吳 晨

(溫州市高速公路工程有限公司，浙江 溫州 325000)

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業(yè)主參與高速公路機(jī)電工程設(shè)計的思考與實踐

吳 晨

(溫州市高速公路工程有限公司，浙江 溫州 325000)

高速公路機(jī)電工程涉及面廣、子系統(tǒng)多、技術(shù)含量高、設(shè)備多樣、設(shè)計復(fù)雜等特點，全交由設(shè)計院設(shè)計，往往無法完全滿足高速公路建成后的營運、管理需求。本文分析了業(yè)主參與高速公路機(jī)電工程設(shè)計的可能性與必要性，并通過對實際工作的總結(jié)，提出了參與機(jī)電設(shè)計具體建議和方式，優(yōu)化高速公路機(jī)電工程設(shè)計、建設(shè)，使其更加符合實際要求，達(dá)到降低建設(shè)造價和運營成本的目的。

業(yè)主；高速公路；機(jī)電設(shè)計；營運管理

0 引 言

隨著溫州“五大重點交通項目”(甬臺溫復(fù)線、繞城北線二期、繞城西南線、龍麗溫、過江通道)的工作開展，如何控制工程造價和節(jié)約運營成本成為工程預(yù)算一大難題。長期以來，業(yè)主往往把控制成本的主要精力放在施工階段，這樣做盡管也有一定的效果，但效果不佳。想要有效地節(jié)省建設(shè)工程造價，必須轉(zhuǎn)變思路，把控制重點轉(zhuǎn)到“設(shè)計”這個關(guān)鍵階段上來。

機(jī)電工程有別于土木工程，其專業(yè)涉及面廣、子系統(tǒng)多、技術(shù)含量高、設(shè)備多樣、設(shè)計復(fù)雜。很多業(yè)主面對機(jī)電工程往往無從下手，完全交由設(shè)計院提出方案。如果設(shè)計單位沒有深入了解業(yè)主的使用需求和運營細(xì)節(jié)，就難以做出科學(xué)合理的設(shè)計方案，對業(yè)主后期的運營養(yǎng)護(hù)帶來諸多不便，有可能要花費大量人力、物力進(jìn)行重新改造。因此，業(yè)主應(yīng)當(dāng)積極主動參與設(shè)計階段的工作，詳細(xì)提出使用需求和根據(jù)運營經(jīng)驗，對機(jī)電工程的設(shè)計方案及時做出調(diào)整，使之符合工程的實際要求，達(dá)到降低建設(shè)造價和運營成本的目的。

1 高速公路機(jī)電工程的簡介

1.1 各項功能簡介

高速公路的快速發(fā)展給人們的出行和生活帶來了很大的便利。普通民眾雖然對高速公路逐漸有所了解，但對其中的機(jī)電系統(tǒng)卻知之甚少。高速公路由土建、路面、綠化、交安、機(jī)電等多個工程組成，若將高速公路比作人的話，那么土建是人的骨架，路面是人的血肉，綠化交安是人的皮膚跟毛發(fā)，而機(jī)電系統(tǒng)則是人的大腦和五官。機(jī)電系統(tǒng)直接影響著今后長達(dá)25年的高速公路運營管理，是體現(xiàn)業(yè)主管理水平的有力工具。通過機(jī)電系統(tǒng)，業(yè)主才能“看”得到路上狀況，才能“聽”得到火災(zāi)煙霧的警報，才能“聞”得到隧道內(nèi)的一氧化碳等濃度，才能“說”得出廣播給隧道內(nèi)的司機(jī)和乘客，指導(dǎo)其逃生等活動。

高速公路機(jī)電系統(tǒng)主要包括“三大系統(tǒng)”和“隧道機(jī)電系統(tǒng)”，其中“三大系統(tǒng)”包括：監(jiān)控系統(tǒng)(收費站及道路監(jiān)控)、收費系統(tǒng)、通信系統(tǒng)；“隧道機(jī)電系統(tǒng)”一般包括隧道監(jiān)控系統(tǒng)、隧道通風(fēng)系統(tǒng)、隧道照明系統(tǒng)、隧道供配電系統(tǒng)、隧道火災(zāi)報警系統(tǒng)、隧道廣播和緊急電話系統(tǒng)、環(huán)境檢測系統(tǒng)等幾大類[1]。

1.2 國內(nèi)外的現(xiàn)狀及發(fā)展方向

經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家的高速公路機(jī)電系統(tǒng)已發(fā)展到一個比較成熟的階段，其主體工程和配套設(shè)施已相當(dāng)完善，基本實現(xiàn)了高速公路的聯(lián)網(wǎng)，現(xiàn)階段正向周邊國家延伸，逐步形成國際網(wǎng)絡(luò)。并且高速公路的安全化、信息化、沿線環(huán)境和景觀問題也越來越受到重視，目前其高速公路機(jī)電系統(tǒng)正向計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)為基礎(chǔ)的智能交通系統(tǒng)(ITS)發(fā)展[2]。

我國對高速公路機(jī)電系統(tǒng)的研究起步較晚，將電子、信息技術(shù)應(yīng)用于交通運輸管理工作始于上世紀(jì)70年代末。當(dāng)前我國高速公路機(jī)電系統(tǒng)的運營、管理體制大多仍是以“一條(段)高速公路、一個投資主體、一個管理分中心”為基礎(chǔ)的“省中心-路段分中心-收費站”三級管理模式[2]。

隨著近年來電子、信息技術(shù)的不斷進(jìn)步和國內(nèi)高速公路的迅速發(fā)展，我國高速公路機(jī)電系統(tǒng)正逐步與世界接軌，將從單一路段機(jī)電管理與控制向多條路徑的路網(wǎng)服務(wù)轉(zhuǎn)化。高速公路機(jī)電系統(tǒng)的總體發(fā)展趨勢呈現(xiàn)了以下特征：一是網(wǎng)絡(luò)化；二是智能化；三是信息化；四是多功能化[2]。

1.3 造價與日常經(jīng)營費用

對高速公路機(jī)電工程功能、性能和發(fā)展趨勢的分析表明，隨著機(jī)電工程建設(shè)、管理營運模式的變革，高速公路機(jī)電工程的造價將一步步趨于合理和科學(xué)，從而逐步達(dá)到建設(shè)性價比最佳的高速公路機(jī)電工程的目標(biāo)。[3]

路段機(jī)電工程的造價與收費車道數(shù)、收費站數(shù)、外場設(shè)備設(shè)置情況等因素密切相關(guān)。而隧道機(jī)電工程由于子系統(tǒng)多、設(shè)備多樣，每公里造價遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于路段機(jī)電工程。

浙江省高速公路隧道機(jī)電工程造價較高，與西部及北方省份相比，差別更大。而溫州現(xiàn)有的高速公路線位都已被占用，在建的幾大高速公路項目，由于隧道多、公里數(shù)長，機(jī)電工程造價更高。

根據(jù)多年機(jī)電養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗，機(jī)電工程的養(yǎng)護(hù)經(jīng)費也是逐年上升的。以溫州繞城高速公路為例，2012年機(jī)電工程投入養(yǎng)護(hù)經(jīng)費148.67萬元，2013年為221.51萬元，2014更是上升到318萬元。造成養(yǎng)護(hù)經(jīng)費不斷提高的原因主要是在養(yǎng)護(hù)工作中，發(fā)現(xiàn)原設(shè)計方案存在很多不足，需要不斷的技術(shù)更新和改造來完善。

2 業(yè)主參與設(shè)計的必要性與可能性

(1)業(yè)主對機(jī)電工程的系統(tǒng)需求和日常運營管理最了解，對高速公路管理模式有自身的要求，而設(shè)計院只是按規(guī)范進(jìn)行設(shè)計。比如溫州繞城高速公路的黃田管理中心，設(shè)計院原設(shè)計在管理中心處設(shè)置一個監(jiān)控分中心，一個隧道救援站，兩個站點相距僅百來米，其站內(nèi)配置的設(shè)備一模一樣。業(yè)主根據(jù)自身管理辦法和日常運營需要，將兩個站點合并為一處，一方面減少重復(fù)設(shè)備投資100多萬，另一方面減少了運營期人員配置，降低養(yǎng)護(hù)費用。

(2)不貪大，不求洋，不盲從設(shè)計，可大幅降低造價與日常費用。設(shè)計院提供的產(chǎn)品限選中很多都是國外品牌，這些設(shè)備不僅調(diào)試難度大，且設(shè)備一旦故障，需寄到國外去維修，維修費高且維修周期長。因此若國內(nèi)有好的品牌，業(yè)主應(yīng)盡量選擇國內(nèi)品牌。例如常用的氣象站之類的設(shè)備，實際使用中用處不大，但在規(guī)范中卻是強(qiáng)制要求的配備。一般設(shè)計院推薦的備選品牌都是價格高昂的國外品牌，目前國內(nèi)品牌的產(chǎn)品性能已不輸國外，其性能完全能滿足運營需要。業(yè)主可自行根據(jù)需要，及時調(diào)整品牌，降低造價。

(3)一般業(yè)主均有一支成熟的機(jī)電工程建設(shè)管理隊伍。如本公司機(jī)電工程隊伍成員已參與溫州繞城和甌江通道的機(jī)電工程建設(shè)管理，且已具備多年機(jī)電工程養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗，完全可以參與設(shè)計。

3 參與設(shè)計的嘗試

溫州甌江通道機(jī)電工程于2013年9月完成招標(biāo)。由于前期機(jī)電工程人員未參與，整個機(jī)電工程的設(shè)計方案及設(shè)備選型不僅造價高，且很多設(shè)備不利于今后的日常運營。機(jī)電工程人員參與后經(jīng)業(yè)主方調(diào)整，達(dá)到了降低工程造價和日后運營費用的目的。經(jīng)過圖紙審查，業(yè)主方提出的20余條修改意見都得到了設(shè)計院的肯定。

(1)合并監(jiān)控、收費分中心，降低運營期人員費用支出。通過施工圖審查，發(fā)現(xiàn)溫州北收費站設(shè)置有1個監(jiān)控分中心和1個收費分中心。這意味著一個收費站需要招聘兩批監(jiān)控員分別監(jiān)控道路和收費，人員配置上存在浪費現(xiàn)象。將這兩個分中心合并為一處，雖然減少的建設(shè)成本不多，但可以減少一半的人員配置，對于長期的營運來說，是一筆不小的費用。

(2)合理調(diào)整管線鋪設(shè)，增加運營期管道租賃收入。因土建未按施工圖進(jìn)行施工，導(dǎo)致機(jī)電通信管道無法鋪設(shè)，經(jīng)過多次與設(shè)計院討論，最終確定將設(shè)計院設(shè)計的鋼管(只能鋪設(shè)幾條光纜)鋪設(shè)改為橋架，極大的增加通信管道容量,同時也方便了今后的維護(hù)施工。將通信管道和沿線橋梁空余地租賃給移動、聯(lián)通、電信、廣電等多家網(wǎng)絡(luò)運營商，僅3年租賃費用就達(dá)到了80多萬。

(3)為了提高外場傳輸?shù)目煽啃裕阌谶\營期的設(shè)備故障排查，將外場設(shè)備傳輸方式由環(huán)網(wǎng)形式更改為鏈型傳輸。鏈型遠(yuǎn)端設(shè)備一旦發(fā)生某個斷點，可通過光隔離進(jìn)行保護(hù)，不影響其他設(shè)備的正常運行；而原設(shè)計的環(huán)網(wǎng)一旦發(fā)生2個以上故障點，故障點中間的視頻及數(shù)據(jù)信號將無法控制，造成監(jiān)控盲區(qū)。

(4)高額的電費支出是高速公路業(yè)主一直比較關(guān)注的問題，隨著LED燈技術(shù)的不斷完善，和傳統(tǒng)光源相比，其節(jié)能、壽命長、顯色性好、瞬時開啟的功能特別突出，綜合效益明顯。雖然初次投入LED成本略高，但在整個產(chǎn)品周期內(nèi)，無論是經(jīng)濟(jì)效益還是社會效益都非常明顯。

(5)因地制宜，取消部分無法安裝的設(shè)備，降低工程造價。比如設(shè)計院一貫的設(shè)計風(fēng)格是在匝道口設(shè)置情報板。工程實施前，發(fā)現(xiàn)江濱路匝道口周邊煤氣、自來水、光纜、電纜等管道密布，征地困難，且該位置為城市道路，經(jīng)過溝通，取消該2處情報板。三江匝道處因道路還未建設(shè)，應(yīng)由后建道路進(jìn)行安裝，因此取消2處情報板。取消這4處情報板，節(jié)省造價近一百萬，同時免去運營期的設(shè)備維護(hù)費和與地方道路交叉時的處理。

(6)為加快施工階段設(shè)備安裝進(jìn)度和減少運營期設(shè)備維修難度，在隧道兩側(cè)增加橋架，用于安裝照明燈具，用少量的投資方便今后的設(shè)備更換維護(hù)。增大發(fā)電機(jī)油箱，保障設(shè)備在斷電情況下能長時間的進(jìn)行工作，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。增加隧道UPS設(shè)備，保證隧道在斷電情況下保持一定亮度，減少因突然停電造成事故的風(fēng)險。

4 業(yè)主參與設(shè)計的具體建議

4.1 建設(shè)項目開工初期

很多業(yè)主認(rèn)為機(jī)電工程是后續(xù)工程，在土建基本完工時才開展該工程的工作，其實不然。如工程開工初期，需要用到大量的供配電。而常規(guī)做法是由施工單位聯(lián)系電業(yè)部門，進(jìn)行臨時供電設(shè)計施工，到工程結(jié)束時拆除。而業(yè)主又需重新申請永久用電，重新進(jìn)行供電設(shè)計施工，造成大量的資金浪費。且很多高速公路設(shè)計單位都未得到電監(jiān)辦認(rèn)可的設(shè)計資質(zhì)，圖紙審查極其繁瑣。因此在項目開工初期，業(yè)主應(yīng)要求設(shè)計院提供永久供電點的具體位置和功率，直接申請永久用電，供施工單位使用，僅該項就可省去上百萬乃至上千萬費用。又如在特大橋梁建設(shè)時，提前設(shè)計線纜管道鋪設(shè)方案，方便機(jī)電管道施工及線纜維護(hù)工作。

4.2 機(jī)電工程初步設(shè)計

業(yè)主應(yīng)積極參與初步設(shè)計，將自己的運營理念灌輸?shù)皆O(shè)計中去。設(shè)計院一般都是只注重規(guī)范，按照過往的經(jīng)驗來進(jìn)行設(shè)計，而未考慮到今后日常養(yǎng)護(hù)是否便捷、是否經(jīng)濟(jì)的問題。比如隧道照明是高速公路機(jī)電日常養(yǎng)護(hù)經(jīng)費中的主要部分之一，隧道照明燈具的功率及數(shù)量主要由亮度、車速和隧道長度等因素決定，在車速跟隧道長度一定時，洞外亮度就起了決定性因素。設(shè)計院一般會直接采用查表法取當(dāng)?shù)氐牧炼茸罡咧祦碓O(shè)計，未進(jìn)行實地測量。業(yè)主參與設(shè)計后，可自行或委托第三方進(jìn)行實地測量，將數(shù)據(jù)提供給設(shè)計院進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計，可大大降低建設(shè)期設(shè)備購置費用和營運期的電費支出。

4.3 機(jī)電工程技術(shù)設(shè)計階段

該設(shè)計階段，業(yè)主可根據(jù)日常養(yǎng)護(hù)的經(jīng)驗，將穩(wěn)定的、故障率低的技術(shù)方案提供給設(shè)計院。比如監(jiān)控系統(tǒng)，現(xiàn)在流行使用的光端機(jī)為節(jié)點式，使用該類設(shè)備雖可減少光纖資源，但產(chǎn)品本身質(zhì)量參差不齊、故障率高，一旦損壞將影響一條鏈路中的十多路視頻圖像。選擇傳統(tǒng)的穩(wěn)定性更高、價格更低的點對點光端機(jī)，可以極大增加監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定性，既節(jié)省造價又節(jié)省日常養(yǎng)護(hù)費用支出。又如設(shè)計院主推的ups都是模塊式ups，該設(shè)備對環(huán)境的適應(yīng)力不足，在高速公路上使用故障率和維修成本都很高，設(shè)計時直接更改為對環(huán)境要求不高的工頻機(jī)，性能更穩(wěn)定，節(jié)省大量運營期的人力物力和維修費。再比如將隧道通訊系統(tǒng)中的傳統(tǒng)485等傳輸模式更改為光纜傳輸，降低雷擊對弱電設(shè)備的損害。

4.4 機(jī)電工程施工圖設(shè)計階段

該設(shè)計階段業(yè)主主要是對今后影響?zhàn)B護(hù)的設(shè)備安裝工藝提出有效合理的意見，由設(shè)計院進(jìn)行調(diào)整。如隧道出口攝像機(jī)安裝方向不能超隧道口，否則白天攝像機(jī)會出現(xiàn)大量“亮洞”效應(yīng)，無法看清隧道情況；配電房內(nèi)設(shè)置單獨隔間，安裝空調(diào)，將對溫度要求高的設(shè)備全部放在該房間內(nèi)；將風(fēng)機(jī)控制柜移至隧道配電房內(nèi)，降低風(fēng)機(jī)軟啟因隧道環(huán)境惡劣損壞造成風(fēng)力無法開啟的安全隱患。

4.5 機(jī)電工程施工圖補(bǔ)充設(shè)計階段

該設(shè)計階段業(yè)主主要是將已完成的設(shè)計圖紙進(jìn)行審核，查漏補(bǔ)缺，如有未按業(yè)主意見進(jìn)行設(shè)計的，在這個階段可及時進(jìn)行更正。同時施工單位也會提出很多修改意見，業(yè)主可以先行把關(guān)，擇優(yōu)選取。

5 結(jié) 語

筆者作為高速公路業(yè)主單位機(jī)電管理人員，在長期工作中對高速公路機(jī)電建設(shè)項目和養(yǎng)護(hù)工程的實際經(jīng)驗進(jìn)行了總結(jié)歸納，對于在高速公路機(jī)電建設(shè)和養(yǎng)護(hù)期間容易出現(xiàn)的問題，提出了具體的建議和解決方案，明確了業(yè)主單位管理人員在機(jī)電工程設(shè)計階段參與的重要性，應(yīng)全過程參與設(shè)計，為機(jī)電工程的建成和長期運營保駕護(hù)航。

[1] JTG/T D70/2-01-2014,公路隧道照明設(shè)計細(xì)則[S].

[2]周正.高速公路機(jī)電系統(tǒng)及其設(shè)計方案研究[D].西安：長安大學(xué)，2010.

[3]林劍波.浙江省高速公路機(jī)電工程造價分析與設(shè)計優(yōu)化[J].公路交通技術(shù)，2007，(4):119-122.

The Thinking and Practice of Owner-involved Highway Mechanical and Electrical Engineering Design

WU Chen

(Wenzhou Expressway Engineering Co., Ltd.，Wenzhou 325000,China)

The mechanical and electrical engineering design in highway is broad, including many subsystems, high-technical content, various equipments and complecated designs, which is totally designed by institute of design and difficult to meet the demand of operation and management of the built highway. The author acts as an owner's mechanical and electrical management, analyzing the possibility and necessity, raising the specific suggestiongs and ways of mechanical and electrical design through the actual conclusion on purpose of improving the design and construction and cost reduction of construction and operation.

highway；mechanical and electrical design；operating management

2016-04-22

吳 晨(1981-)，男，浙江溫州人，工程師，E-mail：36997163@qq.com。

U412.366

A

10.3969/j.issn.1671-234X.2016.03.012

1671-234X(2016)03-0055-04

浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，第17卷第3期，2016年9月

Journal of Zhejiang Institute of Communications

Vol.17 No.3,Sep.2016