ETC門架供電保障模式淺析

摘要：結(jié)合福泉高速公路有限公司ETC門架供電運(yùn)營維護(hù)管理的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，探討如何未雨綢繆、多措并舉、“軟硬”兼施，全力保障ETC門架供電系統(tǒng)運(yùn)行正常，為確保收費(fèi)工作順利進(jìn)行奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：ETC門架;供電系統(tǒng);UPS;預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

中圖分類號(hào)：U418.7? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? 文章編號(hào)：1671-0797（2022）03-0052-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.03.015

0? ? 引言

2020年1月1日零點(diǎn)，全國近500處省界收費(fèi)站正式撤銷，至此，原有以省為界的運(yùn)營模式變?yōu)殚T架計(jì)費(fèi)，車道通行的全國高速公路全網(wǎng)統(tǒng)一了運(yùn)行模式。車輛在高速公路省界不再需要停車交費(fèi)，可以直接快速通過，在省界的通行體驗(yàn)與在主線上行駛完全一樣，可以徹底解決省界收費(fèi)站擁堵問題，大幅提高通行效率，減少污染物排放。

其中，ETC車輛繼續(xù)使用ETC專用通道，在入口和出口收費(fèi)站實(shí)現(xiàn)ETC不停車快捷收費(fèi)。人工交費(fèi)車輛在入口收費(fèi)站領(lǐng)取帶有路徑記錄功能的CPC通行卡，在出口收費(fèi)站交回，并一次性交納全程通行費(fèi)，從而大大提高了綜合交通運(yùn)輸體系的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，極大地緩解了收費(fèi)站擁堵的情況，有效改善了人民群眾的出行體驗(yàn)，也助力了高速公路節(jié)能減排、降本增效。

與此同時(shí)，對(duì)于機(jī)電運(yùn)維人員來講，門架機(jī)電設(shè)備的保障尤為重要。目前門架機(jī)電設(shè)備的抓拍攝像機(jī)、RSU天線、光纜均采取主備模式，而門架的供電電纜則僅采取就近收費(fèi)站或服務(wù)區(qū)單回路供電模式，可以說，現(xiàn)在的門架供電已經(jīng)成為影響門架設(shè)備正常計(jì)費(fèi)的關(guān)鍵因素。

因此，如何在現(xiàn)有模式下保障門架供電系統(tǒng)的完好運(yùn)行已經(jīng)成為一個(gè)亟待解決的問題。本文結(jié)合近兩年福泉高速門架供電設(shè)備的運(yùn)行情況，對(duì)其保障模式進(jìn)行了簡單的分析總結(jié)。

1? ? 現(xiàn)有ETC門架供電模式

福泉高速共設(shè)置17個(gè)收費(fèi)站，其中福泉11個(gè)、漁平6個(gè)，對(duì)應(yīng)的大樞紐互通有草埔園、西埔、三江口、港后、漁溪、南沈、青口、黃石等8座，對(duì)應(yīng)設(shè)置48個(gè)ETC門架。其中，48個(gè)門架分為收費(fèi)站、隧道配電房、服務(wù)區(qū)三類取電點(diǎn)，由各鄰近收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)或隧道配電房內(nèi)低壓配電柜中的專用抽屜柜接出，沿線按照供電距離采用YJLV-4×70 mm2或YJLV-4×50 mm2鋁纜進(jìn)行供電。從單個(gè)ETC門架來看，參照?qǐng)D1，目前單個(gè)ETC門架進(jìn)線端配備有市電+柴油發(fā)電機(jī)雙保障模式，機(jī)柜端配備有門架UPS（福泉路段采用科士達(dá)UPS，配備48 V、100 Ah鋰電池）+移動(dòng)發(fā)電機(jī)接口的雙備份模式，能夠在一定程度上滿足供電保障的需要。

但從近兩年福泉路段的實(shí)際使用情況來看，仍存在一些不足，主要如下：

（1）維修及時(shí)性無法滿足。外場(chǎng)ETC門架套鋼管鋪設(shè)的電纜為鋁纜，與光纜在同一鋼管內(nèi)，在施工時(shí)極易出現(xiàn)纏繞、破皮、續(xù)接等問題;在實(shí)際使用中，也發(fā)生過多起因電纜破皮短路、受火災(zāi)損毀、進(jìn)水短路引發(fā)的電纜故障，導(dǎo)致進(jìn)線端的保護(hù)完全失效，只能依靠門架機(jī)柜端UPS與移動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行保障。據(jù)測(cè)算，目前門架UPS對(duì)于“4+1”車道僅能供電5 h左右，而電纜的維修存在極大的不確定性，從機(jī)電維護(hù)站接到告警通知，再到準(zhǔn)備材料驅(qū)車趕到現(xiàn)場(chǎng)，排查斷點(diǎn)、接續(xù)、調(diào)試、恢復(fù)，這一系列動(dòng)作下來，已經(jīng)需要不少時(shí)間，而當(dāng)遇到夜間、節(jié)假日等特殊時(shí)間點(diǎn)時(shí)，就更難以保障故障的及時(shí)維修，從而無法有效保證門架設(shè)備的正常運(yùn)行與門架心跳的正常上傳。

（2）安全性無法保證。福泉路段經(jīng)2010年擴(kuò)建后，基本達(dá)到雙向八車道的通行條件，單向四車道門架日均車流量達(dá)3萬輛，車流量增長的同時(shí)也更易引發(fā)安全隱患。當(dāng)外線中斷或輸入停電時(shí)，一是需要維護(hù)車輛停留在應(yīng)急車道上進(jìn)行移動(dòng)發(fā)電機(jī)的發(fā)電操作，在遇上夜間、節(jié)假日等時(shí)間段時(shí)更容易存在安全隱患;二是目前的接線模式僅支持移動(dòng)發(fā)電機(jī)對(duì)單個(gè)門架而不是一對(duì)門架進(jìn)行發(fā)電，而進(jìn)線中斷時(shí)，往往至少有一對(duì)門架受影響，需要至少出動(dòng)兩輛作業(yè)車載兩臺(tái)移動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，而福建沿海時(shí)常有臺(tái)風(fēng)、暴雨侵襲，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)操作人員易發(fā)生安全風(fēng)險(xiǎn)。

（3）設(shè)備穩(wěn)定性不夠。經(jīng)過對(duì)門架供電設(shè)備兩年多的實(shí)際使用后發(fā)現(xiàn)，在所站或服務(wù)區(qū)等外線停電后，可能發(fā)生門架UPS設(shè)備跳閘、告警、關(guān)機(jī)等情況，即使在啟用柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)行供電后，也依然可能出現(xiàn)有柴發(fā)、有UPS、有電池而門架ETC設(shè)備仍無法正常供電的情況。

2? ? 建議的ETC門架供電保障模式

2.1? ? 從門架建設(shè)層面分析

（1）考慮到福泉高速沿線車流量較大，建議建設(shè)時(shí)在ETC門架立柱附近加寬應(yīng)急車道，預(yù)留應(yīng)急車輛停放空間位置，更好地保障操作維護(hù)人員的人身安全;

（2）從門架機(jī)柜設(shè)備選型開始，考慮單向四車道的門架設(shè)備功率基本不超過600 W（不含空調(diào)），可采取直接在門架機(jī)柜頂端或門架路側(cè)增加太陽能板供電的保障方式;

（3）在具備條件的路段，可采用供電線路AB雙向互備的模式建設(shè)備用供電電力電纜，進(jìn)一步提升供電線路的安全性。

2.2? ? 從運(yùn)營管理層面分析

（1）加強(qiáng)供電預(yù)警機(jī)制。通過加大“人工+信息化”監(jiān)測(cè)力度，按維護(hù)規(guī)程開展日常供電系統(tǒng)的人工巡檢維護(hù)，利用不斷推陳出新的各類遠(yuǎn)程告警設(shè)備，努力實(shí)現(xiàn)供電中斷的自動(dòng)告警與自動(dòng)推送，進(jìn)一步提升電力中斷響應(yīng)的及時(shí)性，做到電力中斷早發(fā)現(xiàn)、早告警、早處理、早排除。

（2）建立ETC門架應(yīng)急搶修隊(duì)伍。建立“社會(huì)化+機(jī)維部門”雙管模式，集中優(yōu)勢(shì)技術(shù)力量，結(jié)合社會(huì)化搶修搶險(xiǎn)隊(duì)伍，確保在門架供電故障發(fā)生時(shí)，能夠“召之即來，來則能戰(zhàn)，戰(zhàn)則必勝”。

（3）備足門架供電系統(tǒng)應(yīng)急備件。日常維持相應(yīng)規(guī)格的電力電纜、各類空氣開關(guān)、UPS設(shè)備、UPS電池、移動(dòng)發(fā)電機(jī)、小型外接應(yīng)急電源等設(shè)備的庫存，并在使用后及時(shí)進(jìn)行采購補(bǔ)充，進(jìn)一步提升應(yīng)急場(chǎng)景下的供電應(yīng)急保障能力。

2.3? ? 從技術(shù)維護(hù)層面分析

（1）設(shè)立門架ATS應(yīng)急供電裝置。近期福泉公司試點(diǎn)了在門架ETC機(jī)柜內(nèi)UPS輸出與門架設(shè)備之間加裝一個(gè)ATS應(yīng)急接入裝置，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)UPS輸出與外接電源之間的無縫切換，外接電源采用便攜應(yīng)急電源，內(nèi)置電池，電池規(guī)格參照門架鋰電池，至少采用100 Ah電池組，如圖2所示。

當(dāng)機(jī)柜端輸入市電中斷時(shí)，先行使用門架ETC機(jī)柜UPS供電，待技術(shù)人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后可直接接入便攜應(yīng)急電源進(jìn)行供電，后備供電時(shí)間=機(jī)柜UPS供電時(shí)間+便攜應(yīng)急電源供電時(shí)間。當(dāng)故障無法及時(shí)排查時(shí)，可以連續(xù)更換后備便攜應(yīng)急電源，部分夜間發(fā)生的供電故障可以等到第二天早上進(jìn)行排查，兼顧了保障ETC門架各設(shè)備供電與人員安全的問題。

（2）探討設(shè)立門架市電斷電無線告警的可行性，即對(duì)轄區(qū)內(nèi)門架配電柜安裝斷電報(bào)警器，確保門架機(jī)柜市電斷電時(shí)能夠第一時(shí)間向云平臺(tái)通知斷電報(bào)警信息，通過綁定手機(jī)接收斷電、來電提醒，ETC門架應(yīng)急保障小組能夠?qū)?bào)警位置進(jìn)行針對(duì)性巡查，保障門架用電安全。

3? ? 落實(shí)門架供電系統(tǒng)日常養(yǎng)護(hù)制度及應(yīng)急預(yù)案

門架供電保障部門應(yīng)該按照從嚴(yán)、從細(xì)、從實(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，做到設(shè)備到人、線路到人、安全到人。及時(shí)通過省級(jí)ETC門架數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)檢查門架市電、UPS設(shè)備輸入/輸出狀態(tài)，并形成信息中心、機(jī)維中心、機(jī)電維護(hù)站三級(jí)全天候供電系統(tǒng)巡檢模式，建立供電設(shè)備和供電線路惡劣天氣前期巡檢、中期保障、后期維護(hù)的管理機(jī)制;按規(guī)范開展門架供電系統(tǒng)的日、月、季、年巡檢維護(hù)，出臺(tái)門架供電系統(tǒng)保障應(yīng)急預(yù)案，全面落實(shí)門架供電系統(tǒng)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和突發(fā)故障的及時(shí)修復(fù)。

3.1? ? 按日、月、季、年開展門架供電系統(tǒng)巡檢及維護(hù)

每天通過查詢ETC門架運(yùn)行監(jiān)測(cè)軟件系統(tǒng)，確認(rèn)ETC門架機(jī)柜供電穩(wěn)定、正常;確認(rèn)供電來源、電池容量等參數(shù)數(shù)據(jù)上傳和顯示正常。

每月檢查供電設(shè)備內(nèi)部元器件上有無明顯灰塵、織網(wǎng)等積落物;檢查元器件及其線路的顏色、形狀、聲音等，要求無異常顏色、異常形狀變化，無異聲、異味;檢查供電接頭連接是否牢固，有無溶解、熔解、銹蝕等現(xiàn)象;各供電設(shè)備指示燈應(yīng)表示正確、亮度適當(dāng)、易于辨別、互不竄光;排風(fēng)、散熱部件應(yīng)工作正常[1]。

每季度現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)UPS不間斷電源切換是否正常，并通過ETC門架運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)查詢UPS不間斷電源切換期間參數(shù)數(shù)據(jù)上傳反饋的準(zhǔn)確性。

每年現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)配電房端和ETC門架機(jī)柜端供電端子，確認(rèn)輸入電壓范圍：AC220 V±20%，輸出電壓范圍：AC220 V±5%;現(xiàn)場(chǎng)觀察和測(cè)試防雷浪涌保護(hù)器運(yùn)行狀態(tài)，確認(rèn)是否存在故障、被擊穿等情況。

3.2? ? 強(qiáng)化門架供電系統(tǒng)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

一是現(xiàn)場(chǎng)開展UPS不間斷電源蓄電池充放電測(cè)試，確保UPS不間斷電源電池供電時(shí)長不少于4 h，并在相關(guān)巡檢記錄中做好記錄填寫。

二是開展人井及管道設(shè)施檢查，現(xiàn)場(chǎng)檢查人井及進(jìn)出線口防鼠、防蟲等設(shè)施是否完好，及時(shí)補(bǔ)充、完善受損的防護(hù)措施，最大限度確保供電線路的物理安全。

三是每年或在臺(tái)風(fēng)雷雨天氣過后組織技術(shù)人員開展接地阻值的專項(xiàng)測(cè)試，文獻(xiàn)[2]指出，應(yīng)確保門架設(shè)備的安全接地電阻≤1 Ω。

四是開展供電設(shè)備的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工作，結(jié)合設(shè)備使用情況及設(shè)備壽命及時(shí)更換供電設(shè)備易損部件，按操作規(guī)程更換新部件并進(jìn)行變更調(diào)試，將變更和調(diào)試結(jié)果記錄在設(shè)備記錄本和其他相關(guān)資料中，如部分防雷器在雷暴天氣后容易失效，需要及時(shí)安排更換以實(shí)現(xiàn)防雷保護(hù)。

3.3? ? 門架系統(tǒng)突發(fā)事件應(yīng)急處置

當(dāng)ETC門架供電電纜遭到不可抗力的破壞，引發(fā)ETC門架市電供電中斷時(shí)，建議采取如下應(yīng)急處置措施。

一是組織技術(shù)力量在現(xiàn)場(chǎng)查找判斷故障位置和故障原因，預(yù)判影響程度。

二是本著“先恢復(fù)基本功能，再修復(fù)全面功能”的原則開展搶修工作[3]，協(xié)調(diào)供電電纜的采購、供應(yīng)、運(yùn)輸及安裝調(diào)試等相關(guān)事宜，并預(yù)估修復(fù)時(shí)間，對(duì)于無法在4 h內(nèi)完成修復(fù)的故障，應(yīng)及時(shí)協(xié)調(diào)應(yīng)急供電設(shè)施（如應(yīng)急接入電源等）至現(xiàn)場(chǎng)，做好應(yīng)急供電接入。

三是在完成修復(fù)工作、確認(rèn)功能恢復(fù)后，做好相關(guān)內(nèi)業(yè)資料的整理和歸檔，實(shí)現(xiàn)檢修流程的完全閉合。

4? ? 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及高速公路通行車流量的不斷增長，車輛對(duì)高速公路的要求日趨嚴(yán)格，只有保障ETC門架系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性，才能使不停車收費(fèi)系統(tǒng)業(yè)務(wù)持續(xù)在線，從而為高速通行車輛提供更為完善的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)車與路的完美融合。

因此，應(yīng)結(jié)合日常運(yùn)營維護(hù)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)的各類疑點(diǎn)、難點(diǎn)，保障ETC門架系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性，持續(xù)落實(shí)門架供電系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、巡查與預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，組織優(yōu)勢(shì)力量應(yīng)對(duì)突發(fā)供電系統(tǒng)故障，未雨綢繆、多措并舉、“軟硬”兼施，全力保障ETC門架供電系統(tǒng)運(yùn)行正常，確保收費(fèi)工作順利進(jìn)行。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 廖宏斌，占祖德.高速公路電源技術(shù)方案探討[J].中國交通信息化，2017（1）：120-122.

[2] 莫麗娜.青海地區(qū)高速公路電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究[D].重慶：重慶交通大學(xué)，2016.

[3] 程勇.5G網(wǎng)絡(luò)高可靠市電保障方案的探索[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2020，38（1）：223.

收稿日期：2021-11-19

作者簡介：沈炳孟（1986—），男，福建人，機(jī)電工程師，研究方向：機(jī)電設(shè)備運(yùn)維。