丘福興

（南寧高速公路運(yùn)營有限公司，廣西 南寧 530000）

1 工程概況

以廣西壯族自治區(qū)撤銷高速公路省界收費(fèi)站項目為例，對ETC 門架系統(tǒng)建設(shè)及維護(hù)措施進(jìn)行分析。該系統(tǒng)共計將安設(shè)9 個省界虛擬站，其中包含7 個運(yùn)營路段站以及2 個項目路段站。在這9 個省界虛擬站中，將安設(shè)274 套ETC 門架系統(tǒng)，其中運(yùn)營路段站將安設(shè)194套，剩余80 套則安設(shè)在項目路段中。經(jīng)計算，本項目共計需要改造204個收費(fèi)站、842條車道。

2 省界/路段ETC門架系統(tǒng)建設(shè)

2.1 系統(tǒng)布局及構(gòu)成

（1）整個ETC 門架系統(tǒng)包含上、下行兩部分。若ETC門架系統(tǒng)安設(shè)在省界，此時兩個方向要各自配備兩個門架。所有的門架提前準(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)行過程中，同向的兩個門架同時啟動工作，這樣做的目的是當(dāng)一個門架出現(xiàn)故障時，另一個門架可以代替完成全部收費(fèi)工作。為了防止兩個門架之間存在信號干擾等問題，同向的兩個門架之間必須間隔0.5km 以上。若同向路口不需要安設(shè)兩個門架，也可以根據(jù)實際情況只安設(shè)其中一個，提前配備好關(guān)鍵冗余設(shè)備。

（2）所有非省界路段的ETC 門架系統(tǒng)，上、下兩個方向單獨設(shè)置門架。與省界路段ETC 門架系統(tǒng)一致，所有的門架系統(tǒng)提前安設(shè)REU、車牌圖像識別設(shè)施等關(guān)鍵設(shè)置，以便主設(shè)備無法正常工作時，備用設(shè)備能夠代替工作，保證收費(fèi)工作的正常開展。

（3）ETC 門架系統(tǒng)中主要包含以下設(shè)施：門架基礎(chǔ)、RSU、車道控制器、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門架基礎(chǔ)制作

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

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

（3）開挖時，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、鋼筋等原材料都滿足設(shè)計要求。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)計標(biāo)準(zhǔn)，確保無誤后正式開始澆筑。所有操作必須嚴(yán)格依照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)有序開展，保證最終澆筑效果滿足要求。

（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光下?；炷琉B(yǎng)護(hù)時間必須達(dá)到28d，若情況特殊可適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時間。

2.3 ETC門架安裝

2.3.1 安裝要求

（1）項目設(shè)計使用板梁式或桁架結(jié)構(gòu)的ETC 門架，安裝前進(jìn)行熱鍍鋅處理，門架結(jié)構(gòu)主要包含兩個立柱和一個橫梁。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)度滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，所有的構(gòu)件應(yīng)交叉連接在一起。在ETC 門架的路側(cè)方向提前安設(shè)便于施工人員攀爬的安全梯，門架背后安設(shè)維修走道以便后續(xù)維修等工作的開展。

（3）設(shè)計規(guī)定最終ETC 門架支架的垂直度誤差上限控制在3%以內(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%以內(nèi)。

2.3.2 安裝工藝

（1）施工準(zhǔn)備。考慮到ETC 門架吊裝工序復(fù)雜，涉及多個環(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)計標(biāo)準(zhǔn)、流程開展施工。同時，項目團(tuán)隊派遣專業(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)計標(biāo)準(zhǔn)。此外，項目團(tuán)隊主動與交警、路政等相關(guān)部門協(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始門架立柱的吊裝與調(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，可以先把鋼絲繩固定在立柱頭部，再將白棕繩綁在兩端，安排專業(yè)人員看管。起吊前再次檢查所有工具、聯(lián)結(jié)點、門架等是否都在指定位置，若出現(xiàn)偏移則及時調(diào)整。待柱頭與地面距離0.5～1m 時，再次檢查各個部位是否仍在指定位置，若出現(xiàn)偏移應(yīng)再次調(diào)整。整個施工過程中，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。先將螺絲對角交替擰緊，安裝至架體前校對其垂直度。螺絲全部安裝完成后嚴(yán)格依照設(shè)計標(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。施工人員可以在門架中心兩端綁扎鋼絲繩，頂點位置綁扎長白棕繩，分別交由4組工作人員管理。開始吊裝時，選派專門的工作人員全程監(jiān)督、協(xié)調(diào)，保證施工安全。待桁架被吊起之后，4 組工作人員同時操作，使定位孔與立柱定位孔吻合，可通過焊接的方式固定桁架與立柱。

2.4 ETC門架系統(tǒng)設(shè)備安裝

2.4.1 車道控制器

施工人員提前把車道控制器擺放在相應(yīng)位置并固定；組裝好車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，并將其連接至對應(yīng)的電源線和信號線；綁扎整理所有的電源線，并通過懸掛標(biāo)牌的方式標(biāo)記；啟動機(jī)器開始測試，完成調(diào)試和設(shè)置工作。

2.4.2 CCTV設(shè)備安裝

（1）依次開啟每一個攝像機(jī)進(jìn)行調(diào)試與監(jiān)測，確保所有的攝像機(jī)都能夠正常工作方可開始安裝。若攝像機(jī)安裝在室外，應(yīng)單獨加防護(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，必要時可配備自動光圈鏡頭。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。固定攝像機(jī)中所有的電纜和電源線。開始安裝前，對所有攝像機(jī)加電監(jiān)測，確保所有的攝像機(jī)無故障。

（2）安裝立柱時，借助水平尺測量其水平度、垂直度。嚴(yán)格依照設(shè)計標(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 門架系統(tǒng)存在安全隱患，管理部門必須嚴(yán)格依照巡檢標(biāo)準(zhǔn)對高速公路ETC 門架開展日常性和周期性巡檢工作，并如實做好巡檢記錄。管理人員可以通過日常巡檢及時了解ETC 門架系統(tǒng)的工作情況、供電狀況以及是否存在故障等；通過周期性巡檢，可以定期開展觀察、檢查、測試等工作，及時排查出ETC門架系統(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ETC 門架運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)、門架數(shù)據(jù)查詢監(jiān)測設(shè)施以及服務(wù)器輔助頁面等的檢測。

3.1.1 ETC門架運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)

為了確保各個機(jī)電維護(hù)站能夠正常開展日常巡檢工作，降低日常巡檢的難度，專門設(shè)計了監(jiān)測系統(tǒng)，直接對轄區(qū)范圍內(nèi)所有ETC 門架集中管理。該系統(tǒng)設(shè)計為B/S 模式，包含設(shè)備狀態(tài)顯示、統(tǒng)計報表、告警查詢等多種功能。因此，管理者可直接通過該系統(tǒng)了解門架的真實運(yùn)行情況，以便第一時間排查出故障隱患所在。

ETC 門架監(jiān)測系統(tǒng)主要包含以下幾大功能： ①直接了解所有門架系統(tǒng)的真實運(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)測機(jī)柜溫濕度、門磁、市電、蓄電池等的真實運(yùn)行情況；③記錄先前故障隱患出現(xiàn)的時間，查看歷史告警。

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

3.1.2 服務(wù)器輔助頁面

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

門架數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊的作用是審查門架交易、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)施北斗授時狀態(tài)、計算模塊版本、軟件版本號等。管理人員可通過服務(wù)器查閱RSU系統(tǒng)心跳信息狀況，特別是各個RSU 的連接情況、溫度等內(nèi)容。

車牌識別設(shè)備日志模塊：通過該模塊可以查看設(shè)備的跳動情況，特別是每臺設(shè)備的識別流水量、成功率等內(nèi)容。

3.1.3 門架數(shù)據(jù)查詢監(jiān)測工具

管理人員可以將門架數(shù)據(jù)查詢監(jiān)測工具與數(shù)據(jù)庫連接起來，這樣便能直接查詢到系統(tǒng)內(nèi)所有RSU 天線、車牌識別設(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了解天線、車牌識別設(shè)備的具體交易數(shù)目，維持門架運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)的正常工作。利用門架數(shù)據(jù)查詢監(jiān)測工具能夠準(zhǔn)確了解所有設(shè)備的真實通信狀態(tài)，以便第一時間找出故障所在，及時處理[3]。

3.2 故障維修

目前大多數(shù)收費(fèi)站出口的ETC 車道都已經(jīng)取消了扣款的功能，ETC門架能否正常運(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 門架系統(tǒng)出現(xiàn)故障，維修人員必須及時到場維修。通常，若故障不影響ETC門架系統(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 備件儲備

一旦ETC 門架設(shè)施存在故障，技術(shù)員可以通過服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)。若通過遠(yuǎn)程維護(hù)不能完成維修工作，則應(yīng)現(xiàn)場維修。對于系統(tǒng)中的門架前端設(shè)備，尤其是工控機(jī)、RSU天線、車牌識別設(shè)備等沒有提前備份的設(shè)備設(shè)施，維修站應(yīng)提前儲存一定的備件。而對于服務(wù)器、交換機(jī)之類的門架后端設(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)一采購好相應(yīng)的零部件。表1詳細(xì)列舉了項目所需的ETC 門架系統(tǒng)備品備件儲備需求。

表1 ETC門架系統(tǒng)備品備件儲備比例

3.2.2 應(yīng)急搶修

若ETC 門架系統(tǒng)在運(yùn)行過程中突然出現(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)重影響門架系統(tǒng)的正常工作，且無法在規(guī)定的時間內(nèi)完成修復(fù)，則屬于重大故障。當(dāng)重大故障發(fā)生時，維修人員按照先修保障設(shè)備，待門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，第一時間采取搶修措施，保障門架系統(tǒng)的正常工作。

通常，ETC 門架設(shè)備電源供電由以下4 類組成，即：變電站市電供電、配電房柴油發(fā)電機(jī)供電、移動小型汽油發(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)問題時，系統(tǒng)會第一時間啟動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，門架系統(tǒng)還能夠維持正常工作?？紤]到ETC 門架的電力主要來源于周邊的收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)、隧道變電所，因此，故障發(fā)生時，可以臨時借助站級柴油發(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。若門架供電電纜突然出現(xiàn)故障，且短時間內(nèi)無法查明故障原因，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門架的收費(fèi)工作。

ETC門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)。若門架系統(tǒng)運(yùn)行過程中，單向線路突然出現(xiàn)故障，通信電路會自動進(jìn)行倒換，此時不會干擾數(shù)據(jù)傳輸；但若兩個方向的線路同時中斷，則必須第一時間進(jìn)行搶修。

4 結(jié)語

ETC門架系統(tǒng)內(nèi)部非常復(fù)雜，其硬件、軟件系統(tǒng)都與普通收費(fèi)車道所使用的系統(tǒng)完全不同，這也使得門架系統(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)電管理部門必須提前制定好應(yīng)急預(yù)案，健全ETC 門架管理制度，定期開展技術(shù)培訓(xùn)，保障高速公路的運(yùn)營和服務(wù)水平。