高速公路隧道工程中的车辆检测器安装问题探讨

魏俊

（江西方兴科技有限公司，江西 南昌 330000）

0 引言

在高速公路机电工程中，车辆检测器是常见的公路监控设施，也是高速公路各种运行数据收集和统计的重要设备，车辆检测器广泛应用于高速公路收费、监控、智能交通、停车等领域，其所采集到的数据主要通过传输线路传输至监控中心端，为保证车辆检测器安装质量，必须对安装位置，线槽切割及线圈敷设等施工要点问题进行严格控制。

1 工程概况

某高速公路起讫桩号K232+400—K240+000 段的隧道长7.6km，隧道一期监控系统设计过程中，主要在隧洞两头分别增设两套微波车辆检测器，二期监控系统则主要在隧道内布置40 套线圈车辆检测器，共同进行隧道内外车辆行驶速度、运行状况、通过状态等的检测与监控，并在恶劣天气条件下仍可表现出优异的数据采集和监控性能，避免隧道内外交通事故的发生。该高速公路隧道一期微波车辆检测器安装施工从2020年8月开始，为确保整个机电工程性能的顺利发挥，必须首先保证微波车辆检测器施工质量。

2 车辆检测器安装调试

2.1 设备基础施工

应用GPS和水准仪等进行车辆检测器设备安装的基础位置确定，并确定路肩尺寸、标高，通过石灰粉将拟开挖范围标出，采用挖掘机开挖基坑，结束后夯实基坑底部并进行基坑尺寸和标高复核。该公路机电工程车辆检测器基础采用ϕ8 和ϕ12mm 两种径号钢筋，长1 100mm、宽900mm 的箍筋按照220mm 间距共设置6圈，接头处留出50mm长度；长1 160mm的ϕ12mm竖筋按照225mm 间距设置，共设置18 根；法兰盘加强筋则采用2 根长度分别为960mm 的ϕ12mm 钢筋，并按照220mm 间距设置。以上钢筋绑扎施工过程中必须严格按照图纸进行，并在使用前检查钢筋是否存在生锈腐蚀等情况。

在车辆检测器基础施工时，预埋法兰盘长600mm、宽400mm、厚20mm，1 根法兰盘配备4 根M20×800mm型地脚螺栓，法兰盘预埋安装时必须保证水平度、标高、横纵向尺寸、与公路中心线夹角等均满足设计要求；应同时确保预埋螺栓垂直度、横纵向尺寸及间距、超出地面标高等参数取值。此外，还应通过水平尺丈量钢筋上所安装的预埋法兰盘尺寸及位置，通过钢管加工上吊固定件进行法兰盘固定。基础内还应预留1根40mm×4mm的镀锌扁钢保护接地，一头焊接于预埋法兰盘底端，并将焊接面面积控制在扁钢宽度的2倍及以上；另一头从模板下方伸出基础之外，和后续接地极满焊。

以厚度12mm 的防水木胶合板为模板，同时采用长50mm、宽100mm 的木质龙骨，在模板表面均匀涂抹脱模剂，全面检查模板和龙骨质量，然后自下而上进行安装。支模长1 200mm、宽1 000mm、高1 200mm，木质龙骨背楞间距也必须满足相关规范要求。

浇筑C20 混凝土，浇筑施工按照3～5 层分层振捣，以保证浇筑施工质量，每层设置的振捣点至少为5 点，且为检测浇筑质量，还应在浇筑后试制混凝土试块，按相关规范进行抗压强度试验。浇筑结束48h 后拆模，并全面清理模板材料及杂物后覆盖土工布、洒水养生。养生后应将基坑、沟槽内积水抽出，按照200mm 层高分层回填并夯实。

2.2 接地极施工

接地极使用L50mm×50mm×5mm 角钢及40mm×4mm扁钢，两者均为热镀锌材料。将角钢接地极按照5m 及以上间距垂直埋入地下，在焊接时扁钢和扁钢搭接宽度应不小于扁钢材料宽度的2倍，三面焊接；圆钢和圆钢的搭接宽度应不小于圆钢直径的6倍，双面焊接；扁钢和圆钢的焊接宽度则应不小于圆钢直径的6倍，也是双面焊接。以上焊接过程必须保证焊缝饱满，且焊接处不存在虚焊、夹渣、气泡及咬边等问题。焊接完成后检测接地电阻，并将接地电阻联合值控制在1Ω 以上。完成接地极施工后，还应进行电阻值检测，并在原接地装置上按照5m 间隔加装1 根角钢接地极，并同时采用圆钢或扁钢焊接，直至符合设计电阻值。

2.3 设备技术参数

2.3.1 微波车辆检测器技术参数

微波车辆检测器长85mm、宽74mm、高36mm，工作最大湿度不超过95%，储存温度和运行环境温度分别为-40～85℃、-20～65℃，工作电源可在 AC220V、AC110V、AD/DC24V、AD/DC12V 之间选择，功率为2.5W；频率为20～170kHz；三级可调灵敏度，平均反映时间为100ms，采用自动漂移环境补偿方式，包含连接线在内的线圈电感控制在80～300uH之间；连接线最长为5m，绞合频次为20次/m，总电阻不超出10Ω。

通过设置于电路板上的DIP 开关调整微波车辆检测器线圈频率。在调整过程中先将电源关闭，再将插座上检测器取下后拆除胶壳；在DIP开关上调整频率，开关在ON 状态下表示设备处于低频工作状态，在OFF 状态下则表明设备处于高频工作状态；设置好频率后，微波车辆检测器则在复位时自动标定。需要注意的是，在该微波车辆检测器出厂时地感控制器就已经设定为高频，当两个检测器安装距离较近时，可以将两个检测器设定为不同频率[1]。微波车辆检测器线圈及馈线长度情况详见表1；常见故障情况见表2。

表1 微波车辆检测器线圈及馈线长度情况

表2 常见故障诊断

微波车辆检测器地感控制器灵敏度检测共分为三级，主要通过控制器顶端面板三位滑动拨码开关进行设定和调整，其中“H”位代表最高灵敏度，“M”位代表中等灵敏度，“L”位代表最低灵敏度。

在线圈上无车辆及其余金属物体存在时进行检测器上电复位操作。向微波车辆检测器加电后，检测器将进行自动检测并调谐至所连接线圈，这一过程大概耗时5s，检测器顶部面板LED指示灯同时以0.5s的时间间隔连续闪烁。在线圈检测结果正常的情况下，检测器顶部LED 灯将熄灭，此后便进入正常运行状态。当微波车辆检测器检测到有来车时，吸收合并对应继电器的同时所对应的LED 指示灯也会点亮；当检测器检测到车辆驶离后，释放对应继电器的同时所对应的LED指示灯将熄灭。若整个检测过程中线圈有感应但车辆检测器无反应时，必须重新调整灵敏度。

进行微波车辆检测器上电自检时，若线圈未连接、线圈电感值超出许可范围，所对应的LED指示灯均会表现出不同的闪烁频率，具体见图1。当线圈未连接时，指示灯会间歇表现出亮100ms→灭100ms→亮100ms→灭100ms…的闪烁频次；当线圈电感过小时，指示灯将发出亮 200ms→灭100ms→亮100ms→灭800ms→亮 200ms→灭100ms→亮100ms→灭300ms的闪烁频次；当线圈电感过大时，指示灯将发出亮200ms→灭100ms→亮100ms→灭 100ms→亮100ms→灭600ms→亮200ms→灭 100ms→亮100ms→灭100ms→亮100ms→灭100ms的闪烁频次。

图1 LED指示灯闪烁情况

针对两个感应线圈因磁场叠加而串扰、干扰的问题，会造成检测结果错误、环路检测器锁死，为消除不同感应器线圈间的串扰，必须选择不同的工作频率，并将相邻线圈间距增大至2m 以上；同时屏蔽线圈引出导线，并在探测器端将屏蔽线接地处理[2]；最好以多股铜导线作为线圈电缆接头，并不预留接线处。

2.3.2 拨码开关设定

该高速公路机电工程微波车辆检测器通道线圈拨码开关按照图2进行设定，其中：1-频率调节按钮；2-线圈模式选择按钮：ON-脉冲输出；OFF-存在输出；3-线圈输出模式选择：ON-离开线圈输出；OFF-压到线圈输出；4、5-空开开关；6-脉冲宽度选择：ON-1s；OFF-0.2s；7、8-灵敏度选择开关；C-延时开关：ON-延时2s输出。

图2 拨码开关

2.4 设备安装及调试

在进行高速公路机电工程车辆检测器设备安装前，必须复测设备基础，检测位置、标高、尺寸等是否符合设计要求。完全符合后清理底法兰和地脚螺栓，并结合立柱实际重量和长度选择配套型号吊车辅助完成立柱吊装。吊装施工过程中，四周各种高低压设备必须全部撤离；对于必须存在的带电设备，要严格落实安全距离，保证立柱吊装全过程安全顺利进行。在安装时配合使用水平尺及线坠等工具进行立柱垂直度测量，并将垫片增设在立柱底座与法兰间，达到调平目的。立柱固定好后，通过升降车将微波车辆检测器安装在立柱固定支架上，为确保微波检测器波束投影能够完全覆盖全部待检测车道[3]，且投影能同时与车道正交，检测器能够更好地检测到反射自车辆侧面的信号，必须将安装检测器的立柱设置在第一探测区域以外。空开、防雷及交换机等设备安装在配电箱内，并保证内部整齐、平直布线，后将配电箱安装在立柱的固定支架上。

通过人手孔穿线管道将主供电缆与分支光缆穿入配电箱，并将配电箱和微波车辆检测器电缆及数据线缆等穿进立柱内部，进行电缆接线和光缆熔接后，将布线整理整齐并标识。进行微波车辆检测器设备调试前，应全面检查电源、接线等的可靠性，无异常后通电启动设备；启动后检查设备状态，初始化后进行各项参数配置及功能测试，与此同时，还应借助监控环网，使设备和监控中心连接，上传设备状态及车辆检测数据信息。

2.5 车辆检测器线圈安装

高速公路机电工程车辆检测器能否良好运转，与其所连接的感应线圈直接相关，感应线圈的重要技术参数主要有线圈形状、材料、埋设施工质量等。

2.5.1 线圈形状及规格

机电工程车辆检测器感应线圈通常根据设计要求、现场环境及设备布置图进行定位，其形状通常有长方形、菱形、8 字形等。线圈形状确定后，必须在地感切割时安装切割片，并设置深度5mm 的凹形槽，便于感应线圈放置。并将凹形槽四角拐弯部分打磨光滑，避免线圈边缘被刮坏，对于角度较小的转角，还应进行倒角处理，防止发生线圈折角损坏问题。

该工程中的车辆检测器感应线圈主要使用BV-1.0铜线材料，根据线圈周长进行线圈匝数确定，两者的对应关系具体见表3。

表3 线圈周长与线圈匝数的关系

2.5.2 埋设施工质量

进行车辆检测器感应线圈电缆埋设时，必须预留足够长度的电缆连接车辆检测器，同时确保感应线圈无接头、线护套无破损。根据匝数要求进行线圈安放，并尽可能在槽底走线。感应线圈引出线应按照设计密度双绞处理，且扭绞次数至少为20 次/m，感应线圈引出线长度最长为10m，考虑到探测线圈灵敏度会随引线长度延长而降低，故应尽可能缩短引线电缆长度。在凹形槽填满之前必须进行绝缘电阻和线圈电感量测量，并将尼龙绳置于其上，再在凹形槽内填充树脂或水泥，以使线圈绝缘电阻超出100Ω。车辆检测器线圈截面见图3。车辆检测器线圈安装结束后，应进行测量，其电感量位于 50～1 000μH 之间，且越接近 100μH 越好；绝缘电阻应不小于100Ω。

图3 车辆检测器线圈截面（单位：mm）

3 结语

综上所述，随着高速公路在经济发展中的作用日益突出，机电工程在保证高速公路良好运行方面发挥着越来越重要的作用，车辆检测器作为机电工程的重要内容，其可提供公路运行各类数据，对数据进行后期处理，为高速公路的数据信息采集提供有力支撑。本文对车辆检测器的安装，线圈敷设等施工主要环节进行了深入介绍，望能为同类工程提供借鉴。