ETC门架供电保障模式浅析

摘要：结合福泉高速公路有限公司ETC门架供电运营维护管理的实践经验，探讨如何未雨绸缪、多措并举、“软硬”兼施，全力保障ETC门架供电系统运行正常，为确保收费工作顺利进行奠定坚实的基础。

关键词：ETC门架;供电系统;UPS;预防性养护

中图分类号：U418.7  文献标志码：A  文章编号：1671-0797（2022）03-0052-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.03.015

0    引言

2020年1月1日零点，全国近500处省界收费站正式撤销，至此，原有以省为界的运营模式变为门架计费，车道通行的全国高速公路全网统一了运行模式。车辆在高速公路省界不再需要停车交費，可以直接快速通过，在省界的通行体验与在主线上行驶完全一样，可以彻底解决省界收费站拥堵问题，大幅提高通行效率，减少污染物排放。

其中，ETC车辆继续使用ETC专用通道，在入口和出口收费站实现ETC不停车快捷收费。人工交费车辆在入口收费站领取带有路径记录功能的CPC通行卡，在出口收费站交回，并一次性交纳全程通行费，从而大大提高了综合交通运输体系的运转效率，极大地缓解了收费站拥堵的情况，有效改善了人民群众的出行体验，也助力了高速公路节能减排、降本增效。

与此同时，对于机电运维人员来讲，门架机电设备的保障尤为重要。目前门架机电设备的抓拍摄像机、RSU天线、光缆均采取主备模式，而门架的供电电缆则仅采取就近收费站或服务区单回路供电模式，可以说，现在的门架供电已经成为影响门架设备正常计费的关键因素。

因此，如何在现有模式下保障门架供电系统的完好运行已经成为一个亟待解决的问题。本文结合近两年福泉高速门架供电设备的运行情况，对其保障模式进行了简单的分析总结。

1    现有ETC门架供电模式

福泉高速共设置17个收费站，其中福泉11个、渔平6个，对应的大枢纽互通有草埔园、西埔、三江口、港后、渔溪、南沈、青口、黄石等8座，对应设置48个ETC门架。其中，48个门架分为收费站、隧道配电房、服务区三类取电点，由各邻近收费站、服务区或隧道配电房内低压配电柜中的专用抽屉柜接出，沿线按照供电距离采用YJLV-4×70 mm2或YJLV-4×50 mm2铝缆进行供电。从单个ETC门架来看，参照图1，目前单个ETC门架进线端配备有市电+柴油发电机双保障模式，机柜端配备有门架UPS（福泉路段采用科士达UPS，配备48 V、100 Ah锂电池）+移动发电机接口的双备份模式，能够在一定程度上满足供电保障的需要。

但从近两年福泉路段的实际使用情况来看，仍存在一些不足，主要如下：

（1）维修及时性无法满足。外场ETC门架套钢管铺设的电缆为铝缆，与光缆在同一钢管内，在施工时极易出现缠绕、破皮、续接等问题;在实际使用中，也发生过多起因电缆破皮短路、受火灾损毁、进水短路引发的电缆故障，导致进线端的保护完全失效，只能依靠门架机柜端UPS与移动发电机进行保障。据测算，目前门架UPS对于“4+1”车道仅能供电5 h左右，而电缆的维修存在极大的不确定性，从机电维护站接到告警通知，再到准备材料驱车赶到现场，排查断点、接续、调试、恢复，这一系列动作下来，已经需要不少时间，而当遇到夜间、节假日等特殊时间点时，就更难以保障故障的及时维修，从而无法有效保证门架设备的正常运行与门架心跳的正常上传。

（2）安全性无法保证。福泉路段经2010年扩建后，基本达到双向八车道的通行条件，单向四车道门架日均车流量达3万辆，车流量增长的同时也更易引发安全隐患。当外线中断或输入停电时，一是需要维护车辆停留在应急车道上进行移动发电机的发电操作，在遇上夜间、节假日等时间段时更容易存在安全隐患;二是目前的接线模式仅支持移动发电机对单个门架而不是一对门架进行发电，而进线中断时，往往至少有一对门架受影响，需要至少出动两辆作业车载两台移动发电机进行发电，而福建沿海时常有台风、暴雨侵袭，导致现场操作人员易发生安全风险。

（3）设备稳定性不够。经过对门架供电设备两年多的实际使用后发现，在所站或服务区等外线停电后，可能发生门架UPS设备跳闸、告警、关机等情况，即使在启用柴油发电机进行供电后，也依然可能出现有柴发、有UPS、有电池而门架ETC设备仍无法正常供电的情况。

2    建议的ETC门架供电保障模式

2.1    从门架建设层面分析

（1）考虑到福泉高速沿线车流量较大，建议建设时在ETC门架立柱附近加宽应急车道，预留应急车辆停放空间位置，更好地保障操作维护人员的人身安全;

（2）从门架机柜设备选型开始，考虑单向四车道的门架设备功率基本不超过600 W（不含空调），可采取直接在门架机柜顶端或门架路侧增加太阳能板供电的保障方式;

（3）在具备条件的路段，可采用供电线路AB双向互备的模式建设备用供电电力电缆，进一步提升供电线路的安全性。

2.2    从运营管理层面分析

（1）加强供电预警机制。通过加大“人工+信息化”监测力度，按维护规程开展日常供电系统的人工巡检维护，利用不断推陈出新的各类远程告警设备，努力实现供电中断的自动告警与自动推送，进一步提升电力中断响应的及时性，做到电力中断早发现、早告警、早处理、早排除。

（2）建立ETC门架应急抢修队伍。建立“社会化+机维部门”双管模式，集中优势技术力量，结合社会化抢修抢险队伍，确保在门架供电故障发生时，能够“召之即来，来则能战，战则必胜”。

（3）备足门架供电系统应急备件。日常维持相应规格的电力电缆、各类空气开关、UPS设备、UPS电池、移动发电机、小型外接应急电源等设备的库存，并在使用后及时进行采购补充，进一步提升应急场景下的供电应急保障能力。

2.3    从技术维护层面分析

（1）设立门架ATS应急供电装置。近期福泉公司试点了在门架ETC机柜内UPS输出与门架设备之间加装一个ATS应急接入装置，该装置能够实现UPS输出与外接电源之间的无缝切换，外接电源采用便携应急电源，内置电池，电池规格参照门架锂电池，至少采用100 Ah电池组，如图2所示。

当机柜端输入市电中断时，先行使用门架ETC机柜UPS供电，待技术人员到达现场后可直接接入便携应急电源进行供电，后备供电时间=机柜UPS供电时间+便携应急电源供电时间。当故障无法及时排查时，可以连续更换后备便携应急电源，部分夜间发生的供电故障可以等到第二天早上进行排查，兼顾了保障ETC门架各设备供电与人员安全的问题。

（2）探討设立门架市电断电无线告警的可行性，即对辖区内门架配电柜安装断电报警器，确保门架机柜市电断电时能够第一时间向云平台通知断电报警信息，通过绑定手机接收断电、来电提醒，ETC门架应急保障小组能够对报警位置进行针对性巡查，保障门架用电安全。

3    落实门架供电系统日常养护制度及应急预案

门架供电保障部门应该按照从严、从细、从实的标准，做到设备到人、线路到人、安全到人。及时通过省级ETC门架数据监测平台检查门架市电、UPS设备输入/输出状态，并形成信息中心、机维中心、机电维护站三级全天候供电系统巡检模式，建立供电设备和供电线路恶劣天气前期巡检、中期保障、后期维护的管理机制;按规范开展门架供电系统的日、月、季、年巡检维护，出台门架供电系统保障应急预案，全面落实门架供电系统的预防性养护和突发故障的及时修复。

3.1    按日、月、季、年开展门架供电系统巡检及维护

每天通过查询ETC门架运行监测软件系统，确认ETC门架机柜供电稳定、正常;确认供电来源、电池容量等参数数据上传和显示正常。

每月检查供电设备内部元器件上有无明显灰尘、织网等积落物;检查元器件及其线路的颜色、形状、声音等，要求无异常颜色、异常形状变化，无异声、异味;检查供电接头连接是否牢固，有无溶解、熔解、锈蚀等现象;各供电设备指示灯应表示正确、亮度适当、易于辨别、互不窜光;排风、散热部件应工作正常[1]。

每季度现场检测UPS不间断电源切换是否正常，并通过ETC门架运行监测系统查询UPS不间断电源切换期间参数数据上传反馈的准确性。

每年现场检测配电房端和ETC门架机柜端供电端子，确认输入电压范围：AC220 V±20%，输出电压范围：AC220 V±5%;现场观察和测试防雷浪涌保护器运行状态，确认是否存在故障、被击穿等情况。

3.2    强化门架供电系统预防性养护

一是现场开展UPS不间断电源蓄电池充放电测试，确保UPS不间断电源电池供电时长不少于4 h，并在相关巡检记录中做好记录填写。

二是开展人井及管道设施检查，现场检查人井及进出线口防鼠、防虫等设施是否完好，及时补充、完善受损的防护措施，最大限度确保供电线路的物理安全。

三是每年或在台风雷雨天气过后组织技术人员开展接地阻值的专项测试，文献[2]指出，应确保门架设备的安全接地电阻≤1 Ω。

四是开展供电设备的预防性养护工作，结合设备使用情况及设备寿命及时更换供电设备易损部件，按操作规程更换新部件并进行变更调试，将变更和调试结果记录在设备记录本和其他相关资料中，如部分防雷器在雷暴天气后容易失效，需要及时安排更换以实现防雷保护。

3.3    门架系统突发事件应急处置

当ETC门架供电电缆遭到不可抗力的破坏，引发ETC门架市电供电中断时，建议采取如下应急处置措施。

一是组织技术力量在现场查找判断故障位置和故障原因，预判影响程度。

二是本着“先恢复基本功能，再修复全面功能”的原则开展抢修工作[3]，协调供电电缆的采购、供应、运输及安装调试等相关事宜，并预估修复时间，对于无法在4 h内完成修复的故障，应及时协调应急供电设施（如应急接入电源等）至现场，做好应急供电接入。

三是在完成修复工作、确认功能恢复后，做好相关内业资料的整理和归档，实现检修流程的完全闭合。

4    结语

随着经济的不断发展以及高速公路通行车流量的不断增长，车辆对高速公路的要求日趋严格，只有保障ETC门架系统供电的稳定性，才能使不停车收费系统业务持续在线，从而为高速通行车辆提供更为完善的优质服务，实现车与路的完美融合。

因此，应结合日常运营维护实践发现的各类疑点、难点，保障ETC门架系统供电的稳定性，持续落实门架供电系统的监测、巡查与预防性养护，组织优势力量应对突发供电系统故障，未雨绸缪、多措并举、“软硬”兼施，全力保障ETC门架供电系统运行正常，确保收费工作顺利进行。

[参考文献]

[1] 廖宏斌，占祖德.高速公路电源技术方案探讨[J].中国交通信息化，2017（1）：120-122.

[2] 莫丽娜.青海地区高速公路电子不停车收费系统应用关键技术研究[D].重庆：重庆交通大学，2016.

[3] 程勇.5G网络高可靠市电保障方案的探索[J].数字技术与应用，2020，38（1）：223.

收稿日期：2021-11-19

作者简介：沈炳孟（1986—），男，福建人，机电工程师，研究方向：机电设备运维。