高速公路机电工程施工原则及系统集成调试技术.pdf

总652期2023年第22期（8月 上）0 引言在我国高速公路工程施工中，机电工程的重要程度不亚于土建工程，其具备完善的检验项目（检验批）、分项工程、分部工程和单位工程分级体系，过程管控的规定亦十分明确。高速公路常见于市政类工程，与传统房建工程不同，高速公路机电工程施工技术和工艺门类较少，多采取“包干”形式分包作业，在技术控制和质量控制方面效果不佳。近年来，我国机电工程技术发展迅速，取得了一些新的进展，其在高速公路建设工程中的应用形势不断变化，应当对应用中存在的问题引起重视，推动高速公路机电工程的持续发展和机电工程的推广与改进1。1 高速公路机电工程施工现状分析机电工程系统是高速公路建设过程中的重要组成部分，其应用不仅可以将高速公路的应用功能发挥到最大，还可以更好地为交通科学的发展作出贡献。但由于市政类工程的施工管理体系限制，施工侧重点多为土建工程，加之高速公路施工环境等影响因素，与传统房建工程相比，高速公路的机电工程施工存在一些管理和技术方面的问题。1）机电工程的验收和检验工作的环境相对较差，主要有以下两类原因：高速公路工期普遍较长，机电工程因金属元件和管线较多，预埋管线和元件虽有成品保护，但长时间受外界环境侵蚀，金属构件连接质量欠佳。高速公路中隐蔽工程较多，隐蔽工程多在地下或高空作业面，验收难度较大，质量管理控制难度较大。2）高速公路施工管理人员的机电工程施工质量管控和施工技术管控意识较弱，机电工程作为专业性较强的工程，施工企业中专业人才数量不多，责任管理人员的机电工程专业知识水平普遍一般2。施工企业内部培训对市政类机电工程培训欠缺，培训内容缺少针对性，机电工程工艺流程和技术的基础知识培训效果不佳，达不到预期目标，高速公路施工管理人员对机电工程新技术的动态和应用掌握不到位。在机电工程优化设计和工艺优化工作中，沿用传统土建工程优化思路，未能从机电工程施工工艺的角度合理考虑，易造成不必要的损失。2 高速公路机电工程施工原则2.1 基础性原则为控制机电工程设备的定位误差，施工单位必须做好永久观测点保护工作，并对观测点做定期复测工作，复测记录完整真实；合理布置管道，施工开始前应用BIM技术完成管线的排布工作，设备装配之前需对基础进行测量，并对预制板进行清洁，以保机电工程设备的整体安装质量3。对预制构件应做好构件进场成品保护和构件验收后成品保护工作，尤其针对预制构件中的金属管线和元器件，应做好四检制自检工作，并保留完整验收记录。2.2 技术性原则高速公路机电工程施工过程中，应注重新技术的应用。应用BIM技术完成管线和连接点排布，应用预制构件完成机电工程工艺优化，应用企业内部信息管理平台实时监控施工设备安全和进度情况，应用智慧化网络平台对机电施工过程中的材料做精细化管理。企业内部应当树立技术先行意识，提升全体管理人员的收稿日期：2023-02-03作者简介：万伟伟（1982），男，湖北随州人，工程师，研究方向为机电工程。高速公路机电工程施工原则及系统集成调试技术万伟伟（中交四航局江门航通船业有限公司，广东 江门 529145）摘要：为保证高速公路机电工程的施工质量，简要阐述高速公路机电工程的发展现状和问题，对其基本原理、技术性原则和经济性原则进行简要阐述，并对高速公路机电系统的综合调试技术进行探讨，包括供电系统、通信系统、收费系统、监控系统等重点系统集成调试技术，供相关人员参考。关键词：高速公路；机电工程；集成设计调试技术中图分类号：U495文献标识码：B186交通世界TRANSPOWORLD技术能力和技术意识。2.3 经济性原则高速公路机电工程成本控制原则主要有以下三点：首先，对机电工程所需材料进行分类管理，A类材料为主要材料，占用资金大，要按品种计算经济库存量和安全库存量，并对库存量随时进行严格盘点、重点管理；B类材料是次要材料，可按大类控制其库存；C类材料是一般材料，可采用简化的方法管理，如定期检查库存，组织在一起订货运输等，零星材料属于此类材料。其次，对设备和料具管理应建立详细台账，登高车、脚手架等使用应有详细记录。最后，要定期做成本核算工作，应用PDCA循环原则，分析成本产生偏差的原因，并及时纠偏。3 高速公路机电工程系统集成调试方法3.1 高速公路机电工程系统集成设计高速公路机电工程的作用是对交通设施进行监控和控制，包括通信系统、监控系统和收费系统三大系统（详见图1）4。各系统通过通信系统相互连接，通过计算机控制，利用光缆和数字通信形成计算机网络，以实现数据和信息的交流。图1 高速公路机电工程系统组成1）整合使用者界面。将不同的系统的用户接口整合，采用了通用的运行方式，实现了软件功能的全面化和系统化，系统升级和软件更新不会影响使用者的正常使用。2）综合信息资料。从收费系统、监控系统、通讯系统等系统中选择数据，根据数据的格式进行数据的储存和加工，虽然各系统的数据是相互分离的，但子系统的数据库是可以共用的。3）整合业务过程。对同类的业务进行整合，并不只是分享某个特定的数据，而是整合所有业务，使各个业务之间的数据相互独立，但也可以相互分享。4）函数集成。每个子体系执行全面的设计与计划，整合全部的资料，使运作体系形成一个整体。子系统设计需具备统一的设计标准，使得每一个系统在保证独立运行的同时也能够建立连接通道，能够作为一个单独的业务模型运行，并被其他系统读取。此外，通过合理构建软件架构，将各子系统的业务整合起来，也能使高速公路的运营更加有效。高速公路机电工程系统是一个由多个子系统组成的系统工程，每个子系统之间互相配合、协同工作。例如，在信息技术的基础上，可以通过紧急电话、闭路电视等途径把道路上的交通信息传输到背景中，通过电脑对信息进行加工，然后利用其他技术进行信息的传播，从而达到及时有效的信息传递。四大体系的共同作用，可以促进高速公路机电工程系统的正常运行，防止突发事件，保障车辆安全及生命安全。3.2 供配电照明系统供配电照明系统是高速公路电力供应的基础所在，保证了其他系统的电力供应。电力系统由供电照明系统、牵引供电系统、低电压配电系统三大系统组成。在现阶段，我国高速公路建设中，针对当下节能减排和低碳发展的需要，需要对机电工程系统开展节能改造工作。在照明系统的设计中应注意节约能源、降低对环境的影响，在保证满足设计需求的前提下，选用低能耗、低功率的设备。3.3 通信系统在目前的通讯技术中，千兆以太网和SDH的数字信号同步技术已经成为目前通讯的主流。基于千兆以太网，该通信体系具备语音、数据、视频三大网络融合能力，并具备了相当的兼容能力，均采用光缆为传输介质，通过在不同的收费站点安装交换器，极大地提高了通讯的安全性和稳定性。SHD无线通讯系统设有监测及计费中心（详见图2），利用光纤布线对OLT终端进行布设，并依据不同的计费方式建立通讯装置，采用四芯并联双芯光缆，保证通讯的稳定。3.4 收费系统利用收费系统对各种类型的车辆资料进行统计，图2 通信系统示意图187总652期2023年第22期（8月 上）如车辆型号、数量、颜色、车牌等，并对有关资料进行备份，方便以后的查询与调取。该系统不但可以实时采集汽车的行驶状况，还可以实时监控路面上的交通状况，保证行车的安全性。该系统采用车道装置，例如ETC天线、车牌识别摄像机、车道摄像机、高速围栏机、信号灯、车道检测器、红外光栅分离器、费显和岗亭内部的连接和警报等（详见图3）。目前，国内大多数的高速公路收费都是以人工的半自动化为主，以电脑技术和闭路电视技术为基础，以人工的方式进行收费。ETC收费系统的技术优势不断凸显，使用更加便捷，系统更加稳定，越来越多的行业开始引进ETC的相关设施。图3 ETC收费系统示意图收费系统的整合与测试，是为了满足收费系统的硬件与软件构成的需要，实现以太网交换机、服务器等系统之间的相互连通，由收费中心和收费站系统通过网络技术，构成一个以电脑为中心的软、硬件系统，通过电脑系统，实现车辆的安全、有序地通过收费站。收费系统还包含了收费通道装置和监测装置，收费通道装置主要是收费终端，非接触 IC卡阅读机等各种设施。另外，在高速公路上设置一个闭路电视，实现对来往的车辆的实时监测，以确保收费系统的公平运行。该系统建成后，工作人员将会对该路段的车辆进行仿真，检查该系统是否存在问题，针对出现的问题，及时修正参数，以保证高速公路车辆的正常行驶。3.5 监控系统在高速公路施工过程中，监控系统是一个非常关键的环节，它既能使交通安全监测到路面上的交通状况，又能对路面突发的突发事件进行指挥、管理，从而减少交通事故的发生。它还可以监控天气，对天气状况进行预警，让司机在高速路上有效避免天气所带来的危险，防止交通事故。由于监测系统的覆盖面很大，因此在安装监测设备和管线时，必须严格遵守有关的规定和要求。在监控系统安装完毕后，要对监控范围和运行情况进行测试，防止出现监控死角；对检测中出现的问题进行及时处置，保证道路的车辆安全和人员安全。3.6 机电工程系统调试1）供配电系统的调试运行。对高速公路的正常运行进行仿真，测试隧道中灯光装置出现的问题和照明的恢复时间，检验电力供应能力，保证电力工程系统在紧急情况下能够立即开展工作。另外，由于在地下通道中没有灯光，司机在行车过程中很可能会出现刮擦等事故，因此在通道中设置灯光可以保证行车安全，保证行车安全，防止交通事故。2）通信系统的调试运行。当通讯系统建成后，运营商必须对系统进行全面的测试，并对系统的故障进行分析，并提出相应的对策，以保证系统的可靠性、有效性和精确性，保证道路交通的安全。3）收费系统的调试运行。当收费系统建成后，运营商必须对收费系统进行仿真试验，以确保计费系统的正常运转。例如建设部门可以在高速公路上组织各种不同的交通工具，如果在收费过程中遇到问题，或出现错误，可以采取一定的措施，以保证高速公路的交通安全。4）监控系统的调试运行。当监控设备安装完毕，需要检查有无死角，并进行仿真测试，模拟发出指示，对相关的交通车辆进行调度。4 结束语高速公路的机电项目施工应保障工程的顺利进行，以保障高速公路的正常运行。应在电力系统、信息系统、收费系统、监控系统等方面应用较成熟的新技术，对机电工程系统进行改造与升级，同时，强化对机电工程相关技术人才的技术培训，有针对性地提升其业务水平操作能力，强化高速公路施工管理人员的质量意识、技术意识和创新意识，为高速公路机电工程的施工质量控制和施工工艺优化奠定基础。参考文献：1 柳阳.高速公路机电工程系统集成设计与施工调试技术J.交通世界，2021（19）：142-143.2 苟春林.高速公路隧道工程中的机电系统施工技术J.甘肃科技纵横，2019，46（10）：52-54.3 宋全威.高速公路机电工程建设管理的若干制约因素及解决措施J.广东公路交通，2020，44（4）：210-212.4 唐霖.刍议高速公路机电工程供配电系统施工J.甘肃科技纵横，2019，46（7）：14-16.188