高速公路ETC门架系统机电设备安装问题探讨

刘程远 张保硕

［摘 要］现在许多高速公路收费站都安装了ETC门架系统，通过对该系统进行应用，能够提高车辆通过的高速公路收费站效率。但是，从实际情况来看，高速公路ETC门架系统机电设备安装难度较大，为了保证安装作业能够顺利进行，必须从实际情况入手，做好相关内容探究。

［关键词］高速公路；机电设备；ETC门架系统；现场勘查

［中图分类号］U4文献标志码：A

近几年，我国高速公路不断增多，具体建设时也开始朝着智能化方向发展，高速公路缴费方式随着ETC推广，传统的出入口停车卡收费方式逐渐被取代，而在完成ETC门架系统建设后，高速公路线路收费采取了全程分段无感支付模式，这不仅使高速公路车辆通行更加方便，而且降低了车辆运输管理成本。ETC门架系统机电设备安装质量对于系统运行安全性与可靠性有着重要影响，因此要做好安装作业相关内容探究。

1 高速公路收费路口安装ETC的意义

ETC是解决高速路口收费繁忙的一项合理措施。采取全国联网，银行自动结算，对于广大用户以及我国高速公路行业发展来说意义重大［1］，具体意义体现在以下几个方面。

办理银行申办ETC专用通道的程序与手续都十分严格，安全性高，一般不会出现问题。在实际作业开展期间，通过对高速公路收费站ETC信息的搜集，可以缩小查找带有电子标签车辆行踪范围。

ETC系统网站交互服务信息可以被应用在检测公路事件、预测公路拥挤情况等各项管理、运行、规划建设的信息，甚至能够依据实际情况发布一些指导性的服务信息，从而反馈用户诚信度以及客户的各项信息［2］。

ETC系统能够与GIS、GPS相融合，通过对其进行应用，能够使高速公路服务水平和效率以及运行管理水平都得到进一步提高，从而查找到ETC系统客户的行踪，这对于提升高速公路畅通性来说能够起到一定促进作用。

2 做好ETC门架系统机电安装的准备工作

2.1 做好组织与协调工作

做好组织与协调是确保ETC门架系统机电安装作业能够顺利进行的关键要素。在具体安装作业开展时，如果发现制定的技术方案与现有施工图纸中具体内容存在冲突，项目部工作人员要组织工作人员，针对问题与业主进行沟通，在当地政府部门与业主进行沟通之后，通过协商确定最终安装方案，从而消除施工方害怕施工、不敢施工的消极心理，推动项目开展，以免延误工期，导致工程无法在工期内竣工。

2.2 现场勘查

为了避免后期进行门架施工时施工现场与实际设计桩号之间存在矛盾，项目部门的工作人员要与高速公路当地交通部门进行合作，针对ETC门架系统机电安装区域具体情况进行全面勘查，掌握现场情况，避免门架与交通指示标志、监控设施存在冲突，在确定现场门架最佳安装位置后上报资料，做好设计工作，以免后续因为桩号问题对安装作业进行造成不良影响。如果在选址期间由于部分地段无法满足要求，应当在专业人员指示下，通过充分讨论确定最终方案。

2.3 现场施工

获取设计图纸后，由项目部完成施工方案编制，在施工现场做好文明施工、技术方案落实工作。多数ETC门架系统机电在安装期间会出现中央隔离带不满足设计基础宽度情况，针对这一情况，要采取基础体积不变、对长度进行调整的原则，针对门架基础完成施工。

3 ETC门架系统的工程与功能

3.1 前端系统构成与功能

3.1.1 一体化机柜

其由空调系统、UPS、门禁系统、机柜检测模块等各项内容共同组成，起到的主要作用就是安装天线控制器、通信光缆ODF、视频交换机等各项设备。机柜检测模块起到的作用就是检测机柜的温度、湿度、供电情况等各项状态，并且能够将实时产生的数据上传到中心平台，通过实时方式完成对场外设备具体情况的动态监控。

3.1.2 RSU天线系统

该系统在具体应用期间起到的关键作用就是利用门架上端RSU天线［2］，通过对其进行应用，能夠完成对车辆内部CPC卡或OBU数据的交换，通过对机柜内天线控制器检验数据，经过处理之后，将数据域传输到工控机，再处理数据，准确读取与写入CPC卡、ETC卡内数据。

3.1.3 门架工控机

工控机是处理与上传门架收费单元数据的核心设备，其在运行前利用收费软件能够集成车牌识别器系统与天线控制器，完成对车数据的采集，从而实现对通费用的计算，做好相应处理工作，最终通过对外设进行控制来完成交易，在这一过程中产生的数据都会被上传至门架服务器内。

3.1.4 识别门架车牌系统

将一套识别车牌设备安装在门架上端迎车流一侧，而对于门架背车流一侧，一套识别车牌设备可以被2～3个车道共用，利用图像检测，通过抓拍，掌握行驶车辆车牌信息，将车辆信息与车辆图片提供信息给门架控机计费软件，对比各项数据，最终可以形成完整收费数据。

3.2 后端系统

3.2.1 门架服务器

门架服务器的主要作用就是提供存储与查询本地数据功能，通过对其进行应用，不仅可以保证数据上传本地后能够保留数据，以便日后应用数据时进行查询，确定各项数据，而且采用相应软件或收费查询平台也能够交接财务，完成相应查询工作。

3.2.2 网络交换机

通过对链路进行应用，完成ETC门架数据传输，采用门架数据交换机，能够形成一个小环，然后将其与网络交换机相连接，将其与高速公路主干网相连接后能够逐层上传数据。

3.2.3 路由器

将路由器接入高速公路收费站，运营商专线网络可以作为备用链路，将获取到的数据直接上传到部级数据中心，数据传输速度要快，而且不会发生丢失。

3.3 通信与供配电系统

目前，我国多数高速公路收费站的ETC收费门架前端都采用双向环网结构［4］，在具体应用期间，一旦一端由于外界因素影响而发生中断现象无法继续通信，另一方面通信并不会受到影响，可以继续通信［5］。后端通信采取无线+有线双链路方式，确保数据传输高效、稳定。

供配电系统采取市电与柴发自动互切双电电源［6］，对于采用的供配电系统，为了确保供配电安全，避免由于断电而对系统运行造成不良影响，针对供配电系统，要设置多道保障，以免发生断电现象。通信与供配电系统的安装的探讨通常都在门架前端系统与后端系统安装中进行。

4 ETC门架系统是安装过程中需要注意的内容

4.1 安装门架前端系统

4.1.1 安装一体化机柜

吊装一体化机柜前需要做好如下工作。第一，查看机柜基础法兰的实际尺寸与要求是否相符，各个螺栓孔位是否准确，而且要做好表面清理工作，确保不会存在任何杂质，以免由于存在杂质而影响施工。第二，详细查看线缆盘留现象，对线缆的进出口位置进行确定。第三，机柜是否由于磕碰发生损坏，或者外观存在划痕。第四，查看柜内各项设备是否齐全，以及具体安装情况是否牢固，机柜配置的各项零件是否缺失。第五，柜内走线情况与设计是否相符，而且要依据柜内情况整理内线。第六，查看机柜门开关正常与否，钥匙是否匹配。通过检查如果发现上述任意一项内容存在问题，必须要及时处理，确定无误后，才能开展下一步作业。

开展吊装作业时需要注意的要点如下。第一，必须采取扁平吊带进行吊装作业，通过对布条进行应用，完成对触点的保护，不得采用钢丝开展直接吊装作业。第二，吊装作业中采用的吊带分布要保持均匀，确保提升机柜时可以保持垂直，并且在机柜提升到与地面相距5～10 cm后，要由专人查看吊带是否松动，机柜是否发生倾斜，以及吊绳紧扣情况。第三，将木板垫在运输车辆底板处，对于柜体可能会与运输车辆接触，导致其遭受破坏部位，要将泡沫填塞到这一位置，以免在二次运输期间由于发生碰撞导致机柜被破坏，影响日后应用。第四，装车需要遵循“先装后吊，后装先吊”原则进行。运输车辆在行驶过程中必须保持平稳，不得出现急停急启动现象。

一体化机柜安装要点如下。第一，在安装过程中，要尽量避免安装柜底座期间柜体与基础螺栓发生碰撞现象，保证螺栓可以精准穿入机柜底座安装孔。第二，安装机柜时，要保证安装方向准确，保证两侧柜门都向边坡方向开门。第三，对于机柜底座，应当将弹垫或螺栓垫在螺栓套上，完成上述作业后，施工人员通过力矩把手紧固螺母。第四，检查机柜垂直度与平整度，如果发现存在异常，需要做好调整工作，确保其垂直度与水平度都能够满足要求。第五，完成穿线作业后，施工人员要利用围板密封机柜底座，不得存在缝隙。

4.1.2 防雷接地

对于一体化机柜，要全部内部外壳与接地，采用1×4线缆，采取流排方式连接，然后利用1×16线缆连接接地汇流排和门架接地扁钢，采用上述方式实现对门架系统的防雷接地，并且要做好接地电阻控制，电阻值不得超过1Ω，避免由于电阻值过大导致防雷接地效果达不到预期。

4.1.3 安装门架上端关键机电设备

门架上端RSU天线，包含应急车道在内，每一条车道都需要安装1套RSU天线在具体安装作业时要保证安装合理性，要将RSU天线安装在每条车道中间区域。天线设备要采用抱箍，将其稳定固定在栏杆上，安装的RSU天线与竖直方向需要呈一定角度，一般来说要将角度控制在30°～45°。位于同一门架上的RSU天线必须都为同一厂家生产的相同型号，以免安装不同厂商生产的RSU天线在应用期间不同信号相互影响，降低其性能。同时，为了避免安装出的天线发生反向干扰，对于道路两侧背向门架间距需要超过30 m。

在包含应急车道的情况下，如果单项车道为单数，应当在除应急车道之外全部车道，在每两个车道之间都要余留一个安装天线抱箍位置，其主要用于安装后期冗余天线。若包含应急车道，单项车道为双数，应当对于包含应急车道的全部车道，在每两个车道中间都预留出一个天线抱箍安装位置，以备后续应用。

4.1.4 安装识别车牌信息设备

针对门架迎车流一侧，应当包含应急车道内，将识别车牌信息设备安装在每一个车道内，在安装作业时，要将每个安装位置都设置在两车道相交界标线，具体安装时，应当在每两台中间区域都预留出安装天线抱箍位置。安装的每套摄像机需要能对两条车道内行驶车辆进行抓拍，而对于应急车道，其最少要能够被一套识别车牌信息设备覆盖，保证所有车辆的信息都能够被获取。

安装识别车牌信息设备时，安装人员要利用钢扎带或抱箍将设备固定在栏杆上，固定必须牢固，不得出现松动，避免发生脱落，导致设备损坏。同时，为了避免补光等频率不同对识别设备性能造成不良影响，安装在相同门架上的识别车牌信息的设备都应当来自同一厂家生产相同型号的设备。目前，较为常见的识别车牌信息设备要求与补光灯之间的距离需要在2.6～3.0 m，具体安装作业必须严格依据这一规范进行，若不严格依据规范安装，将会对识别车牌设备的应用造成不良影响，导致识别率偏低。

4.2 安装后端系统

4.2.1 切换交换机

在实際安装作业时，如果需要将交换机拆除，要先明确原有站级交换机的具体配置状况，对配置文件进行全部拷贝，不得遗漏任何信息，将所有信息都迁移至新交换机。切换收费交换机时，会对车道第三方收费造成影响，因此进行交换机切换时，需要维护站技术全员参与，相互协作，切换时应当先将旧交换机拆掉，再用新交换机替换，对于应用交换机的网口的各项设备，都要按照新增IP进行重新规划，做好配置，保证系统能够正常运行，确定没有任何异常后再开展下一步操作。

如果在安装作业时不需要拆除掉旧交换机，应当从原视频交换机、收费系统中分别引出一根网线，将其引入新交换机，而且要针对旧交换机引出网口进行新增IP规划。对于ETC门架系统在规划时需要采取新增IP，规划应当在保留原收费站IP规划上进行，具体规划需要依据区域内设备的具体情况进行。

4.2.2 安装与调试服务器

对于采用的数据服务器，为了保证其作用能够得到合理发挥，必须将其安装在原收费站机房内，若收费机房内机柜空间足够，可直接上架，一旦空间小，无法满足安装要求，要新增机柜。上架之后，必须要介入双供电电源，确保不会因为断电而影响运机柜运行。

5 结语

高速公路ETC门架系统机电安装作业要严格依据规范开展，保证安装顺利进行，确保设备系统投入应用后作用能够得到合理发挥。同时，网络运行稳定性与安全性也得到了人们关注，因此在安装高速公路ETC门架系统机电设备期间，要注重网络安全服务，以免由于网络问题而引发事故。

参考文献

［1］沈阳，朱立，丁雪. 高速公路收费站智能运维监测系统的设计与实现［J］. 中国交通信息化，2022（3）：112-114，123.

［2］黄桂龙. 取消省界收费站模式下的ETC门架机电系统安全防范措施［J］. 西部交通科技，2021（11）：183-185.

［3］李文娟. 高速公路外场ETC门架供电系统保障方案分析［J］. 黑龙江交通科技，2021，44（10）：230，232.

［4］王鑫，孙楠，王婵. 高速公路ETC自由流收费系统运行监测体系探究［J］. 中国交通信息化，2021（9）：98-101.

［5］江居炜. 山区高速公路ETC门架设备智能防雷监测技术的应用［J］. 福建交通科技，2021（8）：97-101.

［6］闫红伟. 浅谈高速公路外场ETC门架供电系统保障方案［J］. 中国交通信息化，2021（1）：122-124.