ETC收费系统机电设备养护管理研究

赵 懿， 刘 畅

(湖南省高速公路联网收费管理有限公司， 湖南 长沙 410015)

1 概述

2020年1月1日零时，取消高速公路省界收费站工程并网切换圆满成功，标志着全国高速公路29个联网省份的487个省界收费站全部取消。该工程在全国各省大规模建设了ETC门架系统以及改造人工收费车道，以湖南省为例，全省范围内新建ETC门架系统1144套，新建ETC 专用收费车道838条，改造MTC/ETC 混合收费车道 973条。

本文对ETC收费车道系统与ETC门架系统的机电设备养护工作进行探讨，主要包括机电设备的养护检查、技术状况评定、关键设备运行检验、养护台帐建立等。

2 养护检查

养护检查是最基本的养护手段，包括日常巡检、定期养护、定期检查、预防性调试、预防性更换、设备整机更换等[1-3]。

日常巡检是在短期内(通常小于1周)通过乘坐巡视车、步行目测以及其他信息化手段对机电设施的外观和运行状态进行检查。

定期养护是在较长时间间隔(通常有1月、1季度、半年、1年)内对机电设施进行周期性检查、清洁和保养。

定期检查是通过目测和使用检测仪器对机电设施的功能指标、性能参数进行试验和对比。

预防性调试是为了确保运行中的机电设施各参数符合相关技术要求，防止发生故障或损坏，对设备参数进行检查、试验和调整。

预防性更换是为了延长机电设施的使用寿命和减少故障，当设备易损部件运行一定时期后进行有计划地更换。

设备整机更换是设备不能满足运行要求而采取的整机更换措施。

针对ETC收费车道系统和ETC门架系统提出初步养护检查内容，详见表1和表2。

表1 ETC收费车道系统养护检查内容汇总表养护类别养护内容养护周期说明车道设备工作状态检查1次/d人工目测或软件平台查询日常巡检RSU工作状态检查1次/d人工目测或软件平台查询车牌识别系统工作状态检查1次/d人工目测或软件平台查询设备外观完整性检查1次/d人工目测

续表1养护类别养护内容养护周期说明支撑立柱1次/季无歪斜,无外观缺陷机箱箱体1次/季无外观缺陷机箱内部检修与清扫1次/月需要干法清洁定期养护信号灯等显示屏的视认性能1次/月正向或逆向光均清晰可见信号灯、费额显示器等屏幕的清洁、保养1次/月无外观缺陷车道控制机、天线控制器等设备线缆连接检查1次/月电源线、数据线连接牢固、正确电动栏杆机等可动机械部件的润滑注油1次/季车道基本控制逻辑功能可以按预定流程实现通行车辆控制及处理,且车道设备工作正常数据传输与备份功能可以按设计要求完成数据的传输及备份线圈电感量符合设计要求定期检查通信区域检查1次/a符合设计要求安全接地电阻≤4 Ω防雷接地电阻≤10 Ω车道设备强电端子对机壳绝缘电阻≥50 MΩ预防性调试系统供电电压1次/季符合设计要求,不满足要求时,调整到规定值系统供电频率1次/季防雷保护单元熔断丝预防性更换有触电继电器按产品说明书要求更换新部件,并做调试记录整流模块老化的配线其它易损部件设备整机更换收费车道设备更换按实际需要任何设备故障无法修复时,可根据实际需要更换

表2 ETC门架系统养护检查内容汇总表养护类别养护内容养护周期说明门架设备监测控制1次/d通过软件查看日常巡检门架基础及立柱外观检查1次/d人工目测线缆路由检查1次/月人工目测机柜外观检查1次/月人工目测门架基础1次/季基础平整,无滑移、失稳门架立柱1次/季无歪斜、无锈蚀定期养护综合机柜1次/季机柜防盗门、门禁控制、温湿度、照明、空调、后备电池等检查门架设备的清洁维护1次/季车牌识别镜头清洁、设备固定抱箍检查外场线路维护1次/季查看线路埋设是否裸露门架系统软件功能1次/a按照设计文件要求测试通信区域通过OBU模拟测试定期检查机柜动环监测功能人工模拟操作实测数据传输验证数据传输准确性以及主备通信链路的切换供配电功能远程控制及后备电源运行时间模拟测试防雷接地联合接地电阻≤1 Ω

续表2养护类别养护内容养护周期说明OBU、CPC交易成功率符合设计要求定期检查车牌图像识别符合设计要求RSU工作信号强度和频率符合设计要求标志、标线符合设计要求电源输入电压1次/季万用表测量设备电压预防性调试直流输出电压1次/季虚拟通信区域1次/季检查天线通信区域是否存在干扰防雷器空气开关预防性更换有触点继电器按产品说明书要求更换新部件,并做调试记录密封胶条其它易损部件设备整机更换ETC门架及机柜设备更换按实际需要任何设备故障无法修复时,可根据实际需要更换

3 技术状况评定

ETC收费车道系统与ETC门架系统属于高速公路机电工程中非常重要的机电设施，可参考《公路隧道养护技术规范》(JTG H12—2015)[4]中机电设施的评定方法进行评定，评定建议按1次/a进行。

将ETC收费车道系统与ETC门架系统的主要机电设施进行分类，ETC收费车道系统包括RSU、高速自动栏杆、车牌识别设备、车道控制器、费额显示器、ETC车道信号显示屏、车辆分离器、黄色报警灯等；ETC门架系统包括RSU、车牌识别设备、摄像机、服务器、工控机、交换机、综合机柜、车辆检测器等。

ETC收费车道系统与ETC门架系统的技术状况评定，按照定期检查的项目进行检查评定，要求符合技术要求，否则为不合格点。检查项目合格率计算公式如下。

100%

检查项目得分=检查项目合格率×100

对设备全部检查项目检查后，按下列公式计算出设备技术状况得分。

机电设施按照设备类型划分，设备技术状况评定标度分为0、1、2、3(见表3)。标度0为设备应进行正常养护；1为设备应加强日常巡查，并对损坏设备及时修复;2为设备应进行专项养护，并加大技术状况评定频率；3为设备经养护后仍不能修复故障，应进行升级改造或更换。

表3 设备技术状况评定表标度0123技术状况得分[95,100)[88,95)[80,88)[0,80)

4 关键设备运行检验

ETC收费车道系统与ETC门架系统关键设备的运行检验，由管理或运营单位定期或不定期组织实施。根据《高速公路ETC门架系统及关键设备检测规程》[5]要求，运行检验间隔宜不大于6 m，设备主要包括RSU、车牌图像识别设备、高清摄像机、补光灯、OBU、IC卡读写器、CPC卡、CPU用户卡、ETC车道信号显示屏、车道控制器、高速自动栏杆、费额显示器等。

关键设备运行检验主要针对批量产品，根据具体运行情况抽取一定数量设备，送至第三方检测机构(具备CMA、CNAS认证)进行检验，主要验证机电产品的技术性能是否合格。检验内容是否满足规范要求，主要在实验室内进行。在系统运行过程中，可考虑以下原则对设备进行检验: ①由故障或损坏需更换的新批次或新型号设备。②经常发生故障，修复后可继续使用的设备。③性能、运行参数逐渐不能满足实际使用需求的设备。

5 养护台帐建立

建立完善的养护管理台帐，可以统计并分析出各类机电设施的整体运行情况，为养护工作提供决策依据。以RSU为例，整理并分析设备运行状况(见表4)。

表4 ××年机电设备养护台帐设备名称设备厂家维修数/次运行检验结果××年度技术状况评定等级××年度每台设备平均养护资金投入/元A4合格01 200RSUB8合格12 800C12不合格24 800

从表4可以看出，A品牌设备维修次数少、运行检验合格、技术状况评定等级高、平均每台设备养护资金投入较少；B品牌设备维修次数较多，运行检验合格，技术状况评定等级较好，平均每台设备养护资金投入一般；C品牌设备维修次数多，运行检验不合格、技术状况评定等级较低，平均每个设备的养护资金投入多。

由此判断，A品牌设备只需正常养护；B品牌设备需加强养护，并继续观察；C品牌设备，当养护资金投入大于产品剩余价值时，则可以考虑逐渐更换为A品牌设备。

6 结语

针对ETC收费车道系统与ETC门架系统的养护工作进行了探讨，而养护工作还需要考虑养护工作管理、养护人员投入、养护资金投入等，只有健全的养护体系，才能使ETC系统实现更高的社会效益和经济效益。