基于功能性养护单元的预防式机电系统养护新模式研究

张全锋

（肇庆市公路发展有限公司，广东 肇庆 526040）

伴随着我国经济的快速进步与发展，近些年来我国交通运输行业建设较从前而言发展更快，这也标志着我国的高速公路建设速度在日益加快，同时高速公路的通车数量、总里程数较之前而言也有了一定程度的增加[1]。在高速公路建设的过程当中，机电系统设备的使用量在不断增加，对于机电系统建设所提出的要求也就更高。所以如何切实有效的针对高速公路机电系统进行养护，就成为未来相关工作开展的重点。现阶段在公路机电系统养护方面的局限性体现在设备选择的单一、检测手段的落后以及保养效果不佳几个方面。长此以往一方面影响效率的提升，另一方面也会导致设备一旦出现安全隐患或者使用故障，也只能由之任之，一切都陷入了被动的僵局当中。所以预防式机电系统的养护新模式选择，将可以切实提高高速公路机电系统运行的稳定性，同时也在最大程度上降低了运营过程中的成本投入，对于一些较大的隐患起到了日常重要的预防作用，为切实提高高速公路使用的安全性，保障人们的正常通行以及确保高速公路的正常运转奠定了基础和保障。

1.1 通用维护模式

通用维护的模式包括以下3 种：①自行养护的模式，因为高速公路管理工作的开展过程中，普遍具备自己专业的维护团队，所以其也需要相关的仪表设备作为保障，避免存在设备浪费闲置的情况。②外包维护的模式，这样的方式可以更为有效的确保合同范围内的服务内容以及维修范围处于合理以及专业的范畴，在最大程度上发挥出专业公司的技术水准，节省了前期所需要花费的成本与开支，但是这样的方式也往往需要付出更大的维护成本。③上述两种方式结合的体现，主要针对维护工作进行科学有效的分工，对于一些要求并不高的工作内容，大多都是自己负责的，但是对于一些对于专业性要求比较高的内容，则需要委托给专业的负责公司[2]，这样的方式很容易导致后期在出现问题的时候，职责混乱，不利于责任的落实与追究。

1.2 三级维护体系

三级维护体系主要是指管理层作为第一级开展维护工作，其主要的工作包括高速公路全线路的机电系统维护工作，并且这项工作主要是由高速公路管理单位的机电部门负责。第二层为维护层，这也是这一体系构建过程中的核心，主要包括了机电设备的具体维修工作。第三层为养护层，其主要针对收费站的相关工作负责，也包括收费站监控管理工作中所涉及的诸多内容。

功能性养护单元主要是指用于对机电设备正常使用以及维护工作的养护方法，并且在系统出现故障的时候可以更加及时的针对设备进行日常的维修与处理，确保机电系统可以处于一种正常运转的状态之下。通过针对从前公路机电系统维护工作的开展经验来看，大多数的公路机电工程在养护以及维护的过程当中都会存在技术层面的革新。同时这样的养护方式也可以切实为机电系统的安全稳定运营奠定基础和保障[3-4]。

功能性养护单元主要是指高速公路机电系统的某一个具体的业务模块功能，可以保持实现目标，覆盖了多个系统组建，满足不同的功能实施要求，具备其他关联业务系统的三个维护层面设备，从而形成的一种维护组合构成形式，一般看来，依据高速公路机电系统的具体层次、功能需求状况，可以有效的设计出相应功能的养护单元，其具体的覆盖范围也需要包括路段到路网中心的位置。

3.1 机电系统化的功能性养护单元构成

高速公路机电系统的功能性养护单元，主要是指高速公路机电系统内部的每一个业务模块，将其功能作为核心，对其实现系统维护的管理模式，并且还需要满足监理相对独立的维护框架，其最终的目的是为了确保整个操作系统处于一种更加顺畅的状态[5]。

对于机电系统来说，每一次单独的业务模块当中，每一个具体的功能性养护单元在构成方面是趋于完备的。这是因为只有确保每一个可以独立完成的业务处于正常运转的状态，这样也才可以保障系统整体的预防式养护目标顺利实现。在全新的模式背景之下，机电系统的功能养护单元主要包含了以下4 个方面的系统构成。

（1）通信系统，这一部分主要是高速公路在正常的运营以及管理过程中，为其提供有效信息数据支撑的保障，并且这项工作也将成为整个管理系统最为核心的内容。

（2）收费系统，这一系统所采用的是比较先进的收费管理机制，其从收费车道，一直到结算中心，是一条非常完整的流程体系，可以有效实现信息的传递，满足收费管理的具体要求。

（3）监控系统，这一系统主要负责的是对信息的采集，同时也具备信息处理以及发布的基本能力。对于路面情况、桥梁信息情况以及具体的交通状况都有一定的把握，满足了信息及时传输的要求。

（4）供电系统，这一系统的建设主要是针对系统中心的一些外场设备，帮助其提供相对充足的电能保障，这样也可以方便预防式机电系统满足自动化通信以及监控的基本要求[6-8]。

3.2 新模式与传统模式的差异

功能性养护单元的预防式机电系统养护模式，与传统的模式相比本身就具有一定的优势，其可以有效维护系统运行整体功能的实现，因为伴随着机电设备投入使用时间的增加，设备出现故障的可能性也在不断增加，当系统完成验收工作之后，运营过程当中许多的设备都会出现运行效果下降的情况，还有一些设备的性能指标也会区域不良，对于系统的正常运行是非常不利的。为此这也就需要在实践的过程当中，重点分析和探究新模式所具有的效果，尽可能的优化机电养护系统，确保其功能的体现。通过设备的维护情况以及时效性来看，这种养护单元的预防式机电系统养护新模式具有更为及时的作用，其满足了系统的养护服务功能，对于提高系统运行效果具有重要帮助[9]。

3.3 功能性养护单元预防式机电系统养护工作的开展原则

（1）基于功能性养护单元在针对预防式机电养护系统的使用方面，一定要确保其具有足够的运行时间，这样介入可以使得高速公路在安全保障方面不会因为某一个时间段不在保障范围内从而出现漏洞以及安全隐患。简言之，高速公路机电系统是需要保证二十四小时正常运行的，为此这也就在一定程度上确实保障了高速公路安全监督和管理的工作顺利开展。

（2）系统养护模式的选择，必须要具备完善的监控系统作为保障，其内部的监控系统也必须是由多个信息系统组成的，所以可以共同维护预防式机电系统的安全稳定运行。这一监控系统主要包括信息采集系统、信息的有效识别系统以及设备的监控和维护系统三个部分。

（3）其构建原则需要尽可能降低系统在后期的维护成本，同时一方面需要保障满足针对系统运行状况的实施监督和管控，另一方面则需要针对系统经常出现的异常情况进行评估，在第一时间作出准确并且及时的判断，这样才能更好的降低系统可能存在的风险[10]。

3.4 实施步骤

（1）要针对当前我国高速公路机电养护的业务流程进行必要的规范，尤其需要不断调整传统的管理模式，使得这种养护方式可以更加适应以及满足机电系统日常养护的要求。

（2）需要制定出相对有效并且科学完善的高速公路机电养护系统相关参考标准，针对每一个具体类别的数据，必须要在第一时间进行及时高效的分析，这样可以使得系统养护的数据为后期的实践工作开展提供必要的保障，在很大程度上促进了设备养护的单位可以彼此之间实现信息资源的有效共享。

（3）需要针对软件标准进行统一的规范，也就是说需要制定出符合高速公路机电养护平台建设要求以及服务要求的结构标准，在未来要有效保障这一模式可以发挥出对于公路系统的养护目标，同时也可以满足服务端信息资源的有效共享。

（4）在机电养护工作面临新局面的大背景之下，这一全新的养护系统形成和搭建，实际上是为了更好的提高系统发展的实用性，保障其开放性的同时，也满足了一系列的设计功能与要求[11]。

3.5 实现功能性养护单元模型建设目标的注意事项

针对基本养护对象而言，功能性养护所呈现出的特点主要包括了在线预测、在线监测、在线故障判断以及具体的诊断技术使用，所以要确保其可以在后期生成有效且动态的维护方案。在公路机电设备的使用过程当中可以更好的将养护计划体现出来，进而保障了预防性养护工作的开展更加有效。一般而言，最佳的预防维修间隔期，始终是进行故障预测的核心部分，所以这里所采用的方式一般为非强制性的周期检测方法，所以也需要从以下两个方面予以足够的关注。

（1）如何实现系统有效度的最大化目标，所谓有效度，也可以理解为有用程度，主要就是指可以修复的零部件，或者是某一个系统在某一个固定的过程当中，具备一定的维持基本功能的概率。同时也能够针对系统的可用性进行全面有效的度量。一般看来，系统有效度最大化的原则就是指在系统有效度最大的目标得以实现的情况之下，可以确保维修间隔期达到最佳的状态。

（2）维修费用实现最小化的目标。因为维修费用属于一笔相对较大的开支[12]，所以维修费用对于高速公路施工企业来说也将是非常沉重的一部分开支。为此，维修费用在设备的寿命周期当中，承担的就是设备正常维修修理、运营维护的相关费用比例。简言之，设备出现问题之后的修理费用以及在前期阶段的预防维修费用，实际上属于两种费用。事后的修理费用主要就是指设备因为突然的故障所导致后期出现修理的情况，所以可以依据以往的相关经验对其进行大体的估算。而针对设备的维修费用预防预估过程，则主要包括设备长期以来的周期性修理、维护以及检查的相关费用。所以这里所提到的费用最小化原则，则是指在最佳的预防维修间隔周期内，所需要承担的维修费用应该满足最低的要求和水准。

通过针对当前我国在高速公路机电系统养护模式的探索过程中，给予功能性的养护单元预防式养护模式是比较具有特色且具有实际效果的，所以为了更好的了解到目前高速公路机电养护系统在维护过程中所存在的问题以及传统处理模式所具有的制约性，从而有效提出了功能性养护单元的全新发展理念与要求，这也就对于其后期的实践工作开展起到了一定的影响作用。所以基于功能性的养护单元预防式机电系统养护模式，有利于帮助国内高速公路运营期间满足设备养护工作开展的规模化以及系统化发展需要，同时也可以促进了高速公路现代化建设工作的顺利进行与开展。所以针对这一全新的模式进行深入的研究与分析，具有极其重要的价值和参考意义，同时对于切实提高机电系统养护能力带来了重要的帮助[13]。