摘要：文章结合工程实例，就高速公路机电工程设计中关键要点进行了深入地探讨，着重从监控设施设计、通信设施设计、监控外场设备、供配电系统设计、照明设施和通风设施设计等几个方面进行了论述。
关键词：高速公路；机电设施；通风；照明设计
随着我国交通行业的不断发展，高速公路工程建设力度不断加大，隧道机电设施的合理设置直接关系到隧道安全运营与节约能源。近年来，随着新型节能技术在公路隧道机电工程中的应用，有效地解决了机电设备利用率低、能耗高等问题。因此，为了创造出节能、高效、安全的公路运营环境，需要做好高速公路机电系统设计工作。本文以某高速公路为例，针对高速公路机电工程设计中关键要点进行探讨。
1.工程概况
某高速公路，全长160.339km，本项目主线全线采用设计速度120Km/h的双向六车道高速公路技术标准，路基宽34.5米，为珠三角地区的一条黄金通道。它的建设，加快珠三角产业转移的步伐，加快省内劳动力向珠三角发达地区转移，对于广东省全面建设小康社会、区域经济可持续发展以及构建和谐社会均具有十分重要意义。本次机电工程设计内容包括：监控设施、收费设施（含收费土建）、通信设施（含管道设施）、供配电设施（含隧道供配电设施）、照明设施（含隧道照明设施）、通风设施等。
2.高速公路机电工程设计
2.1监控设施设计
2.1.1监控系统构成
监控系统包括监控中心、外场设备两个部分。（1）设置监控中心，负责管理全线道路和隧道区段的监控业务，由计算机系统、闭路电视系统、液晶拼接系统、视频事件检测系统、通风照明消防控制系统、火灾报警检测系统和综合控制台等组成，见图1。（2）主线外场设备包括摄像机、微波车辆检测器、能见度检测器、门架式可变情报板、悬臂式可变情报板等。
2.1.2监控外场布设
本项目监控重点在隧道、长大下坡、互通、特大桥等区域，主线外场根据主体工程情况设置完备的视频监控、信息、信息采集系统，隧道根据监控等级配备相应的设备。
2.1.3隧道监控设备
本项目共4座隧道。其中A+级隧道1座，A级隧道3座。根据《公路隧道交通工程设计规范》JTG/TD71-2014，各隧道的监控设施布设如下：（1）摄像机布设。各隧道洞内入口处设置的第一台摄像机为小焦距变焦摄像机，其距下一台固定摄像机的间距为40米~50米左右。为了更好的观察隧道内的交通和环境状况，以及消除紧急停车带前摄像机对紧急停车带监视的盲区，在各紧急停车处车道控制标志位置再设置一台球型遥控摄像机，既可以更全面的了解紧急停车带所处路段的交通情况，也可以在异常情况下控制摄像机转动及调整焦距，对前后500米范围内的隧道情况进行监视。（2）光纤光栅火灾检测系统。隧道外其余隧道均采用光纤光栅火灾报警系统对隧道内火灾事件进行检测，光纤光栅火灾报警系统具有测量精确度高、稳定性高、维护方便的特点。（3）图像传输方案。隧道内监控图像通过多路复用点对点视频光端机级联传至就进通信站编码，或直接传至监控中心。。（4）数据传输方案。隧道内设置工业以太环网，各本地控制器与工业以太网交换机相连，工业以太网交换机通过光纤组成单环或双环。隧道内除火灾检测数据外的其他监控数据均接入工业以太环网，再经以太网光端机传至就近通信站。
2.2通信设施设计
2.2.1光纤数字传输系统
本项目光纤数字传输系统采用具有ASON（自动交换光网络）特性的干线传输系统与综合业务接入网相结合的传输体制。（1）干线网。干线传输系统推荐采用兼容传统SDH系统的ASON（自动交换光网络）设备，并应保证与省通信中心及相邻路段干线设备互联互通。（2）基层用户接入网。路段内推荐采用综合业务接入网，本项目各通信站通过光纤线路以隔站相连的方式共同组成相切自愈环型网络，构成“两环相切”的结构，实现路段内业务传输以及通信中心对全路段的管理。
2.2.2数字程控交换系统
（1）语音方案。在通信中心安装1台数字程控交换机，负责全线的语音业务和中继转接服务。业务电话分别设置在收费站、服务区、停车区和养护工区等处。（2）指令电话系统。本项目设置指令电话系统，为管理部门工作人员提供指挥和调度功能。在监控通信中心设指令电话主机，指令电话分机设在高速公路沿线收费站、服务区、停车区和养护工区等，见图2。
2.3收费设施设计
人工收费车道计算机系统由车道控制、雨棚信号灯、自动栏杆、车辆检测器、检测线圈、非接触IC卡收/发卡机（兼容粤通卡）、车牌自动识别系统、车道通行灯、费额显示器、票据打印机组成。入口自动发卡车道计算机系统由全自动发卡机、车型自动识别设备、雨棚信号灯、自动栏杆、车辆检测器、检测线圈、车牌自动识别系统、车道通行灯、手动栏杆、雾灯组成。ETC车道计算机系统由车道控制器、雨棚信号灯、自动栏杆、车辆检测器、检测线圈、非接触IC卡收/发卡机（兼容粤通卡）、车牌自动识别系统、车道通行灯、费额显示器（仅出口车道配置）、黄色声光报警器、手动栏杆、雾灯、路侧读写单元等组成。
2.4供配电系统设计
2.4.1变电所设计。在各收费站、服务区、停车区和各隧道设置10/0.4KV变电站或箱变，负责各收费站、服务区、停车区和隧道机电设备用电。为保证重要负荷用电，按规范要求应采用双电源供电。但一般公路收费站等设施大多远离城市，即使有不同来源的两路电源，但其可靠性也不一定很高，因此结合本项目特点，采用单路电源和柴油发电机备用相结合的方式，变电所高压侧接单回路供电，电源自附近架空线T接引入。
2.4.2电力监控系统。整个电力监控系统包括现场部分和监控中心部分两个部分。在现场安装一台或多台现场控制单元，负责采集各开关、接触器等的遥信数据；设备与监控中心之间的通信主要采用光纤，在变电所设置一台通信处理机，设备数据上传至就近的通信站，再由通信站上传至监控中心。
2.5照明设施设计
2.5.1广场照明。对2入4出的收费广场照明采用12米低杆LED路灯，2入5出的收费广场照明采用15米中杆高压钠灯，均为广场两侧对称布置。
2.5.2隧道照明
①入口段：采用高压钠灯照明(400W)，间距为1.2米，两侧间隔对称布置。②过渡I段：采用高压钠灯照明(400W+250W)，间距为3米，两侧间隔对称布置。③过渡II段：采用高压钠灯照明(250W)，间距为6米，两侧间隔对称布置。④出口段：采用高压钠灯照明(250W)，间距为3米，两侧间隔对称布置。⑤应急照明：采用LED灯照明，基本照明的1/4作为应急照明使用，设置独立供电系统，平时兼作工作照明。应急照明灯具平时处于点亮状态，断电时，持续照明点亮时间不少于2小时。⑥引道照明：采用10米低杆路灯（150W高压钠灯）照明，在道路行车方向的右侧，布设长度为130米。
2.6通风设施设计
隧道采用全射流通风能满足设计要求。射流风机由于具有体积小，升压效果明显，便于布置等特点。在进行风机布置时，各隧道射流风机每2台为一组，安装在隧道建筑限界以外，尽量远离拱顶的位置。每台风机由风机供货商提供的安装附件焊接在隧道二次衬砌的风机安装支架上，射流风机选用φ1120mm型可逆射流风机，电机功率30KW。电源为三相380V，每台风机单独从风机总配电箱的低压出线回路引一路电源，风机控制点位于风机配电箱内。在隧道内风机附近设置风机配电箱，内设负荷开关，用于风机修时切断电源，以确保安全。
3.结束语
高速公路隧道机电工程创新设计是保证行车安全、经济、节约的技术措施。由于我国高速公路隧道众多，随着交通量的日益增加，在高速公路隧道机电系统设计过程中，应结合相关规范合理布置机电设施，对各项新技术进行研究，以建立完善的公路机电系统，推动交通行业的持续发展。
【参考文献】
[1]杨成林,范晶荣.高速公路机电工程监理重点难点解析[J].智能城市,2018,4(03):67-68.
[2]江保葵.高速公路机电工程施工管理浅谈[J].居舍,2018(25):159.
作者:陈署鑫 单位:广东飞达交通工程有限公司