等设备完全符合广东省交通集团的有关规定。项目通车后，将接入省监控中心控制系统，主要包括监控联网、客户服务系统联网、IP 调度系统联网、流媒体及GIS 系统联网，系统建设和运营均满足省监控中心监控联网的需求。

3.2 通信联网实施方案

该项目通信系统在系统结构上分为两层：第一层为SDH 干线数字传输系统，第二层为该路段范围内的通信传输业务。该路段设置通信管理中心和干线数字传输通信节点，与已建成的龙怀高速公路龙连段干线通信节点相接，预留英怀段干线通信系统通道，共同构成光纤数字传输系统，完成该路段各种信息与广东省高速公路通信中心之间的信息传输。

3.3 收费联网实施方案

根据广东省高速公路联网收费的总目标及规划，全省高速公路联网收费“一张网”在2013年年底实现，总体模式采用“按实际路径收费、按实际路径拆分”基本模式，选择“RFID 复合卡+电子路标+5.8Ghz ETC标识点（自由流）+高清卡口防逃费稽查+辅以必要行政管理手段”的基本技术路线。

4 机电工程施工技术措施

4.1 监控系统

该项目监控设施采用三级管理体制：省监控中心—英德监控中心—监控外场设备。意溪中心负责监控管理全线交通运行，并将重点监控信息上传至省监控中心。

英德监控中心由计算机系统、闭路电视系统、液晶屏拼接系统及综合控制台等构成。

4.1.1 外场电力电缆施工

（1）现场勘查敷设线路，根据所设计的路线对路由进行测量，根据现场实际情况作适当预留进行电缆配盘。

（2）电缆敷设。监控外场设备配电电缆以直埋方式敷设，过桥采用钢塑复合管保护。地下直埋的铠装电缆的埋设深度不应小于700mm，埋设电缆的沟底应铺有100mm 的砂层或细土。铺好电缆后，必须再铺盖100mm 的砂层或细土。当电缆沟调整深度以适应电缆或电缆管进出时，其调整应平缓，并且坡度不应大于1∶5。

（3）终端电缆头制作。在室外制作电缆终端头与中间接头时，应防止尘埃、杂物落入绝缘层内。严禁在雾或雨中施工，低压电缆终端头采用绝缘胶带包扎密封。

4.1.2 外场摄像机安装施工

（1）立柱安装方案。清洁基础法兰上的地脚螺栓，设置施工标志。安装线缆，保证电缆有足够松弛，在旋转机构正常移动摄像机防护罩时，电缆和电缆端子不受张拉影响，所有外露线缆均穿保护套管，进出线端子为密封型。

（2）摄像机立柱杆应为热浸镀锌钢结构杆体，用吊车起吊立柱，下法兰与基础法兰平面贴合，用螺栓固紧法兰，立柱顶部设避雷针，立柱底法兰盘与接地网引线良好连接，并做好防腐处理。

4.2 通信系统

该项目通信系统采用省通信中心—路段通信中心（有人站）—沿线通信站（无人站）三级管理体制。在该路段中的各个收费站内，设置无人通信站，其中望埠收费站同管理中心，共同设置望埠管理中心通信站。沿线还设置11 个无人通信站。

4.2.1 通信设备基础施工

（1）安装机架底座，高度与防静电板一致，设备机架都应有防震底座，与地面均匀加固，每个底座不少于4 个点。底座与地面连接采用膨胀螺丝，规格为M10mm。

（2）施工中的接线要将光缆各保留5m，通过接线盒连接。主干光缆在起点附近的入孔处，和终点附近分歧入孔处，作20m 盘留。光缆要熔接到光缆接头盒中。

4.2.2 通信系统设备施工

（1）在安装设备前，对各线缆进行复查测试，以保证线缆的各类指标达到安装的要求。

（2）在线缆布设端接好后，进行通信电源、光端机、三层交换机等设备的安装。要轻拿轻放，按规范操作。显示器要摆放平稳，设备的控制线、信号线的接插头要安装牢固，焊接头要焊实、焊牢、无毛刺，不得虚焊，以保证设备正常运转和信号正常传输。

（3）系统联调和联网调试。

4.3 收费系统

该项目收费设施采用省联网收费管理中心—路段收费中心—收费站三级管理体制，全线设置12 处收费站、86 条机电车道（含12 条ETC 车道）。收费系统主要由计算机系统、闭路电视监视系统、内部对讲及报警系统、供配电及接地系统、出口计重系统以及各种软件构成。

4.3.1 称重系统。称重系统由称重传感器、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。称重系统构成如图1所示，平面布置图如图2所示。

图1 称重系统构成图

图2 称重系统平面布置图

4.3.2 收费亭施工方案。将收费亭运输车辆和吊车引入相应的收费车道；用吊车将收费亭卸下，直接吊装在收费亭基础上；用撬杠调整收费亭前后、左右的位置；在收费亭下塞入垫片，调整收费亭水平；用相同方法吊装其他收费亭，调整方向使各收费亭在同一直线上；检验收费亭安装质量，清理现场。

4.3.3 广场摄像机施工方案。将摄像机立柱吊装至指定位置并固定；在立柱底盘下塞入垫片，调整立柱垂直；将组装好的摄像机和避雷针安装在立柱顶部，并在连接部位用玻璃胶密封；将接地线引入机箱，并固定在指定位置；将视频输出临时接在便携监视器上，加电调试，确保摄像机工作正常。

4.3.4 收费车道设备安装。收费车道上设备主要包括雾灯、手动栏杆、自动栏杆、车道摄像机、车道通行灯、费额显示器等。单体设备的安装施工方法依据各设备安装技术手册。系统整体安装需考虑以下因素。

（1）设备安装包括线路的连接，电源的安装，电源线的配接。在安装前，应根据相关技术指标做相应试验，确认各项技术性能是否符合设计要求，方可进行安装。

（2）底座施工。以亭中心线和岛缘石为基准，确定设备基础位置，保证各车道同种设备的位置成一条直线，整齐划一。设备底座必须安装牢固。

（3）天棚信号灯安装。在安装天棚灯时，首先要保证灯在通行车道中心线的上方。在固定底板和支架时，要保持垂直端正，在两个以上方向用垂直靠尺或吊线测量，保证灯立面的垂直度。

4.3.5 车辆检测线圈施工

（1）环形线圈通常安置在路面的槽里，其典型的宽度为6～8mm，深度约5cm。当环形线圈放置在钢筋混凝土的钢筋上时，线圈务必在钢筋之上至少5cm。

（2）环形线圈采用截面积不小于1.5mm2的小股铜导线作为引线线缆。路面埋置线圈下300mm 内不应有钢筋或钢管，线圈旁500mm 内不应有钢筋或钢管，尤其是立筋等金属物。

（3）环形线圈的线缆不允许发生扭结、错位和变形，用环氧树脂密封；进岛的线缆用钢管保护，同样用环氧树脂密封。

（4）环形线圈的线缆拐角处需作平缓处理，以免割伤线缆，线圈的锐角处要适当考虑以45o角保护线圈线。

（5）按敷设长度要求裁出线圈线，敷设线圈。24小时后检查线圈槽，如果环氧树脂下陷则需补灌。

5 结语

当前，随着高速公路机电系统结构变得越来越复杂，其功能也在不断增强。若将机电工程和土建工程同步设计、同步施工、同步投入运行，既可以减少建设时间，使高速公路快速投入使用，也能够使机电工程真正起到高速公路管理的指挥中枢的作用。只有不断优化机电工程施工技术，才能保证高速公路安全、有序的运行，满足人民的生产和生活需要，推动我国经济的持续发展。