高速公路外场ETC门架供电系统保障策略
2021年第18期
144
中国高新科技道路交通 | ROAD TRAFFIC
高速公路外场ETC 门架供电系统保障策略
郑　美
（新大陆数字技术股份有限公司，福建 福州 350015）
摘要：
高速公路在投入使用过程中，外场ETC门架供电系统发挥着重要作用。文章以青银高速公路外场ETC门架供电系统保障方案为例，阐述了我国供电系统存在的问题和改造升级后的保障方案，并对应急保障以及供电系统的用电管理工作展开分析，以保障ETC门架计费系统的高效运行，为高速公路管理提供参考。
关键词：
高速公路；外场ETC 门架；供电系统保障  文献标识码：A  　中图分类号：U495文章编号：
2096-4137（2021）-18-144-02  DOI：10.13535/jki.10-1507/n.2021.18.66 Guarantee strategy for ETC gate frame p
ower supply system in the outfield of expressway
ZHENG Mei
(Newland Digital Technology Co., Ltd., Fuzhou 350015, China)
Abstract: In the process of putting expressway into use, the power supply system of the ETC gate frame in the outfield plays an important role. The article takes the ETC door frame power supply system guarantee plan for the Qingdao-Yinchuan expressway as an example, explains the problems of China's power supply system and the guarantee scheme after the upgrade, and the emergency safeguard, and analyzes the electricity management of power supply system, ensures the ETC door billing system run efficiently, and provide reference for highway management.
Keywords: expressway; outfield ETC door frame; power supply system guarantee
1 ETC 不停车收费系统工作原理
安装OBU 装置的车辆进入通信区域时会经过触发线圈（检测线圈1），发出有车辆通过的信息，该区域中的设备启动读写天线读取通过车辆电子标签OBU ，如果检测到OBU 并且车辆触发逻辑线圈（检测线圈2），确认RSU 通信区内通过车辆，实现电子标签OBU 与读写天线RSU 双向通信，进而判断电子标签的信息是否正确、车辆IC 卡是否已到使用期限、该车辆是否被纳入到黑名单，同时甄别入口信息和OBU 卡内入口读取信息，上述辨别工作结束后对是否交易进行反馈，
如果交易成功（如果车辆通过入口车道，系统将写入IC 卡内信息，当车辆在出口车道则扣除费用后将发出出口信息），此时信息显示器上显示出交易类型、通过车型等，通过信号灯亮起，系统控制栏杆抬起，车辆匀速通过。
2 原外场ETC 门架供电系统方案2.1　招标设计方案
就近取电方式是门架供电收费站的主要方式，高速路外场门架安装在收费站一侧，当距离较近时进行箱变内取电，利用稳压器实现外场供电；当距离较远时采用箱变取电后，以升降电压的方式远程供电，远程供电过程中供电电缆敷设方式是直埋，并在电缆上方加设水泥盞扳，要求每隔一段距离设置标识装置，避免工程施工对供电电缆产生影响，甚至造成电缆损坏。
通常情况下，外场ETC 门架设备配电柜内安装锂电池作为备用电源，该电源待机时间长、体积小，常用的UPS 电源待机时间可达10h 。
2.2　供电系统设计方案存在的不足
（1）外场ETC 门架供电线路与备用发电系统处于断开状态时，如果城市供电系统停止工作5h 以上将造成门架设备无法正常使用。
（2）收费站至门架敷设的电缆，很多情况下容易发生断路和短路等故障，例如被盗挖、市政工程建设被挖断和过桥涵电缆被盗等情况。如果出现上述情况，专业的维修队伍应立刻进入现场排查故障、接续电缆以及恢复使用等工作，这些工
作很难在5h 内全部完成，如果故障发生在夜晚，更加无法在要求的时间内完成抢修工作。
（3）未安装供电状态监测软件，高速公路控制系统无法实现远程监测供电状态以及后备UPS 电源的实时动态，进而导致无法对故障及时做出反应。
3 优化完善后ETC 门架供电系统方案
（1）将双电源转换开关加设到箱变取电位置，并将市电与其主输入口连接，同时站内后备发电机与接入输入口进行串联，如果供电系统停止工作，可保证发电机持续为ETC 门架提供电力，降低城市供电系统停止工作带来的影响。
（2）将工作状态监测软件引入到外场ETC 门架设备中，利用软件监测设备，如果城市供电系统停止工作，监测软件将立即发出信号，维护人员便能够快速到达现场实施检修，提高排除设备故障的效率。
（3）安设双电源接入柜在收费站发电房内，如果城市供电系统停止工作，同时收费站内原有发电机出现故障或者
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发电机需要停机散热时，通过移动发电车，利用备用电源输入端接入发电车电源实现持续供电，确保外场ETC门架设备以及站内机电设备的电力需求。
（4）将便携式发电设备快速接口安装到一体化配电柜内，无特殊情况将便携式发电设备存放在收费站固定位置，当供电电缆发生故障且短时间内无法恢复正常供电，可将便携式发电设备移动到设备柜处，利用快速接口连接实现快速供电，如此与其他接线装置相比，接入时间较短，一般在10min内即可恢复正常供电。
4 制定科学规范的用电管理制度和应急保障预案
4.1　制定供电设备设施日常用电管理制度
（1）高速公路收费站工作人员定期对收费站内ETC门架配电柜（升压、稳压）进行巡检，巡检内容包括：柜内是否有杂味、接线端子是否状态良好、测量升压稳压器温度、柜内空调是否正常运转以及供电电压是否稳定，同时每10d 详细检查一次外场ETC门架端至收费站的供电线路。
（2）收费站电气技术员每天检查各级配电箱、站内箱变、发电设备，在检查中发现问题及时安排电工处理，确保供电设备状态良好。
（3）根据国家相关规程规范，将外场ETC门架设备用电和收费站机电设备确定为一级用电负荷，当城市供电系统停止工作后立即启动发电设备，重点保障一级电荷用电。
（4）每个星期固定时间电气技术员组织人员完成一次停送电监测，具体内容：电工手动断开城市供电系统输入→外场ETC门架和站级UPS电池组接入供电→后备发电设备开始工作→外场ETC门架和站级UPS电源进入到逆变供电状态→关停发电设备→城市供电系统接入进入正常供电状态。通过此过程测试，快速发现供电系统内存留的隐患及故障，并及时发现和整改，实现高速公路供电系统设备快速切换、使用。
4.2　建立和完善供电系统应急保障预案
高速公路管理单位组织成立供电系统应急保障组织，组长可由机电设备管理人员担任用电管理责任人，组员由各单位电工和设备技术员、电气技术员组成，根据可能发生的各种供电及设备故障，制定有针对性的处理预案，并根据预案内容开展抢修工作，主要有以下4种类别。
（1）计划性停电。当供电单位向高速公路收费站发出停电通知后，收费站应立即向上级监控调度中心提出协助申请，监控调度中心接到下辖收费站申请后，及时安排发电车操作人员检查发电车的情况，并及时向发电车内油箱注满柴油。同时，提前将车辆运送到提出协助申请的收费站，当发电车到达制定收费站后，发电车操作人员及时与收费站电气技术员联系，电气技术员组织电工将发电车供电线路接入到站内发电机机房，并且与机房内的备用电源连接，当接入工作完成后，启动发电车开始发电测试，确保高速公路停电期间电力持续供应。
（2）突发性停电。如果收费站在运营过程中所辖城市供电系统突然停止供电，值班电工必须在第一时间内启动站内固定发电机。通常情况下，供电系统切换和发电机启动过程须在0.5h内完成。恢复正常供电后工作人员必须检查UPS供电设备，排查存在的隐患，保证UPS电源持续稳定提供电力。
（3）外场直埋电缆故障。当外场ETC门架供电系统监测系统发出城市供电系统出现故障的信息后，一体化设备柜内的UPS电池组将立即介入进行供电。收费站工作人员发现问题后上报管理人员并检查城市供电系统运转情况。发现城市供电系统停止工作后，根据制定的应急保障预案的相应内容处理。如果城市供电系统运转正常，联系电气技术员检查各类设备开关、站内稳压柜和其它设备的工作状态。检查过程中发现供电开关跳闸，在保证安全的情况下尝试重新合闸，如不能合上，可能是因为外场供电电缆出现短路或者接地故障。查明原因后向值班主管报告，值班主管接到报告后，组织人员和安排车辆在最短的时间内将便携式发电机运送至故障现场。到达故障地点后通过快速接线装置将发电设备与一体设备柜相连接，快速恢复供电。接下来安排人员与监控调度中心取得联系，报告故障发生的实际情况，待专业人员到达现场后进行处理和排查工作。
（4）稳压器、升压器故障。当监测系统发出稳压器、升压器运转不正常的信息后，电气技术员到达现场检查稳压器与升压器，通常情况下是稳压器或者升压器的线包烧毁所致。其原因主要是设备柜内温度偏高以及设备负载较大造成。发现故障原因后向值班人员报告并联系监控调度中心，提出配送新备件的请求。备件到达收费站后电气技术员更换电工。当备件更换工作时间超过5h，必须提前将门架供电电缆跳过，直接与箱变连接取电，确保短时间内可恢复供电。5 结语
我国高速公路外场ETC门架供电系统对高速公路运行发挥着重要作用，需要进一步优化升级，制定供电系统管理制度，对供电设备和设施实现实时控制。应急保障预案能够为短时间排查故障提供依据，提高工作效率，实现外场ETC门架供电系统的稳定运行，保证通行费用收取工作的顺利进行。
作者简介：郑美（1975-），女，福建福州人，新大陆数字技术股份有限公司工程师，研究方向：机电工程施工管理。
参考文献
[1]闫红伟.浅谈高速公路外场ETC门架供电系统保障方案[J].中国交通信息化，2021（1）：122-124.
[2]崔海滨.京港澳高速公路京石段ETC门架系统建设[J].交通世界，2021（7）：141-142.
（责任编辑：张闪）

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