廣西高速公路省界收費(fèi)站工程ETC門(mén)架系統(tǒng)建設(shè)及維護(hù)措施

丘福興

（南寧高速公路運(yùn)營(yíng)有限公司，廣西 南寧 530000）

1 工程概況

以廣西壯族自治區(qū)撤銷(xiāo)高速公路省界收費(fèi)站項(xiàng)目為例，對(duì)ETC 門(mén)架系統(tǒng)建設(shè)及維護(hù)措施進(jìn)行分析。該系統(tǒng)共計(jì)將安設(shè)9 個(gè)省界虛擬站，其中包含7 個(gè)運(yùn)營(yíng)路段站以及2 個(gè)項(xiàng)目路段站。在這9 個(gè)省界虛擬站中，將安設(shè)274 套ETC 門(mén)架系統(tǒng)，其中運(yùn)營(yíng)路段站將安設(shè)194套，剩余80 套則安設(shè)在項(xiàng)目路段中。經(jīng)計(jì)算，本項(xiàng)目共計(jì)需要改造204個(gè)收費(fèi)站、842條車(chē)道。

2 省界/路段ETC門(mén)架系統(tǒng)建設(shè)

2.1 系統(tǒng)布局及構(gòu)成

（1）整個(gè)ETC 門(mén)架系統(tǒng)包含上、下行兩部分。若ETC門(mén)架系統(tǒng)安設(shè)在省界，此時(shí)兩個(gè)方向要各自配備兩個(gè)門(mén)架。所有的門(mén)架提前準(zhǔn)備好備用設(shè)備，一旦主設(shè)備在工作中出現(xiàn)異常，則進(jìn)行替換。在正常運(yùn)行過(guò)程中，同向的兩個(gè)門(mén)架同時(shí)啟動(dòng)工作，這樣做的目的是當(dāng)一個(gè)門(mén)架出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)門(mén)架可以代替完成全部收費(fèi)工作。為了防止兩個(gè)門(mén)架之間存在信號(hào)干擾等問(wèn)題，同向的兩個(gè)門(mén)架之間必須間隔0.5km 以上。若同向路口不需要安設(shè)兩個(gè)門(mén)架，也可以根據(jù)實(shí)際情況只安設(shè)其中一個(gè)，提前配備好關(guān)鍵冗余設(shè)備。

（2）所有非省界路段的ETC 門(mén)架系統(tǒng)，上、下兩個(gè)方向單獨(dú)設(shè)置門(mén)架。與省界路段ETC 門(mén)架系統(tǒng)一致，所有的門(mén)架系統(tǒng)提前安設(shè)REU、車(chē)牌圖像識(shí)別設(shè)施等關(guān)鍵設(shè)置，以便主設(shè)備無(wú)法正常工作時(shí)，備用設(shè)備能夠代替工作，保證收費(fèi)工作的正常開(kāi)展。

（3）ETC 門(mén)架系統(tǒng)中主要包含以下設(shè)施：門(mén)架基礎(chǔ)、RSU、車(chē)道控制器、高清攝像頭、補(bǔ)光燈、供電設(shè)施、通信設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)施、交安標(biāo)志標(biāo)線設(shè)施以及防雷接地設(shè)施等。

2.2 ETC門(mén)架基礎(chǔ)制作

（1）門(mén)架基礎(chǔ)是由鋼筋混凝土制成而成，原材料為C25混凝土，強(qiáng)度滿(mǎn)足ETC門(mén)架的受力標(biāo)準(zhǔn)。

（2）對(duì)所有金屬構(gòu)件提前進(jìn)行熱鍍鋅處理，必須確保所有金屬構(gòu)件都滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）開(kāi)挖時(shí)，可適當(dāng)借助機(jī)械設(shè)備輔助施工。必須嚴(yán)格挑選建筑材料，確保砂、水泥、鋼筋等原材料都滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。施工前合理放置所用材料，并標(biāo)記其規(guī)格、產(chǎn)地以及用途等內(nèi)容。

（4）澆筑前，再次排查所有的設(shè)備、原材料是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，確保無(wú)誤后正式開(kāi)始澆筑。所有操作必須嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)有序開(kāi)展，保證最終澆筑效果滿(mǎn)足要求。

（5）澆筑工作結(jié)束之后灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)結(jié)束前不能使其暴露于陽(yáng)光下?；炷琉B(yǎng)護(hù)時(shí)間必須達(dá)到28d，若情況特殊可適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

2.3 ETC門(mén)架安裝

2.3.1 安裝要求

（1）項(xiàng)目設(shè)計(jì)使用板梁式或桁架結(jié)構(gòu)的ETC 門(mén)架，安裝前進(jìn)行熱鍍鋅處理，門(mén)架結(jié)構(gòu)主要包含兩個(gè)立柱和一個(gè)橫梁。結(jié)構(gòu)的鍍鋅量必須大于600g/m2。

（2）為了維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，確保其強(qiáng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，所有的構(gòu)件應(yīng)交叉連接在一起。在ETC 門(mén)架的路側(cè)方向提前安設(shè)便于施工人員攀爬的安全梯，門(mén)架背后安設(shè)維修走道以便后續(xù)維修等工作的開(kāi)展。

（3）設(shè)計(jì)規(guī)定最終ETC 門(mén)架支架的垂直度誤差上限控制在3%以?xún)?nèi)，兩支柱基礎(chǔ)中心線不重合度誤差上限為5%，橫梁水平誤差上限控制在2%以?xún)?nèi)。

2.3.2 安裝工藝

（1）施工準(zhǔn)備?？紤]到ETC 門(mén)架吊裝工序復(fù)雜，涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，因此施工前制定詳細(xì)的施工方案，并仔細(xì)檢查所有施工設(shè)備的性能；要求所有參與施工的工作人員嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、流程開(kāi)展施工。同時(shí)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)派遣專(zhuān)業(yè)人員復(fù)核所有地腳位置、螺桿間隔、螺桿角度等參數(shù)指標(biāo)是否完全符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。此外，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)主動(dòng)與交警、路政等相關(guān)部門(mén)協(xié)商，提前做好交通的分流工作等。

（2）準(zhǔn)備工作全部完成后開(kāi)始門(mén)架立柱的吊裝與調(diào)整。吊裝作業(yè)必須按以下流程進(jìn)行：先安裝兩側(cè)的立柱，然后吊裝桁架。吊裝時(shí)，可以先把鋼絲繩固定在立柱頭部，再將白棕繩綁在兩端，安排專(zhuān)業(yè)人員看管。起吊前再次檢查所有工具、聯(lián)結(jié)點(diǎn)、門(mén)架等是否都在指定位置，若出現(xiàn)偏移則及時(shí)調(diào)整。待柱頭與地面距離0.5～1m 時(shí)，再次檢查各個(gè)部位是否仍在指定位置，若出現(xiàn)偏移應(yīng)再次調(diào)整。整個(gè)施工過(guò)程中，施工人員可借助線墜觀察其垂直度，保證架身完全垂直、平穩(wěn)。

（3）固定架體。架體安裝完之后固定其位置，這一工序可以使用螺絲完成。先將螺絲對(duì)角交替擰緊，安裝至架體前校對(duì)其垂直度。螺絲全部安裝完成后嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)把架體、地腳等部位的金屬全部焊牢[1-2]。此外，若門(mén)架系統(tǒng)安設(shè)在斜坡或土質(zhì)較松軟的區(qū)域，則需在周邊安放擋土設(shè)備。

（4）吊裝桁架。施工人員可以在門(mén)架中心兩端綁扎鋼絲繩，頂點(diǎn)位置綁扎長(zhǎng)白棕繩，分別交由4組工作人員管理。開(kāi)始吊裝時(shí)，選派專(zhuān)門(mén)的工作人員全程監(jiān)督、協(xié)調(diào)，保證施工安全。待桁架被吊起之后，4 組工作人員同時(shí)操作，使定位孔與立柱定位孔吻合，可通過(guò)焊接的方式固定桁架與立柱。

2.4 ETC門(mén)架系統(tǒng)設(shè)備安裝

2.4.1 車(chē)道控制器

施工人員提前把車(chē)道控制器擺放在相應(yīng)位置并固定；組裝好車(chē)道控制器的所有零部件，并用纜線按標(biāo)準(zhǔn)連接；施工人員提前把所有纜線有序擺放在控制機(jī)機(jī)箱中，并根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的提示接線；上述工序完成后安裝顯示器、IO控制板等，并將其連接至對(duì)應(yīng)的電源線和信號(hào)線；綁扎整理所有的電源線，并通過(guò)懸掛標(biāo)牌的方式標(biāo)記；啟動(dòng)機(jī)器開(kāi)始測(cè)試，完成調(diào)試和設(shè)置工作。

2.4.2 CCTV設(shè)備安裝

（1）依次開(kāi)啟每一個(gè)攝像機(jī)進(jìn)行調(diào)試與監(jiān)測(cè)，確保所有的攝像機(jī)都能夠正常工作方可開(kāi)始安裝。若攝像機(jī)安裝在室外，應(yīng)單獨(dú)加防護(hù)罩，避免攝像機(jī)淋水或沾染灰塵。防護(hù)罩全部裝好后，施工人員檢查攝像機(jī)是否安裝牢固、防護(hù)罩雨刷能否正常工作?？紤]到攝像機(jī)需要在夜間使用，因此必須確保照明充足，必要時(shí)可配備自動(dòng)光圈鏡頭。所有自攝像機(jī)中引出的電纜應(yīng)留出1m 的余量，便于攝像機(jī)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。固定攝像機(jī)中所有的電纜和電源線。開(kāi)始安裝前，對(duì)所有攝像機(jī)加電監(jiān)測(cè)，確保所有的攝像機(jī)無(wú)故障。

（2）安裝立柱時(shí)，借助水平尺測(cè)量其水平度、垂直度。嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)將攝像機(jī)固定在底座、立柱等指定位置。攝像機(jī)應(yīng)安設(shè)在監(jiān)視目標(biāo)周邊，避免其受到損傷。

3 運(yùn)行維護(hù)管理

3.1 日常巡檢

為了避免ETC 門(mén)架系統(tǒng)存在安全隱患，管理部門(mén)必須嚴(yán)格依照巡檢標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高速公路ETC 門(mén)架開(kāi)展日常性和周期性巡檢工作，并如實(shí)做好巡檢記錄。管理人員可以通過(guò)日常巡檢及時(shí)了解ETC 門(mén)架系統(tǒng)的工作情況、供電狀況以及是否存在故障等；通過(guò)周期性巡檢，可以定期開(kāi)展觀察、檢查、測(cè)試等工作，及時(shí)排查出ETC門(mén)架系統(tǒng)是否存在安全隱患，確保其處于正常的工作狀態(tài)。

日常巡檢內(nèi)容主要包含對(duì)ETC 門(mén)架運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、門(mén)架數(shù)據(jù)查詢(xún)監(jiān)測(cè)設(shè)施以及服務(wù)器輔助頁(yè)面等的檢測(cè)。

3.1.1 ETC門(mén)架運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

為了確保各個(gè)機(jī)電維護(hù)站能夠正常開(kāi)展日常巡檢工作，降低日常巡檢的難度，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，直接對(duì)轄區(qū)范圍內(nèi)所有ETC 門(mén)架集中管理。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)為B/S 模式，包含設(shè)備狀態(tài)顯示、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、告警查詢(xún)等多種功能。因此，管理者可直接通過(guò)該系統(tǒng)了解門(mén)架的真實(shí)運(yùn)行情況，以便第一時(shí)間排查出故障隱患所在。

ETC 門(mén)架監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包含以下幾大功能： ①直接了解所有門(mén)架系統(tǒng)的真實(shí)運(yùn)行情況，排查其是否出現(xiàn)安全隱患、通信是否正常；②監(jiān)測(cè)機(jī)柜溫濕度、門(mén)磁、市電、蓄電池等的真實(shí)運(yùn)行情況；③記錄先前故障隱患出現(xiàn)的時(shí)間，查看歷史告警。

對(duì)于門(mén)架系統(tǒng)而言，天線交易成功率與抓拍成功率都是判斷門(mén)架系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)的重要指標(biāo)，對(duì)于門(mén)架系統(tǒng)維持正常工作有著重要的幫助。管理人員可以通過(guò)直接調(diào)取系統(tǒng)輔助工具了解門(mén)架系統(tǒng)的“兩率”（天線捕獲率和抓拍識(shí)別率）及過(guò)車(chē)記錄。若系統(tǒng)顯示“兩率”過(guò)低，則可以利用相關(guān)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)工具來(lái)排查設(shè)備故障。

3.1.2 服務(wù)器輔助頁(yè)面

可以直接通過(guò)瀏覽器登錄服務(wù)器輔助頁(yè)面，查閱相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、運(yùn)行日志等信息。

門(mén)架數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊的作用是審查門(mén)架交易、心跳數(shù)據(jù)等信息是否完全上傳至服務(wù)器，避免出現(xiàn)上傳失敗的問(wèn)題。

前端工控機(jī)日志模塊的功能主要是審查前端工控機(jī)的心跳狀況，例如，設(shè)施北斗授時(shí)狀態(tài)、計(jì)算模塊版本、軟件版本號(hào)等。管理人員可通過(guò)服務(wù)器查閱RSU系統(tǒng)心跳信息狀況，特別是各個(gè)RSU 的連接情況、溫度等內(nèi)容。

車(chē)牌識(shí)別設(shè)備日志模塊：通過(guò)該模塊可以查看設(shè)備的跳動(dòng)情況，特別是每臺(tái)設(shè)備的識(shí)別流水量、成功率等內(nèi)容。

3.1.3 門(mén)架數(shù)據(jù)查詢(xún)監(jiān)測(cè)工具

管理人員可以將門(mén)架數(shù)據(jù)查詢(xún)監(jiān)測(cè)工具與數(shù)據(jù)庫(kù)連接起來(lái)，這樣便能直接查詢(xún)到系統(tǒng)內(nèi)所有RSU 天線、車(chē)牌識(shí)別設(shè)備是否在線。此外，該系統(tǒng)具備匯總信息的功能，能夠幫助使用者隨時(shí)了解天線、車(chē)牌識(shí)別設(shè)備的具體交易數(shù)目，維持門(mén)架運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常工作。利用門(mén)架數(shù)據(jù)查詢(xún)監(jiān)測(cè)工具能夠準(zhǔn)確了解所有設(shè)備的真實(shí)通信狀態(tài)，以便第一時(shí)間找出故障所在，及時(shí)處理[3]。

3.2 故障維修

目前大多數(shù)收費(fèi)站出口的ETC 車(chē)道都已經(jīng)取消了扣款的功能，ETC門(mén)架能否正常運(yùn)行在很大程度上關(guān)系到通信費(fèi)能否正常收取。一旦ETC 門(mén)架系統(tǒng)出現(xiàn)故障，維修人員必須及時(shí)到場(chǎng)維修。通常，若故障不影響ETC門(mén)架系統(tǒng)的正常工作，維修人員只要在24h內(nèi)完成修復(fù)就算工作完成；但若是ETC 門(mén)架系統(tǒng)故障直接影響到了收費(fèi)工作，則必須在4h 內(nèi)完成修復(fù)，保障其能夠維持基本的運(yùn)行。

3.2.1 備件儲(chǔ)備

一旦ETC 門(mén)架設(shè)施存在故障，技術(shù)員可以通過(guò)服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)。若通過(guò)遠(yuǎn)程維護(hù)不能完成維修工作，則應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)維修。對(duì)于系統(tǒng)中的門(mén)架前端設(shè)備，尤其是工控機(jī)、RSU天線、車(chē)牌識(shí)別設(shè)備等沒(méi)有提前備份的設(shè)備設(shè)施，維修站應(yīng)提前儲(chǔ)存一定的備件。而對(duì)于服務(wù)器、交換機(jī)之類(lèi)的門(mén)架后端設(shè)備，考慮到設(shè)備的成本較高，機(jī)電維護(hù)中心可以提前統(tǒng)一采購(gòu)好相應(yīng)的零部件。表1詳細(xì)列舉了項(xiàng)目所需的ETC 門(mén)架系統(tǒng)備品備件儲(chǔ)備需求。

表1 ETC門(mén)架系統(tǒng)備品備件儲(chǔ)備比例

3.2.2 應(yīng)急搶修

若ETC 門(mén)架系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中突然出現(xiàn)供電被切斷、通信光纜被切斷或因自然災(zāi)害突發(fā)引起的系統(tǒng)故障，嚴(yán)重影響門(mén)架系統(tǒng)的正常工作，且無(wú)法在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成修復(fù)，則屬于重大故障。當(dāng)重大故障發(fā)生時(shí)，維修人員按照先修保障設(shè)備，待門(mén)架能夠維持正常工作后，再進(jìn)行徹底修復(fù)。一旦出現(xiàn)重大故障，應(yīng)組建應(yīng)急搶修隊(duì)，第一時(shí)間采取搶修措施，保障門(mén)架系統(tǒng)的正常工作。

通常，ETC 門(mén)架設(shè)備電源供電由以下4 類(lèi)組成，即：變電站市電供電、配電房柴油發(fā)電機(jī)供電、移動(dòng)小型汽油發(fā)電機(jī)應(yīng)急供電以及一體化機(jī)柜UPS 應(yīng)急供電。當(dāng)變電站市電供電出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，系統(tǒng)會(huì)第一時(shí)間啟動(dòng)UPS應(yīng)急供電。為了保證系統(tǒng)的正常工作，UPS應(yīng)急電源主運(yùn)用48V/100AH 鋰電池組，能夠維持門(mén)架系統(tǒng)10h 左右的工作，以便在維修人員進(jìn)行維修的同時(shí)，門(mén)架系統(tǒng)還能夠維持正常工作?？紤]到ETC 門(mén)架的電力主要來(lái)源于周邊的收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)、隧道變電所，因此，故障發(fā)生時(shí)，可以臨時(shí)借助站級(jí)柴油發(fā)電機(jī)持續(xù)供電，隨后依次排查供電線路、變壓器、抽屜柜等。若門(mén)架供電電纜突然出現(xiàn)故障，且短時(shí)間內(nèi)無(wú)法查明故障原因，維修人員可以自帶小型汽油發(fā)電機(jī)，短暫維持供電，避免耽誤ETC門(mén)架的收費(fèi)工作。

ETC門(mén)架通信需要建立在環(huán)網(wǎng)保護(hù)體系之中，即直接將主干光纜T接部分纖芯與光纜構(gòu)成環(huán)網(wǎng)。若門(mén)架系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，單向線路突然出現(xiàn)故障，通信電路會(huì)自動(dòng)進(jìn)行倒換，此時(shí)不會(huì)干擾數(shù)據(jù)傳輸；但若兩個(gè)方向的線路同時(shí)中斷，則必須第一時(shí)間進(jìn)行搶修。

4 結(jié)語(yǔ)

ETC門(mén)架系統(tǒng)內(nèi)部非常復(fù)雜，其硬件、軟件系統(tǒng)都與普通收費(fèi)車(chē)道所使用的系統(tǒng)完全不同，這也使得門(mén)架系統(tǒng)日常維護(hù)管理難度大幅提升。隨著收費(fèi)體制的改革，ETC門(mén)架系統(tǒng)逐漸承擔(dān)了絕大多數(shù)的高速路口收費(fèi)工作，以前的維護(hù)管理機(jī)制不能很好地支撐高速公路的正常運(yùn)行，因此機(jī)電管理部門(mén)必須提前制定好應(yīng)急預(yù)案，健全ETC 門(mén)架管理制度，定期開(kāi)展技術(shù)培訓(xùn)，保障高速公路的運(yùn)營(yíng)和服務(wù)水平。