淺析智慧高速公路機電系統(tǒng)預(yù)防性維護(hù)體系

章志韜 祁媛 董虞超 陳楓

摘要 文章分析目前高速公路機電系統(tǒng)維護(hù)體系中存在的缺陷，如響應(yīng)性的維護(hù)維修方式，過度依賴人工診斷，缺乏科學(xué)性的數(shù)據(jù)分析支持，同類型故障重復(fù)發(fā)生等。結(jié)合“智慧高速”的發(fā)展與高速公路投資、建設(shè)、運營企業(yè)的實際情況分析展望智慧高速公路機電系統(tǒng)預(yù)防性維護(hù)體系的發(fā)展趨勢，提出“維修于故障發(fā)生前”的最終目標(biāo)以及重點研究方向及內(nèi)容。最后介紹葛洲壩集團交通投資有限公司在智慧高速公路機電系統(tǒng)預(yù)防性維護(hù)體系中的科研經(jīng)驗和成果。

關(guān)鍵詞 智慧高速;機電系統(tǒng);預(yù)防性;維護(hù)維修

中圖分類號 U418.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）02-0012-04

0 引言

交通運輸部在《交通運輸信息化“十三五”發(fā)展規(guī)劃》中提出信息化是實現(xiàn)智慧交通的重要載體和手段，智慧交通是交通運輸信息化發(fā)展的方向和目標(biāo)。推進(jìn)智慧高速示范應(yīng)用，要求選取重點區(qū)域公路項目或路段，加強路網(wǎng)運行的全面感知能力，提升基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、管理智慧化水平。

目前，全國高速公路已完成取消省界收費站ETC改造工程項目，改造人工車道，新建ETC門架，推進(jìn)全國高速公路實現(xiàn)電子不停車收費進(jìn)程，消除車輛跨省擁堵情況，改善人民群眾出行體驗。隨著高速公路運營管理模式朝著智慧高速發(fā)展，各類型機電設(shè)施設(shè)備逐步替代部分人工工作，成為高速公路運營管理的重要組成部分。因此維持機電設(shè)施設(shè)備平穩(wěn)、正常運行是高速公路運營管理的基礎(chǔ)保障。

現(xiàn)階段絕大多數(shù)機電設(shè)施設(shè)備維護(hù)維修停留在故障發(fā)生、人工診斷、故障修復(fù)這一響應(yīng)性機電維護(hù)體系中。機電設(shè)施設(shè)備同類型故障的重復(fù)發(fā)生、管理人員響應(yīng)不及時以及故障的診斷修復(fù)往往極大地延長了高速公路運營管理工作的停滯時間。

因此從根源消除設(shè)施設(shè)備故障的原因，提前主動預(yù)防故障發(fā)生的機電系統(tǒng)預(yù)防性維護(hù)勢必逐步替代傳統(tǒng)被動的響應(yīng)性維護(hù)方式，成為高速公路機電系統(tǒng)維護(hù)主體。

1 發(fā)展思路

“智慧高速”是利用現(xiàn)代信息技術(shù)，實現(xiàn)對高速公路透徹全面、實時的智能感知和趨勢預(yù)測，不斷提升高速公路運營管理規(guī)范度、便利度與安全度的發(fā)展目標(biāo)。高速公路從事企業(yè)本著服務(wù)大眾，安全保暢的職責(zé)，為強化企業(yè)競爭力，推進(jìn)科技創(chuàng)新發(fā)展，節(jié)約資源、降本增效，勢必從投資、建設(shè)、運營等方面不斷加強高速公路自動化、智能化建設(shè)，推進(jìn)“智慧高速”發(fā)展。機電系統(tǒng)作為高速公路穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)，“智慧高速”發(fā)展方向就是智慧高速機電系統(tǒng)預(yù)防性維護(hù)體系的發(fā)展方向。為推進(jìn)高速公路機電系統(tǒng)預(yù)防性維護(hù)體系構(gòu)建，實現(xiàn)“維修于故障發(fā)生前”的最終目標(biāo)，需要不斷完善數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)和響應(yīng)流程，加強科技創(chuàng)新，完善維護(hù)維修制度[1]。

2 重點內(nèi)容

2.1 數(shù)據(jù)挖掘，決策支持

通過日常維護(hù)維修記錄、經(jīng)驗積累、信息化數(shù)據(jù)統(tǒng)計、信息共享等方式掌握本高速路段機電設(shè)備運行情況及常見故障，學(xué)習(xí)了解其他高速路段故障情況及處理方法，擴展機電系統(tǒng)維護(hù)維修知識面。分析故障設(shè)備類型、發(fā)生時間、故障地點、故障原因，實現(xiàn)機電系統(tǒng)設(shè)施設(shè)備故障分級、分類、分段的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，為管理者推進(jìn)預(yù)防性維護(hù)體系開展提供決策依據(jù)。

為實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計與共享，應(yīng)由各省交通主管部門牽頭，督促各高速公路運營企業(yè)聯(lián)合搭建專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、集約化的機電系統(tǒng)維護(hù)數(shù)據(jù)共享平臺（如圖1所示），為各高速公路運營企業(yè)提供機電系統(tǒng)維護(hù)學(xué)習(xí)與經(jīng)驗分享途徑，實現(xiàn)機電系統(tǒng)維護(hù)數(shù)據(jù)的透明化、可視化，為投資、建設(shè)、運營“智慧高速”提供寶貴決策依據(jù)，營造相互學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步的發(fā)展氛圍，促進(jìn)高速公路機電系統(tǒng)預(yù)防性維護(hù)體系構(gòu)建。

2.2 提前預(yù)警，主動響應(yīng)

通過機電設(shè)備智能感知系統(tǒng)（如圖2所示）探知設(shè)備運行環(huán)境變化、氣候變化、狀態(tài)變化等，及時根據(jù)變化情況發(fā)出預(yù)警信息，以便高速公路機電維護(hù)人員對設(shè)施設(shè)備采取相應(yīng)維護(hù)措施，減少突發(fā)故障帶來的影響與設(shè)施設(shè)備故障發(fā)生率。如實時調(diào)控機房機電設(shè)備運行環(huán)境溫度于0～28 ℃之間，避免機電設(shè)備過熱停運;冬季加強機房防鼠措施，避免光電纜線路受損;設(shè)備運行狀態(tài)出現(xiàn)異常變化，及時排查變化原因，消除機電設(shè)施設(shè)備故障苗頭[2]。

各高速公路通過安裝視頻監(jiān)控攝像機、氣象環(huán)境監(jiān)測設(shè)備、網(wǎng)元監(jiān)測軟件、電力監(jiān)測傳感器等實現(xiàn)對機電監(jiān)控、通信、收費、供配電及照明系統(tǒng)設(shè)備的實時監(jiān)控，確保機電系統(tǒng)設(shè)備運行環(huán)境正常、運行狀態(tài)良好、網(wǎng)絡(luò)安全正常。根據(jù)高速路段實際情況設(shè)置各監(jiān)測項目預(yù)警閾值，當(dāng)監(jiān)測項目參數(shù)達(dá)到閾值時，設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警信息，管理者響應(yīng)預(yù)警，并采取相應(yīng)維護(hù)、維修措施。實現(xiàn)設(shè)施設(shè)備故障提前預(yù)警，管理人員主動響應(yīng)，維修于故障發(fā)生前，保障高速公路機電系統(tǒng)設(shè)施設(shè)備穩(wěn)定運行的目的。

2.3 實踐應(yīng)用，科技創(chuàng)新

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力。要想不斷完善并實現(xiàn)高速公路機電系統(tǒng)預(yù)防性維護(hù)體系同樣離不開各類型高科技設(shè)施設(shè)備的輔助。高速公路管理企業(yè)應(yīng)緊跟科學(xué)發(fā)展的步伐，根據(jù)路段情況有效利用現(xiàn)有先進(jìn)技術(shù)及設(shè)施設(shè)備，實現(xiàn)對高速公路機電系統(tǒng)的實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、提前預(yù)警;各高速運營公司應(yīng)通過日常機電維護(hù)維修實踐經(jīng)驗，深入探究機電設(shè)備運行原理及維護(hù)維修過程，利用科學(xué)技術(shù)，自主創(chuàng)新，研發(fā)新型機電設(shè)施設(shè)備及維護(hù)方法，減少甚至消除故障發(fā)生，降低維護(hù)、維修難度。

2.4 完善制度，提升管理

制度是令行禁止，有目的性地規(guī)范或影響人們的行為，維持某種活動不受外界干擾的根本保障?？茖W(xué)的高速公路機電系統(tǒng)管理制度，能夠有效提升機電設(shè)備維護(hù)維修效率。高速公路企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身實際情況制定機電系統(tǒng)管理、維護(hù)、操作等相關(guān)制度，提出重點注意事項，規(guī)范管理流程。

公路運營公司根據(jù)國家及各省規(guī)章制度對機電設(shè)備管理、維護(hù)、操作等人員進(jìn)行機電培訓(xùn)，促進(jìn)機電設(shè)施設(shè)備相關(guān)知識學(xué)習(xí)，拓展機電維護(hù)技能，提升高速公路機電管理能力，加強技能型、創(chuàng)新型機電團隊建設(shè)，加快推進(jìn)高速公路機電系統(tǒng)預(yù)防性維護(hù)體系構(gòu)建。

3 實踐應(yīng)用

葛洲壩集團交通投資有限公司，是中國能建葛洲壩集團全資子公司，主營業(yè)務(wù)包括國內(nèi)高速公路及其他收費公路、停車場等交通基礎(chǔ)設(shè)施的投融資、建設(shè)、運營和資本運作，城市軌道交通工程投融資、建設(shè)，高速公路委托運營業(yè)務(wù);國內(nèi)高速公路能源、商超、物流、旅游、廣告等路衍經(jīng)濟業(yè)務(wù)。截至2021年10月，交投公司投資建設(shè)高速公路合計27條，總里程超過2 800 km，總投資額超過3 700億元。

近年來，葛洲壩集團交通投資有限公司為建設(shè)行業(yè)領(lǐng)先的交通基礎(chǔ)設(shè)施投資建設(shè)運營公司，建設(shè)以穩(wěn)定的通信網(wǎng)、集成高效的數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)和高科技機電設(shè)施設(shè)備為核心，以智能感知、趨勢預(yù)測、資源共享為應(yīng)用重點的高速公路系統(tǒng)工程，樹立“葛洲壩交投”知名品牌，積極發(fā)展高速公路智慧化建設(shè)，其中在智慧高速公路機電系統(tǒng)預(yù)防性維護(hù)體系中有所突破。

3.1 ETC門架一體化智能機柜

ETC一體化智能機柜（如圖3所示），是由柜體、智能恒溫空調(diào)、雙重切換電源、動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等配套設(shè)備組成，相較于傳統(tǒng)機柜，其具有更節(jié)能、更環(huán)保、更智能、更安全的特點。由于ETC門架機柜往往建設(shè)于ETC門架附近，維護(hù)、維修難度大，因此該設(shè)備能夠在線實時監(jiān)測及智能分析，能夠及時對異常環(huán)境和設(shè)備故障進(jìn)行報警提示;雙重切換電源能夠保障電源主電源故障時自動切換，提供電力，避免機柜設(shè)備停止運行。極大程度上降低機電維護(hù)人員維護(hù)難度，減少維護(hù)成本。

3.2 混合車道一體化欄桿機

混合車道一體化欄桿機（如圖4所示），是將高清車道攝像機、車牌識別、通行信號燈、費額顯示器、黃色閃光報警燈、智能信息發(fā)布屏、車檢器、欄桿機等多種輔助收費業(yè)務(wù)設(shè)施設(shè)備進(jìn)行集成和設(shè)計優(yōu)化而成。設(shè)備集成新一代智能信息發(fā)布屏，能夠通過終端軟件控制發(fā)布文字、圖片、視頻等多媒體內(nèi)容，清晰明了地向司乘提供路況及政策信息。該設(shè)備集成多種機電設(shè)備，減少設(shè)備光電纜鋪設(shè)數(shù)量，減少設(shè)備采購及施工成本，降低設(shè)備線路故障發(fā)生率，便于機電維護(hù)員進(jìn)行日常維護(hù)及故障修復(fù)。

3.3 制度構(gòu)建

為強化機電標(biāo)準(zhǔn)化管理，構(gòu)建機電系統(tǒng)預(yù)防性維護(hù)管理體系，提升運營效率，葛洲壩集團交通投資有限公司制定機電運營管理辦法，并指導(dǎo)各高速公路子公司制定包括機電供配電系統(tǒng)管理、備品備件管理、機電代維管理、機電維護(hù)維修管理、機電專項工程管理、機房管理、機電業(yè)務(wù)考核等細(xì)則。

為加強管理者業(yè)務(wù)能力，葛洲壩集團交通投資有限公司積極組織機電管理人員進(jìn)行機電業(yè)務(wù)培訓(xùn)，并派遣專業(yè)技術(shù)人員參與國家級或省級機電相關(guān)課程學(xué)習(xí)，組織公司運營、機電、工程養(yǎng)護(hù)等中堅力量，合力編寫《高速公路運營管理》（如圖5所示）教材。各高速路段根據(jù)實際情況開展機電維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，編制機電維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化手冊，指導(dǎo)學(xué)習(xí)機電維護(hù)知識，不斷拓展機電管理、維護(hù)人員機電知識，提升專業(yè)技能，創(chuàng)建專業(yè)型、技能型、創(chuàng)新型機電團隊，推進(jìn)智慧高速機電系統(tǒng)預(yù)防性維護(hù)系統(tǒng)建設(shè)。

4 結(jié)語

高速公路機電系統(tǒng)預(yù)防性維護(hù)體系是通過歷史機電設(shè)施設(shè)備維護(hù)數(shù)據(jù)分析，提前掌握故障發(fā)生原因，通過環(huán)境或設(shè)施設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)了解設(shè)備運行狀態(tài)，提前對可能發(fā)生的設(shè)備故障采取措施。以此降低設(shè)備故障發(fā)生率，實現(xiàn)“維修于故障發(fā)生前”的最終目標(biāo)。

如今，自全國完成取消省界收費站ETC改造工程以來，全國高速公路均加快了“智慧高速”建設(shè)進(jìn)程，積極參與打造高速公路網(wǎng)絡(luò)安全、機電系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)測平臺，實現(xiàn)了全省、全國高速公路路網(wǎng)信息共享，為發(fā)展機電系統(tǒng)預(yù)防性維護(hù)體系奠定堅實基礎(chǔ)。

為追求高速公路機電系統(tǒng)維護(hù)的安全與便捷，減少機電設(shè)施設(shè)備故障發(fā)生率，提高故障處理效率，各運營公司勢必不斷提高設(shè)施設(shè)備自動化、智能化建設(shè)。

未來，具有數(shù)據(jù)共享、提前預(yù)警、主動響應(yīng)特點的機電系統(tǒng)預(yù)防性維護(hù)體系將替代傳統(tǒng)響應(yīng)性維護(hù)體系，成為高速公路機電系統(tǒng)維護(hù)主體。

參考文獻(xiàn)

[1]廖光榮，李永紅，陳繼望，等.高速公路運營管理[M].湖北：葛洲壩集團交通投資有限公司，2021：590.

[2]劉伯海.高速公路機電系統(tǒng)預(yù)防性維護(hù)[J].中國交通信息化，2012（12）：36-37.