高速公路機(jī)電系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究

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(浙江省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院有限公司，杭州　310051)

高速公路機(jī)電系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究

張?jiān)卢?，余?/p>

(浙江省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院有限公司，杭州310051)

摘要：高速公路機(jī)電檢測(cè)是高速公路機(jī)電工程質(zhì)量保證體系中的一個(gè)重要因素，是對(duì)工程質(zhì)量、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的技術(shù)保證。闡述高速公路機(jī)電工程的現(xiàn)狀及特點(diǎn)，并針對(duì)機(jī)電設(shè)施不同的分項(xiàng)工程采用不同的檢測(cè)技術(shù)，從而達(dá)到對(duì)機(jī)電設(shè)備的全面監(jiān)測(cè)，提高高速公路的工程質(zhì)量、降低維護(hù)運(yùn)營(yíng)成本的目的。

關(guān)鍵詞：高速公路；機(jī)電工程；檢測(cè)

1高速公路機(jī)電檢測(cè)研究背景與現(xiàn)狀

1.1背景

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高速公路建設(shè)規(guī)模逐漸變大，人們對(duì)服務(wù)質(zhì)量要求也越來(lái)越高，高速公路的功能也日趨完善。機(jī)電系統(tǒng)作為高速公路基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，承擔(dān)著信息發(fā)布、數(shù)據(jù)交換、保障安全等重要任務(wù)，是人們?cè)诟咚俟沸旭傔^(guò)程中息息相關(guān)的重要支撐系統(tǒng)。隨著智能交通系統(tǒng)(ITS)的不斷發(fā)展以及新技術(shù)、新設(shè)備等高科技前沿產(chǎn)品不斷用于高速公路建設(shè)中，對(duì)高速公路機(jī)電工程的質(zhì)量要求也日趨嚴(yán)格。高速公路機(jī)電工程的試驗(yàn)檢測(cè)是機(jī)電工程質(zhì)量保證體系的一個(gè)重要因素，其對(duì)提高工程質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。本文主要從高速公路各分項(xiàng)工程的檢測(cè)方法、數(shù)據(jù)分析、檢測(cè)設(shè)備3方面對(duì)高速公路機(jī)電系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行歸納、總結(jié)和探討。

1.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

我國(guó)機(jī)電設(shè)備檢測(cè)工作的開(kāi)展始于1983年。先是傳感器技術(shù)的發(fā)展使得機(jī)電系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)形成了以傳感器技術(shù)和動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)為基礎(chǔ)，以信號(hào)處理技術(shù)為手段的一次質(zhì)的飛躍，然后利用振動(dòng)、噪聲、電、磁、光、射線等多種信息產(chǎn)生了設(shè)備的振動(dòng)、噪聲、光譜、無(wú)損檢測(cè)、熱成像等監(jiān)測(cè)和故障分析技術(shù)[1]。近年來(lái)，隨著各類數(shù)據(jù)處理軟、硬件發(fā)展成熟，致使實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)及故障分析技術(shù)也變得可能。

除了施工現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)、交工驗(yàn)收檢驗(yàn)、竣工驗(yàn)收檢驗(yàn)之外，機(jī)電檢測(cè)對(duì)高速公路系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)之后設(shè)備維護(hù)階段的監(jiān)測(cè)也具有積極作用。我國(guó)對(duì)機(jī)電設(shè)備的維護(hù)仍處在傳統(tǒng)的計(jì)劃、定期維護(hù)階段[2]，這種方式帶有很大的盲目性，對(duì)設(shè)備的故障率、故障類型、故障部位往往不能夠準(zhǔn)確把握，且大范圍的定期維護(hù)也造成了大量的人力、物力的浪費(fèi)。在此狀況下，公路機(jī)電系統(tǒng)檢測(cè)使機(jī)電設(shè)備的維護(hù)產(chǎn)生了根本性的轉(zhuǎn)變，一方面在道路建成初期就對(duì)機(jī)電設(shè)備的指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)范化檢定，是設(shè)備質(zhì)量達(dá)到更高層次的認(rèn)定，為設(shè)備的良好運(yùn)行提供了基礎(chǔ)；另一方面，在設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行之后對(duì)其運(yùn)用完善的檢測(cè)手段進(jìn)行維護(hù)性檢測(cè)，可為保養(yǎng)單位提供準(zhǔn)確的設(shè)備狀態(tài)信息，避免維修的盲目性，使得養(yǎng)護(hù)單位可以有針對(duì)性地對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)檢修，這不僅可以避免不必要的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)，而且還可以縮短系統(tǒng)的維修工期，減少因道路維護(hù)對(duì)通行的影響，對(duì)提高高速公路投資效益和提高管理水平起到積極作用。

2高速公路機(jī)電設(shè)施分析

2.1機(jī)電系統(tǒng)現(xiàn)狀

高速公路機(jī)電系統(tǒng)分布在各公路沿線，由不同的管理中心、收費(fèi)站、地段及隧道和橋梁組成。機(jī)電設(shè)備種類繁多，涵蓋了自動(dòng)化控制技術(shù)、通信技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及機(jī)械工程技術(shù)等各學(xué)科，且涉及環(huán)衛(wèi)、電信、消防、電力等各部門協(xié)同合作，集成度較高。與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)在如下方面還存在一定差距。

1) 設(shè)計(jì)水平有待提高。缺乏深度調(diào)研，缺少與國(guó)外機(jī)電系統(tǒng)專業(yè)人員的經(jīng)驗(yàn)交流，不能突破原有的設(shè)計(jì)框架，與實(shí)際結(jié)合不夠緊密，與運(yùn)營(yíng)需求脫節(jié)，從而造成不同項(xiàng)目設(shè)計(jì)類似，在一些路段造成資源浪費(fèi)。隨著智能交通的深入發(fā)展，現(xiàn)有的機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)越來(lái)越不能滿足智能交通的要求。

2) 系統(tǒng)智能化水平還有待加強(qiáng)。目前，對(duì)交通流特性的采集、隧道通風(fēng)照明的控制、異常事件的處理、緊急事故的預(yù)案等都處于初級(jí)階段，甚至一些路段運(yùn)行一段時(shí)間后，由于設(shè)備老化、缺乏有效維護(hù)手段等其自動(dòng)控制預(yù)警系統(tǒng)等智能化功能已喪失，只能采用人工控制方式來(lái)進(jìn)行管理。

3) 現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范不夠完善。隨著新技術(shù)、新設(shè)備的發(fā)展，越來(lái)越多的新型產(chǎn)品被應(yīng)用到高速公路機(jī)電系統(tǒng)中，而針對(duì)新裝備的設(shè)備技術(shù)指標(biāo)，現(xiàn)有規(guī)范已無(wú)法提供準(zhǔn)確的檢測(cè)依據(jù)，從而導(dǎo)致在設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)中的隨意性較大，無(wú)形之中帶來(lái)更大的安全隱患。

4) 系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性不高，設(shè)備故障率較高，造成監(jiān)控、通信等功能中斷。軟件系統(tǒng)功能不夠完善，沒(méi)有對(duì)采集回的數(shù)據(jù)進(jìn)行真正的分析處理，報(bào)表中數(shù)據(jù)混亂、失真，無(wú)法形成有效的趨勢(shì)曲線來(lái)為整體運(yùn)營(yíng)管理提供真實(shí)有效的參考數(shù)據(jù)。

2.2機(jī)電設(shè)施分類

根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，將高速公路機(jī)電系統(tǒng)分為監(jiān)控、通信、收費(fèi)、低壓配電、照明、隧道機(jī)電6個(gè)分部工程[3]。其中，監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)信息采集、信息發(fā)布、指揮控制、交通誘導(dǎo)等；通信系統(tǒng)負(fù)責(zé)信息流的傳送；收費(fèi)系統(tǒng)則是高速公路運(yùn)營(yíng)單位實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的重要手段；低壓配電系統(tǒng)是整個(gè)機(jī)電系統(tǒng)的動(dòng)力源泉；照明系統(tǒng)則為夜間、雨天、大霧等不良環(huán)境下的行車提供可靠的保障；隧道機(jī)電系統(tǒng)則為車輛在隧道內(nèi)的安全行駛提供全方位的環(huán)境保證。

2.3機(jī)電設(shè)施故障特點(diǎn)

高速公路機(jī)電系統(tǒng)是一個(gè)多學(xué)科、多領(lǐng)域交叉影響的復(fù)雜系統(tǒng)，涉及通信、電子、機(jī)電、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)控制、供配電等諸多學(xué)科，大部分是軟件與硬件相結(jié)合的系統(tǒng)設(shè)備，包含許多機(jī)械設(shè)施、電子設(shè)施。高速公路設(shè)備大部分安裝在戶外或環(huán)境比較潮濕的隧道內(nèi)，設(shè)備零部件、電子元器件等要經(jīng)受夏季高溫、冬季低溫、潮濕等不利環(huán)境的考驗(yàn)，因此設(shè)備損耗是機(jī)電設(shè)施故障的一個(gè)特點(diǎn)。另外，設(shè)備的設(shè)計(jì)缺陷、材料質(zhì)量問(wèn)題或者人員的操作失誤、維護(hù)不當(dāng)?shù)纫彩菣C(jī)電設(shè)施產(chǎn)生故障的一個(gè)主要原因。

3高速公路機(jī)電設(shè)施檢測(cè)技術(shù)與方案

3.1檢測(cè)內(nèi)容

試驗(yàn)檢測(cè)應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家、交通部及相關(guān)部門的政策、法律、法規(guī)、技術(shù)規(guī)范、設(shè)計(jì)文件、圖紙等進(jìn)行。目前，我國(guó)高速公路機(jī)電檢測(cè)依據(jù)JTG F80/2—2004《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。檢測(cè)主要從基本要求、外觀檢查以及實(shí)測(cè)項(xiàng)目3個(gè)方面進(jìn)行。

基本要求即是從設(shè)備的數(shù)量、型號(hào)規(guī)格、安裝位置、線纜敷設(shè)、是否在正常工作狀態(tài)等方面進(jìn)行檢查。外觀檢查則是從設(shè)備機(jī)箱的安裝質(zhì)量、電力線、信號(hào)線、防雷、接地、安全保護(hù)等處理工序、工藝方面用多項(xiàng)指標(biāo)評(píng)定整個(gè)分項(xiàng)工程的質(zhì)量。這些缺陷能從一定程度上反映承包商的技術(shù)水平不足或運(yùn)營(yíng)單位工程管理方面不到位。實(shí)測(cè)項(xiàng)目是機(jī)電檢測(cè)的最主要部分，依據(jù)JTG F80/2—2004的要求，將高速公路機(jī)電設(shè)施分為各個(gè)分項(xiàng)工程并進(jìn)行詳細(xì)指標(biāo)檢測(cè)。

3.2檢測(cè)方法

按照規(guī)范要求，關(guān)鍵設(shè)備抽樣頻率應(yīng)不少于工程總量的30%；常規(guī)最低測(cè)試點(diǎn)數(shù)不小于3個(gè)，若抽樣點(diǎn)數(shù)少于3個(gè)則應(yīng)全部檢測(cè)。抽樣方法采用分層隨機(jī)抽樣與簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣相結(jié)合的形式，依據(jù)不同的分項(xiàng)工程和設(shè)備分類選擇使用[4]。檢測(cè)過(guò)程中若出現(xiàn)測(cè)驗(yàn)超差、與預(yù)估數(shù)據(jù)差異較大時(shí)，則應(yīng)停止檢測(cè)。對(duì)處在允許范圍邊緣的數(shù)據(jù)應(yīng)重復(fù)測(cè)試3次，檢測(cè)結(jié)束后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核，確認(rèn)無(wú)誤后再對(duì)被測(cè)設(shè)備做測(cè)后處理。下面以杭長(zhǎng)高速公路機(jī)電系統(tǒng)交工檢測(cè)為例，對(duì)重點(diǎn)項(xiàng)目檢測(cè)方法、數(shù)據(jù)處理及檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題與分析進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述。

3.2.1監(jiān)控系統(tǒng)測(cè)試

杭長(zhǎng)高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)軟件與隧道監(jiān)控系統(tǒng)軟件是監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分(監(jiān)控系統(tǒng)包括路面監(jiān)控與隧道監(jiān)控2部分，此處集中進(jìn)行闡述)。檢測(cè)內(nèi)容包括：驗(yàn)證實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性(外場(chǎng)設(shè)備采集的交通流數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、發(fā)布交通誘導(dǎo)信息數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)交通管制信息等)、核查歷史事件數(shù)據(jù)以及對(duì)相關(guān)事件應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行模擬，驗(yàn)證系統(tǒng)是否依據(jù)預(yù)案對(duì)視頻、信息發(fā)布、照明、報(bào)警等設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)處理。

1) 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)功能性、準(zhǔn)確性檢測(cè)。

車輛檢測(cè)器的計(jì)數(shù)、計(jì)速精度測(cè)試方法：按規(guī)范要求，分別在設(shè)備端與檢測(cè)儀器端對(duì)高速公路現(xiàn)場(chǎng)過(guò)往車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集(采樣量：100輛車)。當(dāng)達(dá)到采集數(shù)量后，對(duì)比設(shè)備端與檢測(cè)儀器端的數(shù)據(jù)，并計(jì)算誤差。記錄好采集數(shù)據(jù)的時(shí)間，方便監(jiān)控中心復(fù)核該時(shí)段該設(shè)備的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。

氣象儀、環(huán)境檢測(cè)器測(cè)試方法：現(xiàn)場(chǎng)采集氣象檢測(cè)儀、環(huán)境檢測(cè)器(COVI、亮度計(jì))溫度、濕度、能見(jiàn)度等數(shù)據(jù)、與監(jiān)控軟件中該設(shè)備反饋的溫度、濕度、能見(jiàn)度等數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，并計(jì)算誤差。

遠(yuǎn)程控制功能測(cè)試方法：遠(yuǎn)程控制情報(bào)板、誘導(dǎo)標(biāo)志信息發(fā)布，隧道風(fēng)機(jī)開(kāi)啟/關(guān)閉及風(fēng)向控制，查看緊急電話的設(shè)備狀態(tài)等并與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。模擬火災(zāi)事件(現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)燃一小堆火釋放濃煙)以檢驗(yàn)隧道照明、誘導(dǎo)設(shè)施、火災(zāi)報(bào)警、通風(fēng)設(shè)施是否按應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。

2) 視頻傳輸通道測(cè)試。

將標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)發(fā)生器與視頻信號(hào)分析儀分別接至傳輸通道的兩端，并發(fā)送75%彩條信號(hào)測(cè)試視頻電平、同步脈沖幅度，發(fā)送2T信號(hào)測(cè)試回波E、亮度非線性、色度/亮度增益差、色度/亮度時(shí)延差、微分增益、微分相位，發(fā)送sinx/x信號(hào)測(cè)試幅頻特性、視頻信雜比，作好數(shù)據(jù)記錄。

可變標(biāo)志、大屏幕投影系統(tǒng)測(cè)試時(shí)，須將可變標(biāo)志顯示屏調(diào)成紅、綠、黃(紅、綠、藍(lán)、白)單色，亮度應(yīng)調(diào)節(jié)至最大，并用彩色亮度儀對(duì)顯示屏亮度進(jìn)行測(cè)試，作好數(shù)據(jù)記錄。亮度測(cè)試原理如圖1所示。

圖1　亮度測(cè)試原理示意

3) 數(shù)據(jù)處理。

對(duì)于實(shí)測(cè)項(xiàng)目，JTG F80/2—2004標(biāo)準(zhǔn)作了嚴(yán)格規(guī)定，本文只對(duì)需要特別處理的數(shù)據(jù)及檢測(cè)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行說(shuō)明。

4) 誤差計(jì)算。

式中：n為抽樣數(shù)量。

車輛檢測(cè)器(交通計(jì)數(shù)精度允許誤差為±2%)、氣象檢測(cè)儀(能見(jiàn)度誤差±10%)等設(shè)備的誤差計(jì)算須用到此公式。

5) 亮度不均勻度計(jì)算。

Pu=max{|Imin-Ia|/Ia，|Imax-Ia|/Ia}×100%

式中：Imin為測(cè)量亮度最小值；Imax為測(cè)量亮度最大值；Ia為平均亮度。

大屏幕投影系統(tǒng)的亮度不均勻度的計(jì)算須用此公式。

3.2.2通信系統(tǒng)測(cè)試

光纖接頭損耗：將OTDR接入中繼段兩端測(cè)量單模光纖接頭損耗平均值、總損耗等指標(biāo)。

光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)：使用光功率計(jì)測(cè)量抽樣點(diǎn)的光口系統(tǒng)接收光功率、平均發(fā)送光功率。將2 M傳輸測(cè)試儀、光衰減器接入系統(tǒng)中，先增大光衰減器的光衰減值，使檢測(cè)器初次出現(xiàn)誤碼，再逐漸調(diào)整光衰減值，使檢測(cè)器處于臨界狀態(tài)(剛好不出現(xiàn)誤碼)，觀察2 min，待其穩(wěn)定后，將光衰減器和光功率計(jì)相連，測(cè)試光接收靈敏度。

通信電源：將電池性能分析儀接入備用電池組兩端，測(cè)試電池組的供電特性。

數(shù)據(jù)處理：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際傳輸距離選擇波長(zhǎng)為1 310或1 550 nm進(jìn)行測(cè)試。Δ單模光纖接頭損耗平均值≤0.1 dB，而中繼段單模光纖總損耗的計(jì)算公式為：1 310 nm測(cè)試模式總損耗=中繼段長(zhǎng)度L×0.4 dB/km；1 550 nm測(cè)試模式總損耗=中繼段長(zhǎng)度L×0.25 dB/km。

通信系統(tǒng)測(cè)試需連續(xù)不間斷地進(jìn)行，中途斷電等因素會(huì)影響測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。因此，測(cè)量過(guò)程中需要保持設(shè)備供電、連接不受干擾，且UPS、柴油發(fā)電機(jī)組的測(cè)試時(shí)間需與之錯(cuò)開(kāi)。

3.2.3收費(fèi)系統(tǒng)測(cè)試

1) ETC車道[5]。

RSU通信范圍測(cè)試：利用手持式頻譜儀，面向RSU方向測(cè)試RSU天線場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度。在“通信區(qū)域測(cè)試坐標(biāo)點(diǎn)記錄表”上記錄-40 dB場(chǎng)強(qiáng)坐標(biāo)值，且每個(gè)天線通信區(qū)域至少取20個(gè)有效點(diǎn)，并繪出場(chǎng)強(qiáng)區(qū)域圖。

實(shí)際行車跟馳測(cè)試、鄰道干擾測(cè)試：將OBU分別安裝在不同類型車輛擋風(fēng)玻璃正前方，并按順序讓車輛以1～3 m間距、限速上限車速通過(guò)ETC車道。記錄各車OBU交易情況，觀察是否存在鄰道干擾現(xiàn)象。

車牌識(shí)別功能：駕駛不同類型的車輛通過(guò)車道，通過(guò)軟件查看車牌識(shí)別情況，計(jì)算準(zhǔn)確率。

2) 二義性路徑識(shí)別系統(tǒng)[6]。

路徑標(biāo)識(shí)測(cè)試：將OBU正確安裝在車輛上，以路段限速通過(guò)路側(cè)標(biāo)識(shí)站所在斷面；至出口讀出標(biāo)識(shí)信息，核對(duì)是否標(biāo)識(shí)并正確。每車道RSU天線取50組標(biāo)識(shí)記錄。

功能性測(cè)試：檢查控制器在RSU發(fā)生非正常工作時(shí)的報(bào)警信息。在收費(fèi)中心遠(yuǎn)程查看控制、安全監(jiān)視等功能。

檢測(cè)過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)RSU通信范圍超出允許值，可能存在鄰道干擾、跟車現(xiàn)象，可能出現(xiàn)車牌識(shí)別準(zhǔn)確率不夠以及二義性標(biāo)識(shí)率不足等情況，故需根據(jù)具體問(wèn)題并通過(guò)調(diào)整RSU功率、調(diào)整RSU角度等方式來(lái)控制通信范圍及鄰道干擾、跟車現(xiàn)象，調(diào)整車牌識(shí)別器角度、補(bǔ)光燈亮度以提高識(shí)別率，并采取調(diào)整車道RSU設(shè)置參數(shù)以提高標(biāo)識(shí)率等手段來(lái)解決問(wèn)題，保證通車后系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)正常。

3.2.4低壓配電設(shè)備測(cè)試

高低壓配電屏：對(duì)雙電源進(jìn)行切換，并對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。

柴油發(fā)電機(jī)組：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求查看柴油發(fā)電機(jī)組是否具備斷電自啟動(dòng)功能，如具備則對(duì)市電進(jìn)行斷電，查看發(fā)電機(jī)組是否自啟動(dòng)。

EPS/UPS：對(duì)市電進(jìn)行斷電處理，查看不間斷電源是否及時(shí)對(duì)設(shè)備供電。

電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件：通過(guò)監(jiān)控界面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，并與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行對(duì)比，查看監(jiān)控軟件中設(shè)備反饋的狀態(tài)、數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確。

3.2.5照明系統(tǒng)測(cè)試

在各照明段內(nèi)隨機(jī)抽取1處照明區(qū)域進(jìn)行測(cè)試。照明區(qū)域內(nèi)照明測(cè)試點(diǎn)的劃取方法為：在兩路燈之間沿行車方向劃成10等分，共設(shè)置11×5個(gè)測(cè)試點(diǎn)，如圖2所示，并用專業(yè)級(jí)照度計(jì)測(cè)試照度[7]。

圖2　照度取點(diǎn)布局

功能性測(cè)試：對(duì)照明不同回路進(jìn)行啟動(dòng)測(cè)試。

數(shù)據(jù)處理：以牛角山隧道照度測(cè)試為例，對(duì)隧道照明基本段進(jìn)行照度測(cè)試。該隧道基本段平均照度Ehav計(jì)算時(shí)，將測(cè)得的布局點(diǎn)照度值帶入公式，即Ehav=(∑E角+2∑E邊+4∑E中心)/4 mn。式中：E角為測(cè)量區(qū)域4個(gè)角處的照度；E邊為測(cè)量區(qū)域除4角外4條邊上的照度；E中心為4條外邊以內(nèi)的測(cè)點(diǎn)照度;m、n分別為橫向、縱向網(wǎng)格數(shù)。照度總均勻度U0計(jì)算公式為：U0=Emin/Ehav。式中：Emin為布局點(diǎn)照度值最小值。照度縱向均勻度計(jì)算公式為：布局點(diǎn)照度值最小值/布局點(diǎn)照度值最大值。

亮度和照度的換算：采用L=Q0E公式計(jì)算亮度。式中：L為亮度值；E為照度值；Q0則需根據(jù)實(shí)際路面材質(zhì)進(jìn)行選取，水泥、混凝土路面取Q0=1/10～1/13，瀝青路面取Q0=1/15～1/22[8]。

檢測(cè)過(guò)程中需注意燈具排列規(guī)則，需清楚了解設(shè)計(jì)圖紙及設(shè)計(jì)對(duì)照度的要求。布點(diǎn)時(shí)，如果現(xiàn)場(chǎng)燈具排列為對(duì)稱式，則可測(cè)取半幅路面照度值，而另一半只需對(duì)稱取值便可，以便節(jié)省測(cè)試時(shí)間。

3.2.6隧道通風(fēng)設(shè)施測(cè)試

絕緣電阻：切斷設(shè)備電源，將測(cè)試線分別接至設(shè)備強(qiáng)電輸入相線端子和設(shè)備箱地線端子。

風(fēng)機(jī)平均風(fēng)速：開(kāi)啟風(fēng)機(jī)至全速運(yùn)轉(zhuǎn)后，在隧道內(nèi)縱向相鄰2風(fēng)機(jī)安裝位置中心附近的路面上，用風(fēng)速儀測(cè)量隧道斷面風(fēng)速。

風(fēng)機(jī)安裝高度：用激光測(cè)距儀在風(fēng)機(jī)正下方測(cè)試。

功能性測(cè)試：在監(jiān)控中心及本地控制器處對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、單個(gè)風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)組啟動(dòng)等功能測(cè)試。

測(cè)試過(guò)程中，對(duì)不可控或與控制命令不符的設(shè)備應(yīng)要求集成商馬上更正，以保證遠(yuǎn)程控制及本地控制的準(zhǔn)確性。

測(cè)試結(jié)束后，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)處理。其中，若JTG F80/2—2004中的關(guān)鍵項(xiàng)目出現(xiàn)問(wèn)題，則應(yīng)嚴(yán)格要求集成商現(xiàn)場(chǎng)解決，或作為遺留問(wèn)題給出整改期限進(jìn)行整改，復(fù)檢合格后才能通過(guò)。如不能解決需加倍抽檢，仍不能達(dá)標(biāo)則要求集成商更換同批次所有設(shè)備，保證施工質(zhì)量。非關(guān)鍵項(xiàng)目要求則相應(yīng)降低，可以整改完成便予以通過(guò)。如實(shí)在無(wú)法整改完成，則按照規(guī)定扣分處理，給予通過(guò)。

3.3檢測(cè)儀器

檢測(cè)需要用到的主要檢測(cè)儀器如表1所示。

表1　檢測(cè)儀器及其參數(shù)

試驗(yàn)檢測(cè)儀器均是經(jīng)過(guò)國(guó)家法定計(jì)量檢定部門檢定通過(guò)的精密儀器，其精度嚴(yán)格控制在國(guó)家基準(zhǔn)范圍內(nèi)，使用過(guò)程中需特別注意量程、使用時(shí)間、精度誤差等性能參數(shù)，誤差超出范圍或超過(guò)檢定周期的儀器需到國(guó)家法定計(jì)量檢定部門進(jìn)行校準(zhǔn)、檢定，合格后才能繼續(xù)使用。

一些設(shè)備在使用過(guò)程中需特別注意使用方法。如視頻測(cè)量?jī)x一般具有級(jí)聯(lián)功能，在終端測(cè)試時(shí)，注意將75 Ω的終結(jié)端子插在下一級(jí)的BNC端子上，否則將產(chǎn)生反射，影響測(cè)量結(jié)果。

4結(jié)束語(yǔ)

隨著高速公路的應(yīng)用地位越來(lái)越重要，高速公路機(jī)電設(shè)備檢測(cè)也越來(lái)越有必要。隨著高速公路的不斷建設(shè)，其建設(shè)時(shí)期的過(guò)程檢測(cè)、建成試運(yùn)行之后的交工檢測(cè)、竣工時(shí)的竣工驗(yàn)收檢測(cè)以及運(yùn)行后期的維護(hù)保養(yǎng)檢測(cè)均應(yīng)得到不斷的重視和加強(qiáng)，且需利用科學(xué)、合理的檢測(cè)方法為其高效、經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)營(yíng)提供技術(shù)支持。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]楊小林，呂伯平.超聲熱成像檢測(cè)實(shí)用實(shí)例[J].無(wú)損檢測(cè)，2007，29(5)：275-277.

[2]于征.機(jī)電設(shè)備維護(hù)維修與管理的創(chuàng)新與發(fā)展[J].中國(guó)交通信息產(chǎn)業(yè)，2010，28(5)：28-31.

[3]交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院.JTG F80/2—2004公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：人民交通出版社，2004.

[4]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 10111—2008隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生及其在產(chǎn)品質(zhì)量抽樣檢驗(yàn)中的應(yīng)用程序[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[5]交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院.收費(fèi)公路聯(lián)網(wǎng)電子不停車收費(fèi)技術(shù)要求[M].北京：人民交通出版社，2011.

[6]交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院.收費(fèi)公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)多義性路徑識(shí)別技術(shù)要求[M].北京：人民交通出版社，2015.

[7]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 5700—2008照明測(cè)量方法[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[8]交通部重慶公路科學(xué)研究所.JTJ 026.1—1999公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2000.

Research on Application of Detection Techniques for Mechatronical Systems of Expressways

ZHANG Yueying, YU Lin

Abstract:Mechatronical detection of expressways is an important factor in quality assurance system of expressway mechatronical projects and a technical guarantee for project quality and operating states of equipment. This paper expatiates the status quo and features of expressway mechatronical projects, and adopts different detection techniques against different branch projects of electromechanical facilities for the purposes of fully monitoring mechatronical equipment, improving project quality of expressways and reducing maintenance and operation costs.

Keywords:expressway; expressway; mechatronical project; detection

DOI:10.13607/j.cnki.gljt.2016.03.025

收稿日期：2016-01-18

作者簡(jiǎn)介：張?jiān)卢?1985-)，女，遼寧省沈陽(yáng)市人，本科，工程師。

文章編號(hào)：1009-6477(2016)03-0112-05中圖分類號(hào)：U412.36+6

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A