章志韬 祁媛 董虞超 陈枫

摘要 文章分析目前高速公路机电系统维护体系中存在的缺陷，如响应性的维护维修方式，过度依赖人工诊断，缺乏科学性的数据分析支持，同类型故障重复发生等。结合“智慧高速”的发展与高速公路投资、建设、运营企业的实际情况分析展望智慧高速公路机电系统预防性维护体系的发展趋势，提出“维修于故障发生前”的最终目标以及重点研究方向及内容。最后介绍葛洲坝集团交通投资有限公司在智慧高速公路机电系统预防性维护体系中的科研经验和成果。

关键词 智慧高速;机电系统;预防性;维护维修

中图分类号 U418.7 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）02-0012-04

0 引言

交通运输部在《交通运输信息化“十三五”发展规划》中提出信息化是实现智慧交通的重要载体和手段，智慧交通是交通运输信息化发展的方向和目标。推进智慧高速示范应用，要求选取重点区域公路项目或路段，加强路网运行的全面感知能力，提升基础设施建设、管理智慧化水平。

目前，全国高速公路已完成取消省界收费站ETC改造工程项目，改造人工车道，新建ETC门架，推进全国高速公路实现电子不停车收费进程，消除车辆跨省拥堵情况，改善人民群众出行体验。随着高速公路运营管理模式朝着智慧高速发展，各类型机电设施设备逐步替代部分人工工作，成为高速公路运营管理的重要组成部分。因此维持机电设施设备平稳、正常运行是高速公路运营管理的基础保障。

现阶段绝大多数机电设施设备维护维修停留在故障发生、人工诊断、故障修复这一响应性机电维护体系中。机电设施设备同类型故障的重复发生、管理人员响应不及时以及故障的诊断修复往往极大地延长了高速公路运营管理工作的停滞时间。

因此从根源消除设施设备故障的原因，提前主动预防故障发生的机电系统预防性维护势必逐步替代传统被动的响应性维护方式，成为高速公路机电系统维护主体。

1 发展思路

“智慧高速”是利用现代信息技术，实现对高速公路透彻全面、实时的智能感知和趋势预测，不断提升高速公路运营管理规范度、便利度与安全度的发展目标。高速公路从事企业本着服务大众，安全保畅的职责，为强化企业竞争力，推进科技创新发展，节约资源、降本增效，势必从投资、建设、运营等方面不断加强高速公路自动化、智能化建设，推进“智慧高速”发展。机电系统作为高速公路稳定运行的基础，“智慧高速”发展方向就是智慧高速机电系统预防性维护体系的发展方向。为推进高速公路机电系统预防性维护体系构建，实现“维修于故障发生前”的最终目标，需要不断完善数据分析系统和响应流程，加强科技创新，完善维护维修制度[1]。

2 重点内容

2.1 数据挖掘，决策支持

通过日常维护维修记录、经验积累、信息化数据统计、信息共享等方式掌握本高速路段机电设备运行情况及常见故障，学习了解其他高速路段故障情况及处理方法，扩展机电系统维护维修知识面。分析故障设备类型、发生时间、故障地点、故障原因，实现机电系统设施设备故障分级、分类、分段的数据统计，为管理者推进预防性维护体系开展提供决策依据。

为实现数据统计与共享，应由各省交通主管部门牵头，督促各高速公路运营企业联合搭建专业化、标准化、智能化、集约化的机电系统维护数据共享平台（如图1所示），为各高速公路运营企业提供机电系统维护学习与经验分享途径，实现机电系统维护数据的透明化、可视化，为投资、建设、运营“智慧高速”提供宝贵决策依据，营造相互学习，共同进步的发展氛围，促进高速公路机电系统预防性维护体系构建。

2.2 提前预警，主动响应

通过机电设备智能感知系统（如图2所示）探知设备运行环境变化、气候变化、状态变化等，及时根据变化情况发出预警信息，以便高速公路机电维护人员对设施设备采取相应维护措施，减少突发故障带来的影响与设施设备故障发生率。如实时调控机房机电设备运行环境温度于0～28 ℃之间，避免机电设备过热停运;冬季加强机房防鼠措施，避免光电缆线路受损;设备运行状态出现异常变化，及时排查变化原因，消除机电设施设备故障苗头[2]。

各高速公路通过安装视频监控摄像机、气象环境监测设备、网元监测软件、电力监测传感器等实现对机电监控、通信、收费、供配电及照明系统设备的实时监控，确保机电系统设备运行环境正常、运行状态良好、网络安全正常。根据高速路段实际情况设置各监测项目预警阈值，当监测项目参数达到阈值时，设备监测系统发出预警信息，管理者响应预警，并采取相应维护、维修措施。实现设施设备故障提前预警，管理人员主动响应，维修于故障发生前，保障高速公路机电系统设施设备稳定运行的目的。

2.3 实践应用，科技创新

科学技术是第一生产力。要想不断完善并实现高速公路机电系统预防性维护体系同样离不开各类型高科技设施设备的辅助。高速公路管理企业应紧跟科学发展的步伐，根据路段情况有效利用现有先进技术及设施设备，实现对高速公路机电系统的实时监测、数据分析、提前预警;各高速运营公司应通过日常机电维护维修实践经验，深入探究机电设备运行原理及维护维修过程，利用科学技术，自主创新，研发新型机电设施设备及维护方法，减少甚至消除故障发生，降低维护、维修难度。

2.4 完善制度，提升管理

制度是令行禁止，有目的性地规范或影响人们的行为，维持某种活动不受外界干扰的根本保障。科学的高速公路机电系统管理制度，能够有效提升机电设备维护维修效率。高速公路企业应根据自身实际情况制定机电系统管理、维护、操作等相关制度，提出重点注意事项，规范管理流程。

公路运营公司根据国家及各省规章制度对机电设备管理、维护、操作等人员进行机电培訓，促进机电设施设备相关知识学习，拓展机电维护技能，提升高速公路机电管理能力，加强技能型、创新型机电团队建设，加快推进高速公路机电系统预防性维护体系构建。

3 实践应用

葛洲坝集团交通投资有限公司，是中国能建葛洲坝集团全资子公司，主营业务包括国内高速公路及其他收费公路、停车场等交通基础设施的投融资、建设、运营和资本运作，城市轨道交通工程投融资、建设，高速公路委托运营业务;国内高速公路能源、商超、物流、旅游、广告等路衍经济业务。截至2021年10月，交投公司投资建设高速公路合计27条，总里程超过2 800 km，总投资额超过3 700亿元。

近年来，葛洲坝集团交通投资有限公司为建设行业领先的交通基础设施投资建设运营公司，建设以稳定的通信网、集成高效的数据信息管理系统和高科技机电设施设备为核心，以智能感知、趨势预测、资源共享为应用重点的高速公路系统工程，树立“葛洲坝交投”知名品牌，积极发展高速公路智慧化建设，其中在智慧高速公路机电系统预防性维护体系中有所突破。

3.1 ETC门架一体化智能机柜

ETC一体化智能机柜（如图3所示），是由柜体、智能恒温空调、双重切换电源、动环监控系统、照明系统等配套设备组成，相较于传统机柜，其具有更节能、更环保、更智能、更安全的特点。由于ETC门架机柜往往建设于ETC门架附近，维护、维修难度大，因此该设备能够在线实时监测及智能分析，能够及时对异常环境和设备故障进行报警提示;双重切换电源能够保障电源主电源故障时自动切换，提供电力，避免机柜设备停止运行。极大程度上降低机电维护人员维护难度，减少维护成本。

3.2 混合车道一体化栏杆机

混合车道一体化栏杆机（如图4所示），是将高清车道摄像机、车牌识别、通行信号灯、费额显示器、黄色闪光报警灯、智能信息发布屏、车检器、栏杆机等多种辅助收费业务设施设备进行集成和设计优化而成。设备集成新一代智能信息发布屏，能够通过终端软件控制发布文字、图片、视频等多媒体内容，清晰明了地向司乘提供路况及政策信息。该设备集成多种机电设备，减少设备光电缆铺设数量，减少设备采购及施工成本，降低设备线路故障发生率，便于机电维护员进行日常维护及故障修复。

3.3 制度构建

为强化机电标准化管理，构建机电系统预防性维护管理体系，提升运营效率，葛洲坝集团交通投资有限公司制定机电运营管理办法，并指导各高速公路子公司制定包括机电供配电系统管理、备品备件管理、机电代维管理、机电维护维修管理、机电专项工程管理、机房管理、机电业务考核等细则。

为加强管理者业务能力，葛洲坝集团交通投资有限公司积极组织机电管理人员进行机电业务培训，并派遣专业技术人员参与国家级或省级机电相关课程学习，组织公司运营、机电、工程养护等中坚力量，合力编写《高速公路运营管理》（如图5所示）教材。各高速路段根据实际情况开展机电维护标准化建设，编制机电维护标准化手册，指导学习机电维护知识，不断拓展机电管理、维护人员机电知识，提升专业技能，创建专业型、技能型、创新型机电团队，推进智慧高速机电系统预防性维护系统建设。

4 结语

高速公路机电系统预防性维护体系是通过历史机电设施设备维护数据分析，提前掌握故障发生原因，通过环境或设施设备监测系统了解设备运行状态，提前对可能发生的设备故障采取措施。以此降低设备故障发生率，实现“维修于故障发生前”的最终目标。

如今，自全国完成取消省界收费站ETC改造工程以来，全国高速公路均加快了“智慧高速”建设进程，积极参与打造高速公路网络安全、机电系统设备监测平台，实现了全省、全国高速公路路网信息共享，为发展机电系统预防性维护体系奠定坚实基础。

为追求高速公路机电系统维护的安全与便捷，减少机电设施设备故障发生率，提高故障处理效率，各运营公司势必不断提高设施设备自动化、智能化建设。

未来，具有数据共享、提前预警、主动响应特点的机电系统预防性维护体系将替代传统响应性维护体系，成为高速公路机电系统维护主体。

参考文献

[1]廖光荣，李永红，陈继望，等.高速公路运营管理[M].湖北：葛洲坝集团交通投资有限公司，2021：590.

[2]刘伯海.高速公路机电系统预防性维护[J].中国交通信息化，2012（12）：36-37.