高速公路机电安装综合技术应用分析

梁 超

（中国铁建投资集团有限公司,北京 100855）

0 引言

高速公路是区域经济发展的重要基础设施，机电工程是一项综合性的工程。一般包括：收费系统、监控系统、通信系统和供配电系统。机电工程对于高速公路施工是一项复杂的、可变性小的工程，因为大多数机电工程都是在土建工程结束后进行施工的。因此，合理安排机电工程综合施工，对于保证高速公路建设质量，提升高速公路建设管理运营效率有重要意义[1-4]。

1 工程概况

合阳至铜川高速陕西境路线全长160.1 km，其中建设里程130.1 km，设匝道收费站10处，服务区2处，停车区2处。合铜高速公路全线机电工程包括收费、通信、监控、隧道供配电、照明、通风、消防等系统安装等。其中：

1.1 收费系统工程

广场照明路灯80套、设备基础及收费岛1 086套、各类设备3 329台/套、管线预埋22 000 m、光电缆敷设1 934 000 m、软件系统 246 套。

1.2 通信系统工程

桥架安装 34 112 m、光电缆施工562.1 km、通信设备安装调试12站。

1.3 监控系统工程

监控人井131处，供电手孔140个，外场设备基础542套、光电缆敷设 153 350 m、设备安装 224 套。

1.4 隧道监控工程

外场设备基础21套、光电缆敷设86 340 m、设备安装 394 套。

1.5 隧道机电工程

电缆沟施工600 m、支架安装8 100套、桥架安装6 556 m、灯具安装1 940套、射流风机安装26台、配电箱134套、变电所设备134台、电缆敷设109 100 m。

1.6 隧道消防工程

消防水池4座、消防管道及消火栓12 346处、防火门安装20套、电伴热保温系统13 192 m、火灾报警系统2套。

1.7 外电引入工程

收费站、服务区、隧道变电所共17处。

2 施工方法

2.1 收费系统安装

收费系统施工流程图见图1。

图1 收费系统安装施工流程图

土建工程交付前期施工条件满足之后，可以开始机电工程的管道预埋施工、线缆铺设、车道设备立杆、收费站台、监控设备和计算机设备等施工。完成各种设备的内部配线、电路连接、外部电力、信号电缆、控制电缆、防雷接地的电气连接等并做好各类线缆的标识标牌。设备加电前确保每台设备电源、配电箱开关均处在关闭状态，用万用表测量每一个供电回路，确保不存在回路短路情况。自下而上、由低级到高级逐级对设备加电自检，检查设备单机运行情况，调试到硬件系统运行正常等。

然后进行计算机、车道控制机系统软件、防病毒软件、收费车道软件、数据库软件、车牌自动识别软件、收费信息及图像查询软件等的安装调试。

2.2 监控系统施工

监控系统施工主要的施工内容包括各种机柱整立和设备固定、各种设备的加固、接地引线焊接、内部配线、电路连接、外部电力、防雷接地的电气连接等。

隧道PLC上位机编程，火灾报警、车辆检测器、大型可变信息标志、可变信息发布屏、隧道内可变信息标志等单机软件调试，计算机系统软件、防病毒软件、监控系统应用软件安装调试。

收费系统施工流程图见图2。

图2 监控系统施工流程图

2.3 通信系统施工

首先进行桥侧打孔安装光电缆线的支架及管箱，按照高空作业施工要求进行施工，确保施工安全。光电缆铺设时不超过规定的牵引张力和弯曲半径的要求，光缆布设在过桥管箱和高架桥时，提供附加的保护，电缆接续只在人孔中接续。接续采用“接线子＋热可缩套管”工艺，并在套管内充油。在分歧处、通信站引入和接头处及200 m以上大桥两端处均需留有3 m以上冗余量。

用于通信电源的各种设备、机柜整齐排列并保持垂直状态，垂直的误差不超过设备机柜高度的0.15%。在设备安装过程确保机柜内的仪表、按钮和内部结构件没有碰撞损坏、脱落卡阻现象，保持开关和电闸的操作灵活，并且接触良好可靠。防雷地线与机框保护地线安装符合设计要求，电池架排列平整稳固。

通信系统施工流程图见图3。

图3 通信系统施工流程图

2.4 供配电系统施工

供配电施工的主要内容包括西塔、武家塬隧道变电所。主要设备包括低压开关柜、柴油发电机组、UPS、EPS等。

根据设计施工图纸对开关机柜等安装位置按照次序放样，在型钢支架上采用油漆笔进行详细标记。成品机柜运输至安装作业点之后再进行拆除保护的外包装，安装顺序从一侧到另外一侧，逐步进行。

开关机柜成品的硬母线逐段连接并核对长度，检查分支母线的位置与图纸和产品说明是否一致。首先拆除开关机柜侧面的母线安装孔的挡板和堵头，将机柜内的主线逐根依次固定牢靠，然后依次把分支的线路接入主线上，注意控制各个母线之前的间距以及接地的距离。

整流逆变装置和蓄电池组是UPS/EPS不间断电源的主要组成部分，安装时先进行整流逆变装置的施工，再进行电池组施工。最后是UPS的输出中性点与输出变压器的星形中性接地线进行可靠连接。

柴油发电机组的安装主要包括发电机组基础制作、发电机组的安装、发电机组控制屏的安装以及柴油发电机排气系统、减震设施等的安装。按照供货商提供的产品资料和设计图纸，进行设备基础预埋件预埋，做好与主接地系统的接地准备。机组安装前报请监理工程师进行基础验收，发电机组到货后，进行外观检查，然后进行底座安装。选择适当的起吊工具，将发电机组就位，并进行附件安装，采取减震措施确保柴油发电机稳定运行。

2.5 各系统联调联试

系统工程完成后必须进行联调联试才可以保证综合系统的应用畅通，主要是监控系统、通信系统、供电工程和收费站的计算机操作系统的联调联试，联调联试在各分系统的所有安装测试工作完成后进行。联调联试工艺流程图见图4。

图4 系统联调工艺流程图

3 注意事项

机电综合安装中光缆和电缆线路施工是关键工程，施工时尤为注意。

3.1 光缆线路施工

光纤线路施工前根据设计图纸的线路，对整体长度进行复测，复测目的是测量光纤线路长度，用于物资采购和线缆的结构规划。复测时做好台账记录，测量光纤长度时，根据工程提供的等效折射率进行，测试光纤衰减时，在 1 310 nm 和 1 550 nm 两个波长下进行。

预先对光缆接头位置进行规划，光纤尽量避光操作。根据光缆接头保护盒子的尺寸，保证加强芯的长度，分散光缆的管束，并且利用带有75%酒精的棉花清洗束管。

光缆的测试端需要接入光时域反射仪进行测试，光缆连接点用溶解焊机和接续工具操作，保证熔接焊机电压稳定。利用酒精纱布先对熔接焊机卡槽、剥线钳口、光纤切断器的切口部位进行擦拭清理干净。

采用专业的涂覆层开剥钳，轻轻剥除光纤外层涂覆层，剥离的长度按照说明书要求，酒精纱布轻轻擦拭，按光纤排列顺序一一对接续，接续完成后对接头进行测试。

3.2 电缆线路施工

电缆采购需要考虑施工的富裕度、损耗、接头预留等长度，计算出每条电缆的长度之后再进行统一批量购买。根据施工电缆展放顺序，编制配盘计划。提供给供货厂家生产配盘。

电缆的放线拒绝采用机械拖动，人工缓慢展开敷设在电缆支架上，不得损伤电缆的保护线管，并且在电缆的首尾、回路、转弯点、接入点、出线口等位置张贴标志牌，注明电缆的编号、用途、线缆规格、末端位置等，采用卡箍固定电缆，固定间距不大于 2 m。

过桥位置的电缆要沿着钢管支架进行敷设，隧道内的电缆根据电缆沟槽支架进行敷设，穿越边沟等地区时要在玻璃钢管内进行保护，电缆根据规范要求一定距离设置一个人工检查孔，作为中间接头的工作处理点。

4 结束语

高速公路里程建设越来越长，机电综合系统也越来越复杂和智能化，功能也逐渐强大。机电施工过程中需要结合土建工程进行同步施工，综合管理调试，做好施工组织。合理地进行高速公路机电系统设备的安装，重点关注通信光缆和机电电缆的施工，保证设备的可靠性、合理性、安全性和可拓展性，强化施工质量的控制可以提升高速公路建设管理的水平。