高速公路ETC门架系统机电设备安装、维护问题及对策研究 

高速公路ETC门架系统机电设备安装、维护问题及对策研究 

雷名山

广东省路桥建设发展有限公司云梧分公司

摘要：随着社会经济的发展，科学技术的进步，道路智能化加快了进程，加上ETC的推广普及和门架系统的建设，在取消省界收费站工程实施后，高速公路通过ETC门架实行分段计费，出口收费站一次性收费，从而极大地便利了汽车的行驶，降低了运输费用，节省了运维管理的人力资源。ETC门架体系的建设品质，将直接关系到高速公路运营和用户使用的感受，所以在工程中进行科学、标准化的施工以及后期的运维保障显得尤为重要。

关键词:高速公路；ETC门架系统；机电设备安装、维护

引言：高速公路 ETC门架收费系统主要是利用道路收费的方式，设置路段、收费单元，采用新型的分段计费模式来进行车辆通行费计及扣费，形成包含数据、图片、视频的完整收费数据。最后将收费数据上传到各路段中心、省联网中心、部联网中心，实现了全国“一张网”收费模式。

一、ETC门架体系的构成与功能

(一)门架前端体系结构及功能

   门架前端系统主要包括一体化机柜，门架工控机， RSU天线设备，车牌图像识别设备等。各组成部分共同组成一个完全的收费系统。在图1中显示了高速公路 ETC门架系统一体化机柜吊装展示图。

图一

（1）一体化机柜

  门架前端一体化机柜，包括机箱外设、通信传输系统、空调系统、门禁系统、 UPS等。

（2）门架工控机

  作为门架式收费系统的主要设备，工控机通过收费软件将天线控制器及牌照识别系统采集到的车辆数据进行通行费的计算及处理，控制外设完成交易，将通行数据上传至对应的门架服务器。

（3）RSU天线系统

  RSU天线系统是利用安装在门架顶部的天线与车载 OBU或 CPC卡进行数据的通讯，然后再将交易数据传输到工控机进行下一阶段的数据处理。

（4）车牌图像识别设备

  门架上部面向交通流量一侧，包括应急车道在内每车道各1台车牌图像识别设备，生成过往车辆的图像记录并上传至后台服务器。

(二)门架后端系统

  门架后端系统包括门架服务器、站级网络交换机、华为私有云部署平台、备用链路、防火墙等。

（1）门架服务器

  执行多台门架工控机信息回送，并经由双链路将数据传输到路段中心和省联网中心，该系统可以对本地的资料进行储存和检索，既可以保存资料，又可以利用相关的收费系统来读取资料。

（2）站级网络交换机

  ETC门架网关的主用链路可以通过门架式数据交换形成一个小回路，然后通过收费站级交换机与高速公路骨干网连接，完成分层的数据上传。

（3）备用链路

  采用电信运营商专线网络作为备用链路，将收费数据上传至省联网中心、部联网中心。

（三）通信系统和供配电系统

   前端门架通信采用双向通信环状网络架构，当一路通信被切断时，另一路仍能维持通信的双重安全。服务器后端数据通过有线链路和无线链路的双链路上传，有线链路是由原来的高速通信骨干网传输到各省联网中心，然后将数据送到部联网中心。无线链路是通过4 G备用链路的网络传输，在骨干网络中断时，作为备用链路传输数据。

二、施工技术注意要素

（一）一体柜机实施

（1）吊装之前检查

  在进行吊装之前，需要对于柜机进行全面的检查，包括外部尺寸、螺栓的孔位，还有线缆的盘留情况。

 (2)吊装工艺要领

  采用平板式吊具，并加布作为防护，不得采用钢索进行吊运。悬挂装置必须均匀地布置，以确保箱体垂直起重。在离开地板5至10厘米后，要注意悬挂装置的坚固程度、箱体的倾角。

(3)安装过程要素

  安装时不能与基座的螺钉发生撞击，并保证螺钉可以正确地插入到箱体安装孔中。箱体的安装方向要对齐，确保两边的柜门都朝斜面打开。箱体基部需要在螺钉上平垫片或弹垫片后，用扭矩扳手拧紧螺帽，并对箱体的水平和垂直进行检验。在穿线完毕后，箱体底部要用护罩进行封口。

（二）交换机组态调试

   门架交换机使用环网方式访问收费站交换机，按照规划的IP方案划分VLAN, VLAN网络的网关位址设在站级交换机上，交换机与交换机通过TRUNK接口方式连接，交换机环网通过 ERPS或 RRPP实现环网连接。

（三）防雷接地

  门架应安装避雷针。电源、信号线路防雷应依照有关防雷的标准及规范要求进行建设。路侧标识点设备应做保护接地和防雷接地。正常情况下不带电的设备金属外壳应做好接地工作。宜采用联合接地，联合接地电阻应不大于1Ω。。

（四）门架系统主要机电设备安装

（1）门架机电设备布局

  图二为门架机电设备安装图例

图二

  (2) RSU的天线设置

  每个车道安装一套RSU，RSU的安装位置要求在车道范围之内，不得超出车道两侧的分道线。安装的最佳位置为车道的正中央。安装高度最低不低于5.5 米，推荐6 米。

(3)高清车牌识别

   每个车道安装一台高清车牌识别一体机，摄像机的安装位置要求在车道范围之内，不得超出车道两侧的分道线，中间加装一套高清全景识别仪。安装的最佳位置为车道的正中央。安装高度最低不低于5.5 米，推荐6－6.5 米。

（五）后端系统安装施工

（1）交换机

   如果要拆卸之前的交换机，首先要确定原来的机器组态，复制组态，然后把组态转换到新的机器上。在转换时，由专业技术人员协助，首先拆卸老旧的交换机，更换新的交换机，同时对门架数据服务器、硬盘录像机、网络防火墙、工作站所用到的交换机网口均按照新增IP计划配置，确认业务系统运行无异常后进行下一步操作。

（2）服务器的安装和调试

  服务器的安装和调试都要在原来的收费站服务器上进行，如果服务器有足够的地方，可以直接上架，如果没有足够的地方，就需要增加一个机箱来上架，同时还要有两个备用的电源。

四、高速公路机电设备维护策略研究

（一）对设备展开严格监测管理

ETC门架上的设备长期工作在户外，由于气候条件、湿度、温度等对机电设备的工作有很大的影响，因此必须要对其进行有效的监测，并采取相应的对策，才能保证机电设备始终处于良好的工作状态，保障过往车辆牌识信息等的正常采集以及正常交易。以广东省部分路段为例，基于取消省界收费站工程部署的ETC门架设备状态监测与预警系统，维护管理人员可登录监测页面，以直观的图像化、卡片式、列表式等方式查看各ETC门架的运行情况，通过结合其他监测系统一起，及时发现门架运行过程中的异常情况，对门架运行告警、故障进行排查修复。

（二）提高维护管理人员专业水准

目前，高速公路ETC门架系统的机电设备维护和管理工作中，由于设备长期在相对恶劣的环境下运作，加上部分维护管理人员技术水平不足，一些设备问题常常需要依赖设备供货商的技术力量来维护。为确保机电设备运维工作可以顺利进行，就需要加强对路段机电维护和管理工作人员专业技能的培养。除了基础的维护管理技能，还要有针对性的对ETC门架设备定期维护、日常检查和设备故障检测等技能进行不定期培训，全面提升设备维护管理的专业水平，只有维护管理水平提高了，才能更好的做好机电设备的运维管理工作。

（三）完善维护管理体系

完善现有的维护管理体系，保证运维工作的落实，运维过程中必须以安全生产为指导，最大可能地减少设备故障与系统的中断时间，保证机电设备连续、正常运行。为了确保ETC门架机电设备运维工作的顺利进行，有关的技术人员必须对各种常见的问题有相当的认识，根据经验和专业完成相应的预防和保养，这样可以使得机电设备出现故障的几率降低。要做好机电设备的预防性养护，通过定期的巡检、保养，在设备日常运行时，通过巡检设备的运行参数，掌握设备的运行状况，对运行参数不达标的设备，要及时更换，防止设备故障甚至是事故的发生。要把对机电设备的保洁保养与设备性能维护结合起来，努力提高机电设备的使用期限。

总结：综上所述，高速公路 ETC门架收费系统的建成，是国内发展智能运输的一项新举措，无论是节约运行费用，还是从能源成本方面考虑，都具有重大的社会经济效益，是一项惠及民生的重大举措。在系统运行的过程虽然出现了一系列的问题，但是伴随科技的进步，其机电设备安装技术以及门架系统也在不断的革新。

参考文献：

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[3]郑敏华.高速公路ETC门架系统机电设备安装浅析[J].中国交通信息化,2020(S1):65-67.DOI:10.13439/j.cnki.itsc.2020.S1.017.