鄧 翔

(湖南省高速公路集團有限公司, 湖南 長沙 410003)

0 引言

自2019年5月交通運輸部部署深化收費公路制度改革取消高速公路省界收費站目標任務(wù)后，湖南省克服時間緊、任務(wù)重、壓力大、涉及面廣、技術(shù)要求高等困難，按交通運輸部“遠近結(jié)合、統(tǒng)籌謀劃，科學(xué)設(shè)計、有序推進，安全穩(wěn)定、提效降費”的要求圓滿完成各項任務(wù)，于2020年1月1日零點，取消境內(nèi)25個省界收費站，成功切換新的收費系統(tǒng)，實現(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng)運行；2020年5月6日，全面打贏“第十戰(zhàn)役”，正式恢復(fù)正常收費。目前，新聯(lián)網(wǎng)機電系統(tǒng)運行總體正常。湖南省完成取消高速公路省界站工程建設(shè)后，如何進行有序收費，如何做好ETC門架系統(tǒng)、ETC收費車道及混合車道系統(tǒng)的運行維護，確保聯(lián)網(wǎng)機電系統(tǒng)的安全正常運營，成為機電運維工作的重點。

1 研究背景

1.1 維護涉及范圍大

新ETC時代外場設(shè)備點位維護量增大，機電系統(tǒng)設(shè)施種類增多，機電系統(tǒng)科技水平更加前沿化，對機電系統(tǒng)運維標準化、規(guī)范化、流程化管理提出了更高要求。

1.2 運行保障要求高

全國聯(lián)網(wǎng)收費對于收費業(yè)務(wù)持續(xù)運行保障提出更高要求，而機電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和維修時限性是其重要基礎(chǔ)。機電系統(tǒng)須實現(xiàn)主動、智慧、高效的運維模式，同時為新ETC時代預(yù)留接口。

1.3 海量數(shù)據(jù)處理應(yīng)用難度大

交通大數(shù)據(jù)融合共享，各類數(shù)據(jù)資源顯著增加，應(yīng)用即將迎來爆發(fā)式增長。必須對海量數(shù)據(jù)進行有效處置和深度應(yīng)用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)輔助決策、科學(xué)養(yǎng)護，助力智慧交通發(fā)展。

2 技術(shù)發(fā)展概況

2.1 機電運維模式的3個發(fā)展階段

機電運維模式發(fā)展3個階段如圖1所示。3種運維狀態(tài)的核心差別是其背后的支撐系統(tǒng)，即從故障后維修的人工判斷到預(yù)防性維修機器判斷，技術(shù)層面上實現(xiàn)跨越的核心是對設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集與賦能。結(jié)合新ETC時代下對機電運維工作帶來的挑戰(zhàn)，除了運維平臺系統(tǒng)的進化升級，與其相應(yīng)的各項制度改革包括人員培養(yǎng)及管理、運維隊伍框架的變革及調(diào)配等也都是要綜合考慮的重要因素。

圖1 機電運維模式發(fā)展3個階段

2.2 預(yù)測性維修

2.2.1基礎(chǔ)設(shè)施智能化升級

通過對原有機電設(shè)備改造和新型機電設(shè)備應(yīng)用，特別是利用新一代傳感器設(shè)備對基礎(chǔ)設(shè)施的智能化升級，以實現(xiàn)全網(wǎng)設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的即時反饋，支持各種高速場景全維度的設(shè)備狀態(tài)和環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測，為運維業(yè)務(wù)子系統(tǒng)建設(shè)提供基礎(chǔ)支撐。

2.2.2運行管理智能化轉(zhuǎn)型

通過重構(gòu)崗位布設(shè)，精細化崗位分工，提升員工技術(shù)，提高運維效能，同時細化考核機制，配合信息化手段，提升協(xié)同處置能力。同時，合理安排自維、代維、專業(yè)性維護比例，引入競爭機制，合理進行市場化維護運作。

2.2.3數(shù)據(jù)運用智能化創(chuàng)新

建設(shè)一個具有融合拓展功能的運維平臺架構(gòu)(見圖2)，包括設(shè)備狀態(tài)全要素感知系統(tǒng)(在線監(jiān)測設(shè)備環(huán)境狀態(tài))、機電設(shè)備全周期管理系統(tǒng)(設(shè)備基本信息、空間定位信息、各項運行數(shù)據(jù)、維修臺賬、維修記錄等)、運維人員調(diào)度管理系統(tǒng)(分級分類處理設(shè)備運維問題、一體化流程化運維調(diào)度、全過程可控可追溯)等，用信息化手段實現(xiàn)機電運維過程中數(shù)據(jù)的智能化運用。

圖2 設(shè)備運維平臺架構(gòu)

2.2.4業(yè)務(wù)模式智能化轉(zhuǎn)變

業(yè)務(wù)模式智能化可將問題的發(fā)現(xiàn)由人工上報向主動預(yù)警轉(zhuǎn)變、問題的解決由延時處理向即時清除轉(zhuǎn)變、運維策略由人為經(jīng)驗向數(shù)據(jù)輔助研判轉(zhuǎn)變。

2.3 智能化機電運維平臺建設(shè)

2.3.1平臺架構(gòu)

前期規(guī)劃建設(shè)一個具有融合拓展功能的平臺架構(gòu)，在總體平臺架構(gòu)內(nèi)，構(gòu)建一系列“小而優(yōu)”的具體業(yè)務(wù)應(yīng)用子系統(tǒng)。

2.3.2業(yè)務(wù)支撐

以解決實際問題為導(dǎo)向，廣泛積累數(shù)據(jù)。

2.3.3迭代升級

中期快速完成系統(tǒng)迭代升級，各子系統(tǒng)有效數(shù)據(jù)回饋平臺形成數(shù)據(jù)閉環(huán)。

2.3.4數(shù)據(jù)挖掘

后期對積累的運維業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)分析和挖掘，配合技術(shù)的發(fā)展，快速通過已積累數(shù)據(jù)釋放生產(chǎn)力，加速新技術(shù)應(yīng)用。

3 智能化機電運維管理關(guān)鍵技術(shù)

在新ETC時代，聯(lián)網(wǎng)機電系統(tǒng)分為監(jiān)控、收費、通信3大系統(tǒng)，其中監(jiān)控又分為路面環(huán)境監(jiān)控、視頻監(jiān)控、隧道照明、通風(fēng)、供配電、控制PLC、電力遠控、緊急電話及廣播等十幾個子系統(tǒng)；收費系統(tǒng)也可細分為車道控制系統(tǒng)，入口治超、聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)、ETC系統(tǒng)、路面門架識別、機房設(shè)備及管理等諸多子系統(tǒng)，還有計算機系統(tǒng)及VPN網(wǎng)絡(luò)、安全防范系統(tǒng)、道路測控裝置、路面敷設(shè)的通信管道、大量的光電纜等。在新形式下，如何有效運維各個機電子系統(tǒng)并發(fā)揮其功能，協(xié)調(diào)各個廠商、運維單位、第三方技術(shù)支持及檢測機構(gòu)并進行有機的管理、聯(lián)系和運營成了目前亟需解決的問題；如何搞好機電系統(tǒng)運維工作，對于管養(yǎng)單位提出了更高的要求。管養(yǎng)單位應(yīng)該根據(jù)所轄區(qū)域范圍、機電系統(tǒng)特點、人員配置情況，充分調(diào)研、逐步摸索和探討合理的運維管理工作思路，需要逐步形成有效機電系統(tǒng)綜合管理的手段和辦法。

3.1 運維管理體系和機制重構(gòu)

取消省界收費站后，建立與完善適應(yīng)新形勢的聯(lián)網(wǎng)機電系統(tǒng)管理體系，以滿足新聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運營管理需求。

建立標準化管理體制，對機電系統(tǒng)運維管理架構(gòu)的組成、崗位設(shè)置、人員編制進行合理化、標準化配置，進一步降低管理成本，提高工作效能。同時，完善標準化管理機制，包括資產(chǎn)管理、維護維修管理、備品備件管理、應(yīng)急處置管理等。比如機電設(shè)備管理是資產(chǎn)管理的重要組成部分，包括設(shè)備分類、統(tǒng)一編號、設(shè)備臺賬、設(shè)備更新與改造等、停用與報廢等。還須根據(jù)取消省界站最新的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方案要求，統(tǒng)一維護技術(shù)規(guī)程，進一步統(tǒng)一“三大”系統(tǒng)、供配電、隧道機電系統(tǒng)的維護技術(shù)標準、系統(tǒng)測試內(nèi)容、維護周期及內(nèi)容等。針對運維管理各個環(huán)節(jié)，通過多項指標考核，量化考核結(jié)果，對各運營單位整體運維能力進行考核評價，落實責(zé)任到人，貫徹執(zhí)行到位，使機電系統(tǒng)運維考評有章可循，有據(jù)可依，促使運維管理工作有序高效進行。

3.2 網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險動態(tài)監(jiān)管與防范

完善安全防范機制，注重網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)和維護，定期模擬黑客攻擊，建立長期有效的預(yù)警機制(模型)，及時升級網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、防堵系統(tǒng)漏洞，保障聯(lián)網(wǎng)收費安全。各運營單位加強對車道收費系統(tǒng)、清分結(jié)算系統(tǒng)等網(wǎng)絡(luò)的安全監(jiān)測，對核心系統(tǒng)設(shè)備定期開展漏掃和入侵監(jiān)測，全力做好網(wǎng)絡(luò)安全的監(jiān)督和檢查。各運營單位要完善網(wǎng)絡(luò)安全值班值守制度，加強日常安全運維和巡檢工作，安排專人巡查網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備，確保轄區(qū)網(wǎng)絡(luò)安全穩(wěn)定、系統(tǒng)運行正常，共同筑牢系統(tǒng)安全防范底線。

3.3 針對異常事件的一體化協(xié)同聯(lián)動

參照部省站三級聯(lián)動工作要求，建立省、運營單位、站三級聯(lián)動機制。各級單位成立技術(shù)保障團隊，分級、分片區(qū)確保ETC門架、車道收費系統(tǒng)等平穩(wěn)運行與業(yè)務(wù)開展。一旦發(fā)現(xiàn)影響省內(nèi)清分結(jié)算、計費收費的問題，快速排查和處置，并報省中心；跨省問題由省中心報部工作組協(xié)調(diào)予以解決。

3.4 數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能決策

充分利用省級和路段聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)運行監(jiān)測平臺，加強ETC門架、收費車道等關(guān)鍵系統(tǒng)的監(jiān)測，全面及時掌握運行情況。利用人工智能方法、算法模型，結(jié)合業(yè)務(wù)需求，智能分析各類系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障和業(yè)務(wù)問題，快速處置整改。同時，各運營單位依據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果開展科學(xué)決策，完善運維巡檢、應(yīng)急處置相關(guān)制度，根據(jù)關(guān)鍵指標通報情況，做好臺賬記錄，快速解決故障隱患。

3.5 高速公路機電系統(tǒng)運維管理平臺

3.5.1平臺總體設(shè)計

結(jié)合5G、AI、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等，建立機電設(shè)備臺賬，有效整合聯(lián)動運維信息系統(tǒng)，搭建全省統(tǒng)一運維平臺。平臺可將信息分層級、分角色推送至各級管理維護人員，實現(xiàn)維護人員、機具及經(jīng)驗的數(shù)字化；通過網(wǎng)絡(luò)化、智能化共享，進而形成區(qū)域級別的實時遠程運維協(xié)助系統(tǒng)，以助其全面了解情況，防止重復(fù)工作、盲目維護。同時，加快信息建設(shè)在維護工作業(yè)務(wù)支持體系的融合及應(yīng)用，開發(fā)移動端出行服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，推送公眾出行所需路況信息、預(yù)警信息。

3.5.2系統(tǒng)功能

1) 實時查詢機電系統(tǒng)建設(shè)基礎(chǔ)狀況，可有助于制訂運行管理費用的預(yù)算和對資產(chǎn)的統(tǒng)一管理。

2) 實時查詢更新的設(shè)備運行狀態(tài)，對系統(tǒng)運行進行科學(xué)評估，有助于制訂更切合實際的維護或更新改造計劃，讓投入的設(shè)備在壽命期內(nèi)完好工作，且其運行費用最省。

3) 實現(xiàn)主要設(shè)備故障預(yù)警或自動報警，有助于提前做好故障維修方案及備品備件的采購，特別是主要設(shè)備的故障可及時維修或更換，保障系統(tǒng)運行。

4) 實現(xiàn)設(shè)備處理過程、備件更換的程序化和規(guī)范化，結(jié)果自動記錄不可更改，可有效管控成本。

4 結(jié)語

為確保新ETC時代聯(lián)網(wǎng)機電系統(tǒng)順暢運行，須重構(gòu)運維管理業(yè)務(wù)流程，落實安全監(jiān)控與應(yīng)急響應(yīng)機制，搭建高速公路機電系統(tǒng)運維管理平臺，利用物聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能等技術(shù)研發(fā)機電設(shè)備健康狀態(tài)監(jiān)測和診斷、實時查詢運行數(shù)據(jù)、自動預(yù)警及報送故障信息、自主發(fā)布出行服務(wù)信息等功能模塊，以實現(xiàn)高速公路機電設(shè)備的流程化管理、實時化預(yù)警和智慧化運維。同時應(yīng)引進有經(jīng)驗的專業(yè)技術(shù)人才，加強機電運維技術(shù)力量，培養(yǎng)更高素質(zhì)運維管理人員，以適應(yīng)新ETC時代聯(lián)網(wǎng)機電系統(tǒng)運維管理的需求。