摘要：本文根据广东包茂高速公路建设的过程，介绍了高速公路建设机电工程的构成，包括机电三大系统（通信、收费、监控三大系统）、供配电照明、通风、消防系统等 ，以及建设过程中遇到的问题。简单介绍了目前高速公路的组网形式。
关键词：机电工程、系统、联网、收费
广东包茂高速公路起点于粤桂界陈金顶，顺接包茂高速桂境段（岑溪至水汶段）。按照封闭式收费要求，根据两省联合建站协议，在省界处各建半幅主线收费站。省界联合收费站采用“两套设备一套人”方式，收取本项目通行费并发放广西省通行卡。
项目主线采用双向四车道设计标准，整车式路基宽度26米，分离式路基宽度13米，设计速度100km/h。项目2013年7月开始动工，2015年底正式通车。
本项目机电工程含三大系统（收费、监控、通信三大系统）、通信管道、通风、照明、消防、供配电系统等，6座隧道（分别为陈金顶隧道、平寨1号隧道、平寨2号隧道、车头隧道、白石岗隧道、岑安岭隧道），10处匝道收费站，2处主线收费站，项目全长约122.293公里。
一、系统组成及功能
1、监控系统：管理结构采用“茂名东管理中心--监控外场（道路／隧道）”二级进行管理。监控中心设在茂名东管理中心内，负责管理视频和监控数据。主要以互通、主线站、隧道、服务区、停车区、高边坡、特大桥梁段为监控重点，主要措施：采集胡同两侧交通量信息，并采集互通区域视频图像信息，及时检测路段道路、交通信息，路段内发生的事故事件，能够为制定交通控制方案提供信息支持。在交通量较大互通匝道收费站入口前分别设置一套悬臂式可变信息标志，在车辆进入之前进行信息预告。
硬件组成：
（1）ups电源
机电设备要求采用通过ups供电设计，ups为模块化设计，系统由1-10个模块并联组成，可实现弹性配置。
（2）摄像机
主要用于收费广场、主线、匝道、隧道等区域监视，采用立柱式安装。接口采用以太网接口。
（3）太阳能供电设备
主要用于主线摄像机供电。
（4）视频解码器
主要用于监控中心解码视频上墙。
2、收费系统：主要包括收费车道系统、闭路电视监视系统、内部对讲、报警系统、收费广播系统、计重收费系统、高清卡口防逃费系统等。
收费方式采用封闭式收费制式，采用“RFID复合卡+RFID标识点+ETC标识点+高清卡口防逃费稽查+辅以必要行政管理手段”的组合式收费方式。
管理模式：“省联网收费结算中心（含区域数据汇集点）与联网收费运营平台--路段管理（收费）中心--收费站--收费车道”四级联网收费管理系统。
3、通信系统：本项目干线网采用STM-16等级的干线传输系统和万兆以太网系统。STM-16设备主要用于传输对于时延、误码要求较高的数据，需要保护的数据，如程控交换、收费数据、监控数据等。万兆以太网系统用于传输全线收费、监控实拍。
4、供配电系统：主要按三摇（遥测、遥信、遥控）功能进行配置，为节约投资，只对主要节点进行相应功能配置。
电力监控系统数据流程可概括为三层：监控管理层、系统通讯层和现场设备层。
5、通风系统：根据计算各隧道需风量并结合地形、地质条件、环保等方面因素，确定隧道等通风方式。
6、消防系统：消防给水采用常高压给水系统。消火栓给水系统水源设计为深井取水，要求深井日出量不小于80T，且水质应达到生活饮用水标准。为确保安全，设计对各隧道消防水源各设置1座高位水池和1座低位水池，均位于一端洞口，高、低位消防水池均按150T标准。
高位供水方案配置流程简单，压力稳定，故障率低，且维护量小，除施工存在一定难度外，较为经济实用。
二、建设过程中的困难
在施工过程中，我们遇到各种各样的问题，机电工程的施工界面非常容易受到路基路面、房建等工程进度的影响，压力相当巨大，距离通车时间只有5个月时间，机电工程可施工界面不到5%。包茂高速机电工程施工时间见下图。
图1：施工时间图
遇到的困难主要有以下几方面：
1、房建场区的移交：管理中心用地移交滞后，管理中心是机电工程的核心，它肩负着本路段所有系统的连接及管理，是各大系统的汇聚中心，通过管理中心可以实现本路段的全方位管理。直到2015年年初才完成场区的征地拆迁及场区平整等工作。
2、无人通信站机房、收费雨棚建设滞后：房建工程施工队伍组织力度相对薄弱，在工期紧张的时候尤为显得重要。
3、路面工程进度缓慢：主线光缆敷设受主线通信管道影响，通信管道进度受路面工程进度影响。主线管道设计根据路面中分带进行了多次调整后，终于确定放于新泽西护栏中央。
新泽西护栏对机电管道的利弊分析如下。
优点：新泽西护栏架设完成后，敷设通信管道可以有效的避免车辆通行时损坏，避免过多重复的修复。
缺点：在过去建设过程中，管道施工的进度一般是受到路基的进度影响，由于改为新泽西护栏的设计模式，再次多了一种影响机电进度的关键因素。由此可见，以后的工程模式将会向模块化、流水化逐渐靠拢。
三、总结
机电系统是高速公路运营管理的基础，是高速公路收费、联网、监控发挥整体效益的基石，为管理高速公路发挥着巨大的作用。在建设规划阶段，应该充分考虑投资成本、经济效益、功能、软件易用性等，加强与国际型的技术交流和合作，了解国外的先进技术，同时考虑我国的经济发展水平、道路状况和交通特点，建设具有中国特色的高速公路。
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论文作者:郑沿辉
论文发表刊物:《科技中国》2017年3期
论文发表时间:2017/5/31
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