后高速時(shí)代機(jī)電系統(tǒng)后評(píng)估內(nèi)容分析

王艷艷 周正興

摘 要 在國(guó)內(nèi)高速公路由建設(shè)時(shí)期轉(zhuǎn)到維護(hù)管養(yǎng)時(shí)期的大背景下，本文結(jié)合高速公路機(jī)電系統(tǒng)的特點(diǎn)，調(diào)研分析了機(jī)電系統(tǒng)管理中存在的問題，總結(jié)出機(jī)電系統(tǒng)后評(píng)估的需求，在此基礎(chǔ)上提出了機(jī)電系統(tǒng)后評(píng)估的具體內(nèi)容和解決方法，為高速公路機(jī)電后評(píng)估系統(tǒng)的建立提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞 高速公路 機(jī)電管理 后評(píng)估 故障率

中圖分類號(hào)：U412 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2015.05.023

Electromechanical System Assessment Content

Analysis in the Post High-speed Era

WANG Yanyan， ZHOU Zhengxing

（Jiangsu Province Communications Planning and Design Institute Limited Cmpany， Nanjing， Jiangsu 210014）

Abstract In the domestic highway construction period by period to maintain custody of the background， this paper， the characteristics of highway electromechanical systems， research and analysis of the mechanical and electrical systems management problems summed up demand after electromechanical systems assessment， on the basis of put forward the specific content and solutions electromechanical system after evaluation， to provide a reference for the establishment of the assessment highway electromechanical systems.

Key words highway; electromechanical management; assessment; failure rate

1 高速公路機(jī)電系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

（1）設(shè)備種類多。高速公路機(jī)電系統(tǒng)一般包括監(jiān)控系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及電力監(jiān)控系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)都包含了各種各樣的機(jī)電設(shè)備，如攝像機(jī)、光端機(jī)、收費(fèi)道閘、變壓器等，數(shù)量龐大，種類繁多。（2）專業(yè)領(lǐng)域廣。從涉及的專業(yè)來(lái)看，機(jī)電系統(tǒng)涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電子技術(shù)、電器技術(shù)、電氣控制、通信技術(shù)和交通工程等專業(yè)，專業(yè)涵蓋面廣、設(shè)備性能指標(biāo)多樣。（3）運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜。高速公路機(jī)電系統(tǒng)分布線路較長(zhǎng)，設(shè)置場(chǎng)所多樣，有的暴露在室外、有的安放在室內(nèi)、有的埋設(shè)在地下、有的安裝在跨江橋上，同時(shí)高速公路機(jī)電設(shè)備多數(shù)要求24小時(shí)不間斷運(yùn)行，運(yùn)行期間要經(jīng)受風(fēng)吹、日曬、雨淋、嚴(yán)寒、高溫、鹽霧等各種條件的考驗(yàn)，工作環(huán)境比較復(fù)雜多變。（4）設(shè)備更新率高。高速公路機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境及運(yùn)行要求使的其硬件設(shè)備更易老化、防腐、絕緣等性能下降較快，比一般的機(jī)電設(shè)備壽命短;同時(shí)隨著交通量的快速增長(zhǎng)，高速公路建設(shè)節(jié)奏的放慢，提高高速公路交通效率是關(guān)鍵所在，對(duì)機(jī)電設(shè)備及系統(tǒng)的運(yùn)行效率提出了更高的要求，智能化需求也越來(lái)越高，而電子技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)電產(chǎn)品及其系統(tǒng)的更新?lián)Q代也很快，這些促使了高速公路機(jī)電設(shè)備及其系統(tǒng)的更新淘汰率高。

2 機(jī)電系統(tǒng)后評(píng)估需求分析

目前，大多數(shù)高速公路運(yùn)營(yíng)單位對(duì)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備采取的維護(hù)模式主要為自行維護(hù)、專業(yè)維護(hù)或兩者結(jié)合的方式，自行維護(hù)主要為定期的巡檢，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障后進(jìn)行維修或更換;而專業(yè)維護(hù)是由項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)單位委托具有專業(yè)資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行全面檢查維護(hù)。機(jī)電設(shè)備類型多樣，維修更換的標(biāo)準(zhǔn)也沒有具體的規(guī)范，對(duì)維護(hù)人員專業(yè)水平依賴高，管理部門對(duì)維護(hù)的合理性無(wú)法判斷;對(duì)設(shè)備何時(shí)進(jìn)行更換無(wú)法制定計(jì)劃，這些都是高速公路機(jī)電管理部門面臨的現(xiàn)實(shí)問題。結(jié)合高速公路機(jī)電管理部門調(diào)研的相關(guān)內(nèi)容及參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)高速公路機(jī)電系統(tǒng)管理方面的文章，對(duì)于高速公路機(jī)電系統(tǒng)后評(píng)估的需求總結(jié)為以下幾個(gè)方面：（1）現(xiàn)狀評(píng)估需求。機(jī)電設(shè)備及系統(tǒng)能否工作并不是評(píng)價(jià)機(jī)電系統(tǒng)安全性的標(biāo)準(zhǔn)，很多設(shè)備的損壞都是日積月累的結(jié)果，現(xiàn)有的投入使用的設(shè)備其性能如何、存在著哪些薄弱環(huán)節(jié)和安全隱患，是管理人員想知道的，是機(jī)電系統(tǒng)后評(píng)估的需求之一。（2）動(dòng)態(tài)評(píng)估需求。正在運(yùn)行的機(jī)電設(shè)備，其工作能力變化趨勢(shì)如何，其合理的使用周期多長(zhǎng)都是管理部門需要掌握的資料，也是機(jī)電系統(tǒng)后評(píng)估的需求之二。

3 機(jī)電系統(tǒng)后評(píng)估具體內(nèi)容及方法

3.1 現(xiàn)狀檢測(cè)及評(píng)價(jià)

根據(jù)現(xiàn)狀評(píng)估的需求，對(duì)機(jī)電設(shè)備及系統(tǒng)的評(píng)估可包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：機(jī)電設(shè)備的外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)、關(guān)鍵指標(biāo)性能評(píng)價(jià)、系統(tǒng)功能評(píng)價(jià)及機(jī)電系統(tǒng)的總體評(píng)價(jià)。外觀質(zhì)量主要指設(shè)備數(shù)量、安裝質(zhì)量和設(shè)備工作環(huán)境等;關(guān)鍵性指標(biāo)主要指影響系統(tǒng)安全性能或可靠性等的指標(biāo);系統(tǒng)功能主要指各系統(tǒng)和設(shè)備是否工作正常。①

機(jī)電設(shè)備外觀質(zhì)量、關(guān)鍵指標(biāo)及系統(tǒng)功能可以通過(guò)各種現(xiàn)代化的檢測(cè)儀器和手段，根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 第二冊(cè) 機(jī)電工程》（JTG F80/2）中相關(guān)要求進(jìn)行專業(yè)檢測(cè)得出相關(guān)結(jié)果。由于機(jī)電系統(tǒng)的復(fù)雜性，各類設(shè)備各檢測(cè)項(xiàng)的結(jié)果評(píng)價(jià)方式不一，無(wú)法直接用于系統(tǒng)評(píng)價(jià)，為便于分析比較，可采用專家打分的方式間接使評(píng)價(jià)指標(biāo)定量化，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行等級(jí)評(píng)定和系統(tǒng)總體評(píng)價(jià)。

機(jī)電系統(tǒng)總體評(píng)價(jià)根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)應(yīng)采用綜合評(píng)價(jià)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，首先應(yīng)建立綜合評(píng)價(jià)的模型，即機(jī)電系統(tǒng)總體評(píng)價(jià)體系（見圖1）。可采用目標(biāo)法確定評(píng)價(jià)目標(biāo)，即高速公路機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀;通過(guò)分析法確定從機(jī)電系統(tǒng)的組成來(lái)建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，即照明系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等，采用層次分析法和特爾斐法（專家咨詢和分析相結(jié)合）確定每個(gè)分系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，如收費(fèi)系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)、服務(wù)器等，監(jiān)控系統(tǒng)中的攝像機(jī)光端機(jī)等。評(píng)價(jià)體系建立后，可通過(guò)層次分析法確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，運(yùn)用一級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)各分系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，運(yùn)用多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)模型實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)電系統(tǒng)現(xiàn)狀的評(píng)價(jià)。②

圖1 機(jī)電系統(tǒng)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)體系

3.2 機(jī)電設(shè)備、機(jī)電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)評(píng)估

動(dòng)態(tài)評(píng)估主要指評(píng)估機(jī)電設(shè)備或系統(tǒng)在未來(lái)一段時(shí)間之內(nèi)的工作能力變化趨勢(shì)，可以從其設(shè)備的故障率、物理壽命、經(jīng)濟(jì)壽命和技術(shù)壽命的角度來(lái)進(jìn)行評(píng)估。

對(duì)于簡(jiǎn)單的、廉價(jià)的、消耗性的設(shè)備，可以從故障率的角度來(lái)評(píng)估其壽命，即從設(shè)備開始使用到出現(xiàn)不可修復(fù)的故障或不能接受的故障率時(shí)的時(shí)間，具體可通過(guò)威布爾分布法來(lái)確定其故障率曲線（見圖2），其壽命時(shí)間也就是損耗期故障率曲線的上升點(diǎn)。對(duì)于達(dá)到其壽命期的設(shè)備應(yīng)及時(shí)更換。

圖2 機(jī)電設(shè)備故障率曲線

對(duì)于復(fù)雜、貴重、耐用的設(shè)備，可以從物理壽命、經(jīng)濟(jì)壽命和技術(shù)壽命綜合考慮來(lái)確定其壽命。但技術(shù)壽命具有不可預(yù)見性，因此機(jī)電設(shè)備的壽命主要考慮其物理壽命和經(jīng)濟(jì)壽命。設(shè)備的物理壽命一般可以由制造商提供，或者通過(guò)專家評(píng)判的方式采用德菲爾法（Delphi Method）進(jìn)行預(yù)測(cè);經(jīng)濟(jì)壽命的確定可以采用最小年平均費(fèi)用法或低劣化數(shù)值法來(lái)確定;最后設(shè)備的使用壽命由物理壽命和經(jīng)濟(jì)壽命按權(quán)重比例2：8來(lái)確定。③

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)機(jī)電設(shè)備和機(jī)電系統(tǒng)的后評(píng)估，掌握了機(jī)電設(shè)備或系統(tǒng)的具體情況，了解了設(shè)備的故障規(guī)律和使用壽命，在此基礎(chǔ)上，管理部門可以制定有針對(duì)性的維護(hù)管養(yǎng)方案，可以制定改造報(bào)廢計(jì)劃，為高速公路機(jī)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)科學(xué)化、信息化管理提供技術(shù)支持。本文提出的機(jī)電系統(tǒng)后評(píng)估思路，也為高速公路機(jī)電系統(tǒng)后評(píng)估體系的建立提供參考依據(jù)。

注釋

① 馮俊杰，王錚.高速公路機(jī)電設(shè)施技術(shù)狀況評(píng)定方法研究[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2013（7）：61-63.

② 譚小剛.高速公路隧道機(jī)電設(shè)施檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2014：24-42.

③ 饒永波.高速公路機(jī)電設(shè)備使用壽命的管理機(jī)制和實(shí)施方法[D].河南科技大學(xué)，2011：11-17.