后高速時代機電系統后評估內容分析

王艷艷 周正興

摘 要 在國內高速公路由建設時期轉到維護管養時期的大背景下，本文結合高速公路機電系統的特點，調研分析了機電系統管理中存在的問題，總結出機電系統后評估的需求，在此基礎上提出了機電系統后評估的具體內容和解決方法，為高速公路機電后評估系統的建立提供參考依據。

關鍵詞 高速公路 機電管理 后評估 故障率

中圖分類號：U412 文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2015.05.023

Electromechanical System Assessment Content

Analysis in the Post High-speed Era

WANG Yanyan， ZHOU Zhengxing

（Jiangsu Province Communications Planning and Design Institute Limited Cmpany， Nanjing， Jiangsu 210014）

Abstract In the domestic highway construction period by period to maintain custody of the background， this paper， the characteristics of highway electromechanical systems， research and analysis of the mechanical and electrical systems management problems summed up demand after electromechanical systems assessment， on the basis of put forward the specific content and solutions electromechanical system after evaluation， to provide a reference for the establishment of the assessment highway electromechanical systems.

Key words highway; electromechanical management; assessment; failure rate

1 高速公路機電系統的主要特點

（1）設備種類多。高速公路機電系統一般包括監控系統、收費系統、通信系統、供電系統、照明系統及電力監控系統，每個系統都包含了各種各樣的機電設備，如攝像機、光端機、收費道閘、變壓器等，數量龐大，種類繁多。（2）專業領域廣。從涉及的專業來看，機電系統涉及計算機網絡、電子技術、電器技術、電氣控制、通信技術和交通工程等專業，專業涵蓋面廣、設備性能指標多樣。（3）運行環境復雜。高速公路機電系統分布線路較長，設置場所多樣，有的暴露在室外、有的安放在室內、有的埋設在地下、有的安裝在跨江橋上，同時高速公路機電設備多數要求24小時不間斷運行，運行期間要經受風吹、日曬、雨淋、嚴寒、高溫、鹽霧等各種條件的考驗，工作環境比較復雜多變。（4）設備更新率高。高速公路機電設備的運行環境及運行要求使的其硬件設備更易老化、防腐、絕緣等性能下降較快，比一般的機電設備壽命短;同時隨著交通量的快速增長，高速公路建設節奏的放慢，提高高速公路交通效率是關鍵所在，對機電設備及系統的運行效率提出了更高的要求，智能化需求也越來越高，而電子技術、現代通信技術、計算機和控制技術的飛速發展，機電產品及其系統的更新換代也很快，這些促使了高速公路機電設備及其系統的更新淘汰率高。

2 機電系統后評估需求分析

目前，大多數高速公路運營單位對機電系統設備采取的維護模式主要為自行維護、專業維護或兩者結合的方式，自行維護主要為定期的巡檢，當設備出現故障后進行維修或更換;而專業維護是由項目運營單位委托具有專業資質的檢測機構進行全面檢查維護。機電設備類型多樣，維修更換的標準也沒有具體的規范，對維護人員專業水平依賴高，管理部門對維護的合理性無法判斷;對設備何時進行更換無法制定計劃，這些都是高速公路機電管理部門面臨的現實問題。結合高速公路機電管理部門調研的相關內容及參考國內外相關高速公路機電系統管理方面的文章，對于高速公路機電系統后評估的需求總結為以下幾個方面：（1）現狀評估需求。機電設備及系統能否工作并不是評價機電系統安全性的標準，很多設備的損壞都是日積月累的結果，現有的投入使用的設備其性能如何、存在著哪些薄弱環節和安全隱患，是管理人員想知道的，是機電系統后評估的需求之一。（2）動態評估需求。正在運行的機電設備，其工作能力變化趨勢如何，其合理的使用周期多長都是管理部門需要掌握的資料，也是機電系統后評估的需求之二。

3 機電系統后評估具體內容及方法

3.1 現狀檢測及評價

根據現狀評估的需求，對機電設備及系統的評估可包括以下幾個方面的內容：機電設備的外觀質量評價、關鍵指標性能評價、系統功能評價及機電系統的總體評價。外觀質量主要指設備數量、安裝質量和設備工作環境等;關鍵性指標主要指影響系統安全性能或可靠性等的指標;系統功能主要指各系統和設備是否工作正常。①

機電設備外觀質量、關鍵指標及系統功能可以通過各種現代化的檢測儀器和手段，根據《公路工程質量檢驗評定標準 第二冊 機電工程》（JTG F80/2）中相關要求進行專業檢測得出相關結果。由于機電系統的復雜性，各類設備各檢測項的結果評價方式不一，無法直接用于系統評價，為便于分析比較，可采用專家打分的方式間接使評價指標定量化，并在此基礎上進行等級評定和系統總體評價。

機電系統總體評價根據系統的特點應采用綜合評價的方法來實現，首先應建立綜合評價的模型，即機電系統總體評價體系（見圖1）。可采用目標法確定評價目標，即高速公路機電系統技術現狀;通過分析法確定從機電系統的組成來建立評價指標體系，即照明系統、供電系統、收費系統、監控系統等，采用層次分析法和特爾斐法（專家咨詢和分析相結合）確定每個分系統的評價指標，如收費系統中的計算機、服務器等，監控系統中的攝像機光端機等。評價體系建立后，可通過層次分析法確定各評價指標的權重，運用一級模糊綜合評價模型對各分系統進行評價，運用多級模糊綜合評價模型實現整個機電系統現狀的評價。②

圖1 機電系統現狀評價體系

3.2 機電設備、機電系統的動態評估

動態評估主要指評估機電設備或系統在未來一段時間之內的工作能力變化趨勢，可以從其設備的故障率、物理壽命、經濟壽命和技術壽命的角度來進行評估。

對于簡單的、廉價的、消耗性的設備，可以從故障率的角度來評估其壽命，即從設備開始使用到出現不可修復的故障或不能接受的故障率時的時間，具體可通過威布爾分布法來確定其故障率曲線（見圖2），其壽命時間也就是損耗期故障率曲線的上升點。對于達到其壽命期的設備應及時更換。

圖2 機電設備故障率曲線

對于復雜、貴重、耐用的設備，可以從物理壽命、經濟壽命和技術壽命綜合考慮來確定其壽命。但技術壽命具有不可預見性，因此機電設備的壽命主要考慮其物理壽命和經濟壽命。設備的物理壽命一般可以由制造商提供，或者通過專家評判的方式采用德菲爾法（Delphi Method）進行預測;經濟壽命的確定可以采用最小年平均費用法或低劣化數值法來確定;最后設備的使用壽命由物理壽命和經濟壽命按權重比例2：8來確定。③

4 結語

通過機電設備和機電系統的后評估，掌握了機電設備或系統的具體情況，了解了設備的故障規律和使用壽命，在此基礎上，管理部門可以制定有針對性的維護管養方案，可以制定改造報廢計劃，為高速公路機電系統實現科學化、信息化管理提供技術支持。本文提出的機電系統后評估思路，也為高速公路機電系統后評估體系的建立提供參考依據。

注釋

① 馮俊杰，王錚.高速公路機電設施技術狀況評定方法研究[J].公路交通科技（應用技術版），2013（7）：61-63.

② 譚小剛.高速公路隧道機電設施檢測技術應用研究[D].長安大學，2014：24-42.

③ 饒永波.高速公路機電設備使用壽命的管理機制和實施方法[D].河南科技大學，2011：11-17.