高速公路機電系統(tǒng)施工重點、難點及技術(shù)措施

蔡奇

（廣東飛達交通工程有限公司，廣東廣州510663）

0 引言

高速公路的機電工程包括通信、監(jiān)控系統(tǒng)、收費系統(tǒng)、供配電照明系統(tǒng)等。當前，伴隨著高速公路的快速發(fā)展以及新技術(shù)、新設(shè)備的不斷更新?lián)Q代，我國高速公路機電工程建設(shè)工作取得一些成效。但相對于發(fā)達國家來說，我國高速公路機電工程施工仍存在著一些不足，需要不斷地優(yōu)化與改進。本文結(jié)合工程實例，著重就高速公路機電工程施工重點、難點及優(yōu)化技術(shù)措施進行探討。

1 工程概況

廣東省龍川至懷集公路（原稱“汕昆高速公路龍川至懷集段”，簡稱“龍懷高速”）全長約365.399km，分為龍川至連平段（簡稱“龍連段”）、連平至英德段（簡稱“連英段”）、英德至懷集段（簡稱“英懷段”），是國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃“7918”布局方案中第17 橫——汕頭至昆明高速公路的重要路段，也是廣東省“九縱五橫兩環(huán)”高速網(wǎng)規(guī)劃主骨架中“一橫”的重要組成部分。

該標段JD4 標，K127+524—K276+915，其中B3 合同段里程：K230+100—K276+915，里程范圍內(nèi)監(jiān)控（含隧道）、收費（含土建）、通信等設(shè)施，含設(shè)備，材料，工器具的采購、運輸、安裝、調(diào)測和場地清理等其他為完成該工程所需的全部工作內(nèi)容。

起訖樁號K127+524—K276+915，包含龍仙東收費站、龍仙西收費站、三華收費站、六里收費站、青塘收費站、橋頭收費站、東華收費站、望埠收費站、英德北收費站、石灰鋪收費站、西牛東收費站、九龍南收費站。

2 機電工程施工重點與難點

2.1 監(jiān)控系統(tǒng)與通信系統(tǒng)交叉

監(jiān)控系統(tǒng)通過通信系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)及視頻，外場數(shù)據(jù)的界面劃分在光纜終端盒處，光端機和從設(shè)備至終端盒的接線由監(jiān)控系統(tǒng)負責；從光纜終端盒（含終端盒）往上，包括傳輸進站用光纜、接頭盒、終端盒、ODF單元及跳纖等均由通信系統(tǒng)負責。通信系統(tǒng)負責為路基段外場數(shù)據(jù)傳輸提供10/100M 以太網(wǎng)傳輸通路，通信機房內(nèi)界面劃分在通信系統(tǒng)SDH 傳輸設(shè)備以太網(wǎng)接口處，光端機、交換機及至通信系統(tǒng)SDH 線纜由監(jiān)控系統(tǒng)負責。

在視頻傳輸方面，監(jiān)控外場攝像機采用IP 攝像機方案，界面劃分在視頻傳輸設(shè)備（光纖收發(fā)器）以太網(wǎng)接口外側(cè)，通信系統(tǒng)負責光纖收發(fā)器、終端盒及相應(yīng)光纖。IP 攝像機及至視頻傳輸設(shè)備的接線由監(jiān)控系統(tǒng)負責。視頻傳輸設(shè)備放置在監(jiān)控系統(tǒng)攝像機的控制機箱內(nèi)，由監(jiān)控系統(tǒng)提供設(shè)備尺寸及用電要求，監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一考慮控制箱內(nèi)設(shè)備布設(shè)、用電及配電電纜等。監(jiān)控中心界面劃分在以太網(wǎng)接口外側(cè)。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)與收費系統(tǒng)交叉

監(jiān)控系統(tǒng)與收費系統(tǒng)界面劃分在各收費站電源室配電柜處，監(jiān)控系統(tǒng)由收費站電源室配電柜的出線微型斷路器引線至外場監(jiān)控設(shè)備，收費系統(tǒng)負責預(yù)留相應(yīng)容量的微型斷路器。

3 機電工程實施方案

3.1 監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)實施方案

項目采用的攝像機、編解碼設(shè)備、硬盤錄像機、IP存儲等設(shè)備完全符合廣東省交通集團的有關(guān)規(guī)定。項目通車后，將接入省監(jiān)控中心控制系統(tǒng)，主要包括監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)、客戶服務(wù)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、IP 調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、流媒體及GIS 系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，系統(tǒng)建設(shè)和運營均滿足省監(jiān)控中心監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)的需求。

3.2 通信聯(lián)網(wǎng)實施方案

該項目通信系統(tǒng)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上分為兩層：第一層為SDH 干線數(shù)字傳輸系統(tǒng)，第二層為該路段范圍內(nèi)的通信傳輸業(yè)務(wù)。該路段設(shè)置通信管理中心和干線數(shù)字傳輸通信節(jié)點，與已建成的龍懷高速公路龍連段干線通信節(jié)點相接，預(yù)留英懷段干線通信系統(tǒng)通道，共同構(gòu)成光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)，完成該路段各種信息與廣東省高速公路通信中心之間的信息傳輸。

3.3 收費聯(lián)網(wǎng)實施方案

根據(jù)廣東省高速公路聯(lián)網(wǎng)收費的總目標及規(guī)劃，全省高速公路聯(lián)網(wǎng)收費“一張網(wǎng)”在2013年年底實現(xiàn)，總體模式采用“按實際路徑收費、按實際路徑拆分”基本模式，選擇“RFID 復(fù)合卡+電子路標+5.8Ghz ETC標識點（自由流）+高清卡口防逃費稽查+輔以必要行政管理手段”的基本技術(shù)路線。

4 機電工程施工技術(shù)措施

4.1 監(jiān)控系統(tǒng)

該項目監(jiān)控設(shè)施采用三級管理體制：省監(jiān)控中心—英德監(jiān)控中心—監(jiān)控外場設(shè)備。意溪中心負責監(jiān)控管理全線交通運行，并將重點監(jiān)控信息上傳至省監(jiān)控中心。

英德監(jiān)控中心由計算機系統(tǒng)、閉路電視系統(tǒng)、液晶屏拼接系統(tǒng)及綜合控制臺等構(gòu)成。

4.1.1 外場電力電纜施工

（1）現(xiàn)場勘查敷設(shè)線路，根據(jù)所設(shè)計的路線對路由進行測量，根據(jù)現(xiàn)場實際情況作適當預(yù)留進行電纜配盤。

（2）電纜敷設(shè)。監(jiān)控外場設(shè)備配電電纜以直埋方式敷設(shè)，過橋采用鋼塑復(fù)合管保護。地下直埋的鎧裝電纜的埋設(shè)深度不應(yīng)小于700mm，埋設(shè)電纜的溝底應(yīng)鋪有100mm 的砂層或細土。鋪好電纜后，必須再鋪蓋100mm 的砂層或細土。當電纜溝調(diào)整深度以適應(yīng)電纜或電纜管進出時，其調(diào)整應(yīng)平緩，并且坡度不應(yīng)大于1∶5。

（3）終端電纜頭制作。在室外制作電纜終端頭與中間接頭時，應(yīng)防止塵埃、雜物落入絕緣層內(nèi)。嚴禁在霧或雨中施工，低壓電纜終端頭采用絕緣膠帶包扎密封。

4.1.2 外場攝像機安裝施工

（1）立柱安裝方案。清潔基礎(chǔ)法蘭上的地腳螺栓，設(shè)置施工標志。安裝線纜，保證電纜有足夠松弛，在旋轉(zhuǎn)機構(gòu)正常移動攝像機防護罩時，電纜和電纜端子不受張拉影響，所有外露線纜均穿保護套管，進出線端子為密封型。

（2）攝像機立柱桿應(yīng)為熱浸鍍鋅鋼結(jié)構(gòu)桿體，用吊車起吊立柱，下法蘭與基礎(chǔ)法蘭平面貼合，用螺栓固緊法蘭，立柱頂部設(shè)避雷針，立柱底法蘭盤與接地網(wǎng)引線良好連接，并做好防腐處理。

4.2 通信系統(tǒng)

該項目通信系統(tǒng)采用省通信中心—路段通信中心（有人站）—沿線通信站（無人站）三級管理體制。在該路段中的各個收費站內(nèi)，設(shè)置無人通信站，其中望埠收費站同管理中心，共同設(shè)置望埠管理中心通信站。沿線還設(shè)置11 個無人通信站。

4.2.1 通信設(shè)備基礎(chǔ)施工

（1）安裝機架底座，高度與防靜電板一致，設(shè)備機架都應(yīng)有防震底座，與地面均勻加固，每個底座不少于4 個點。底座與地面連接采用膨脹螺絲，規(guī)格為M10mm。

（2）施工中的接線要將光纜各保留5m，通過接線盒連接。主干光纜在起點附近的入孔處，和終點附近分歧入孔處，作20m 盤留。光纜要熔接到光纜接頭盒中。

4.2.2 通信系統(tǒng)設(shè)備施工

（1）在安裝設(shè)備前，對各線纜進行復(fù)查測試，以保證線纜的各類指標達到安裝的要求。

（2）在線纜布設(shè)端接好后，進行通信電源、光端機、三層交換機等設(shè)備的安裝。要輕拿輕放，按規(guī)范操作。顯示器要擺放平穩(wěn)，設(shè)備的控制線、信號線的接插頭要安裝牢固，焊接頭要焊實、焊牢、無毛刺，不得虛焊，以保證設(shè)備正常運轉(zhuǎn)和信號正常傳輸。

（3）系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和聯(lián)網(wǎng)調(diào)試。

4.3 收費系統(tǒng)

該項目收費設(shè)施采用省聯(lián)網(wǎng)收費管理中心—路段收費中心—收費站三級管理體制，全線設(shè)置12 處收費站、86 條機電車道（含12 條ETC 車道）。收費系統(tǒng)主要由計算機系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)、內(nèi)部對講及報警系統(tǒng)、供配電及接地系統(tǒng)、出口計重系統(tǒng)以及各種軟件構(gòu)成。

4.3.1 稱重系統(tǒng)。稱重系統(tǒng)由稱重傳感器、數(shù)據(jù)采集處理器、輪軸判別器、紅外線車輛分離器、線圈檢測器構(gòu)成。出口車道計重系統(tǒng)相對獨立，輪軸判別器、紅外線車輛分離器、稱重傳感器及線圈檢測器的數(shù)據(jù)均上傳數(shù)據(jù)采集處理器，數(shù)據(jù)采集處理器通過串行通信接口和車道收費計算機連接，把經(jīng)過處理后得到的計重信息（包括總重、軸重等）上傳車道收費計算機。稱重系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，平面布置圖如圖2所示。

圖1 稱重系統(tǒng)構(gòu)成圖

圖2 稱重系統(tǒng)平面布置圖

4.3.2 收費亭施工方案。將收費亭運輸車輛和吊車引入相應(yīng)的收費車道；用吊車將收費亭卸下，直接吊裝在收費亭基礎(chǔ)上；用撬杠調(diào)整收費亭前后、左右的位置；在收費亭下塞入墊片，調(diào)整收費亭水平；用相同方法吊裝其他收費亭，調(diào)整方向使各收費亭在同一直線上；檢驗收費亭安裝質(zhì)量，清理現(xiàn)場。

4.3.3 廣場攝像機施工方案。將攝像機立柱吊裝至指定位置并固定；在立柱底盤下塞入墊片，調(diào)整立柱垂直；將組裝好的攝像機和避雷針安裝在立柱頂部，并在連接部位用玻璃膠密封；將接地線引入機箱，并固定在指定位置；將視頻輸出臨時接在便攜監(jiān)視器上，加電調(diào)試，確保攝像機工作正常。

4.3.4 收費車道設(shè)備安裝。收費車道上設(shè)備主要包括霧燈、手動欄桿、自動欄桿、車道攝像機、車道通行燈、費額顯示器等。單體設(shè)備的安裝施工方法依據(jù)各設(shè)備安裝技術(shù)手冊。系統(tǒng)整體安裝需考慮以下因素。

（1）設(shè)備安裝包括線路的連接，電源的安裝，電源線的配接。在安裝前，應(yīng)根據(jù)相關(guān)技術(shù)指標做相應(yīng)試驗，確認各項技術(shù)性能是否符合設(shè)計要求，方可進行安裝。

（2）底座施工。以亭中心線和島緣石為基準，確定設(shè)備基礎(chǔ)位置，保證各車道同種設(shè)備的位置成一條直線，整齊劃一。設(shè)備底座必須安裝牢固。

（3）天棚信號燈安裝。在安裝天棚燈時，首先要保證燈在通行車道中心線的上方。在固定底板和支架時，要保持垂直端正，在兩個以上方向用垂直靠尺或吊線測量，保證燈立面的垂直度。

4.3.5 車輛檢測線圈施工

（1）環(huán)形線圈通常安置在路面的槽里，其典型的寬度為6～8mm，深度約5cm。當環(huán)形線圈放置在鋼筋混凝土的鋼筋上時，線圈務(wù)必在鋼筋之上至少5cm。

（2）環(huán)形線圈采用截面積不小于1.5mm2的小股銅導(dǎo)線作為引線線纜。路面埋置線圈下300mm 內(nèi)不應(yīng)有鋼筋或鋼管，線圈旁500mm 內(nèi)不應(yīng)有鋼筋或鋼管，尤其是立筋等金屬物。

（3）環(huán)形線圈的線纜不允許發(fā)生扭結(jié)、錯位和變形，用環(huán)氧樹脂密封；進島的線纜用鋼管保護，同樣用環(huán)氧樹脂密封。

（4）環(huán)形線圈的線纜拐角處需作平緩處理，以免割傷線纜，線圈的銳角處要適當考慮以45o角保護線圈線。

（5）按敷設(shè)長度要求裁出線圈線，敷設(shè)線圈。24小時后檢查線圈槽，如果環(huán)氧樹脂下陷則需補灌。

5 結(jié)語

當前，隨著高速公路機電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜，其功能也在不斷增強。若將機電工程和土建工程同步設(shè)計、同步施工、同步投入運行，既可以減少建設(shè)時間，使高速公路快速投入使用，也能夠使機電工程真正起到高速公路管理的指揮中樞的作用。只有不斷優(yōu)化機電工程施工技術(shù)，才能保證高速公路安全、有序的運行，滿足人民的生產(chǎn)和生活需要，推動我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展。