湖北省黄(石)黄(梅)高速公路是我国“五纵七横”公路规划中的沪蓉国道湖北段的一部分,是湖北省目前建设最完善,技术最先进的高速公路,是我省第一条机电系统高速公路,标志着我省公路管理开始走上现代化、信息化。黄(石)黄(梅)高速公路非接触式IC卡收费系统概况 黄黄高速公路自动化收费系统于1000年12月份正式启动,距今已安全、稳定运行一年。沿线共设八个收费站,42条收费车道。收费方式采取封闭式半自动收费体系,以现金为主要付款方式,以非接触式IC卡为载件,实行“人工收费、计算机管理,闭路电视监视”模式。收费系统分三个层次,即“车道—站—中心”,车道完成收费操作,并将收发卡数据,费收数据和抓拍的未征费车辆图片上传到收费站机房,站机房接收车道送上的信息,分析统计本站的费收情况并上传到中心,中心接收各站的费收数据,汇总分析出全路数据,并管理IC卡和抓拍的图片。

非接触式IC卡收费系统结构

黄黄高速公路收费系统采用三级管理模式,即:车道—站—中心。车道是信息和收费数据采集的地方,以工控机为数据处理核心,通过外部设备:读写卡机、键盘、摄像机、报警器、视频捕获卡、数据叠加卡等接收数据,并通过费额显示器,显示器、针式打印机、通行灯、自动栏杆等将处理结果显示出来,同时车道集线器将数据传送到站计算机组,站设备负责将每班、每天的数据统计,生成相应的报表,并将数据传送到中心。
 
 硬件设备故障统计和分析

以黄黄高速公路非接触式IC卡收费系统硬件设备故障为例,2001年6月至12月里,共发现并解决大小问题169个,更换各类备件180件次(其中不包括灯泡,风扇,电池)。 由于车道设备的使用频率最高、所处的环境最恶劣,所以故障率也相对来说较高,这从表中也可以看出,80%的问题都是在车道设备。而在非接触式IC卡收费系统中使用卡机相对来说是一个较复杂的技术,加上使用频繁、机械部件较多,所以车道设备的大部分问题又出现在卡机上(对于车道常见设备故障的处理方法将在后面讨论)。这半年里卡机所换的零部件共81件次,占整个系统更换零部件数量的72.3%。摄像系统、超高报警系统和车道通行灯系统一般情况下不容易损坏,但由于它们常年都曝露在外面,加上交通事故和不可抗拒的自然因素,所以损坏的频率也有点高。在这半年里共损坏车道摄像机3台,亭内摄像机5台(其中被雷击坏2台),解码器坏5次,长延时录像机坏3次,报警录像机坏2次,亭内摄像机外壳坏5个,超高杆被撞坏2次,红外检测器损坏了2套,浠水站E01道有一次使整个车道通信灯报废。通讯设备和工控机内备件一般不会损坏,但如果受到瞬时大电流冲击也会损坏(此项应与防雷结合处理)。

车道常见故障的分析处理方法

车道设备是相对独立的一套系统,它能保证在与机房设备联系中断的情况下独立工作一个月。技术柜内的工控机是车道设备的核心,车道上的所有外围设备是在工控机的控制下完成自己的工作的。工控机对相应设备的控制是通过串口控制的。工控机内有一个MOXA串口板,将串口扩展为8口,再通过多串口板来控制各外设。当外围设备不能正常工作时,首先看工控机的指令是否能正常到过相应的设备,这个工作可以通过相应的应用程序检测串口工作状态来实现。

如果接收不到正常的指令,就说明是在MOXA板、多串口板、连接线三个环节上出了问题。从实际情况来看,MOXA串口板工作非常稳定,除了遭受强电流冲击发生过故障外没有遇到过问题,所以问题一般出现在多串口板和连接线上。连接线的好坏可以通过检查接线头和利用万用表测试来检查,如果连接线正常,问题就出现在多串口板上了。多串口板上有自己的单片机来处理相应的信息,完成相应的工作。由于车道是24小时不间断工作,所以可能导致单片机工作不正常,以致使指令无法正常传输,这时可以插拔多串口板的电源,让单片机重启,如果还不能恢复正常工作,说明多串口板上的芯片出现了故障,需要更换多串口板。

如果指令能正常传输,则是外围设备出现了问题,具体分析如下:

一、卡机。卡机是由电源模块、电源板、控制板、步进电机、步进电机驱动器、卡箱触点、读写器、光电管、机械传动部分组成。卡机的控制指令存储在控制板上的89C51芯片上,同样由于长时间不间断工作,可能会导致程序混乱,使卡机不能正常工作,这也可以通过插拔卡机电源来恢复。从日常情况来看,电源模块、电源板和步进电机驱动器是非常稳定的部件,很少出现故障。日常发生的问题主要出现在:光电管脏、卡箱触点氧化导致接触不良、信号线等,这些问题可以加强日常维护,来解决。另外,由于长时间、高强度的使用,令步进电机、读写器、以及控制板上的芯片损坏。卡机中的机械部件,经过近两年的使用已经出现变形、老化的现象,特别是收卡机内的传动盒,里面的橡胶传动轮已经老化变形,造成了吃卡不顺等问题。还有发卡机内的传动小车的托板,由于长期受力,已经有变形的情况出现,并造成发卡不畅。电子元器件也存在老化的现象,最近一段时间卡机控制板和工控机控制板的故障率大大提高,说明元件的寿命已经快到期限。

二、自动栏杆。自动栏杆目前最常见的问题在三个:A、动作缓慢;B、车辆过后不能自动落下;C、栏杆不能动。对于问题A,可以先通过栏杆控制器调整抬起和落下的速度,如果不能解决就是栏杆控制器坏了。对于问题B,可以先让车辆检测器复位,如果不能解决就是车辆检测器坏了。对于问题C,可以断开栏杆电源,看看电机是否有问题。

三、顶棚灯。与此相关的部件有保险、变压器、灯泡,可依次判断这些部件的好坏来确定问题所在。

四、链盘。键盘是收费员用得最多的设备,所出现的问题一般是老化,特别是常用的“有效键”。

五、车道摄像机。车道图像是通过车道工控机内视频叠加卡传到监控机房的,如果出现问题可以使用相关的检测工具来判断发生故障的部位。

如何降低设备故障发生率有一些故障是元器件本身损坏造成的,我们对这半年来的维修情况进行了分析,除了正常报废和交通事故、自然灾害所造成的设备故障外,其它54%的故障都是可以避免的。

一、设备老化和磨损方面的故障占了将近43%。所以,日常维护的好坏起到了至关重要的作用。加强设备维护力量,尽早发现并排除设备隐患和老化方面的问题。各站应配备专职维护员一名,负责处理日常的维护和维修工作,并且要即时实施到位。

二、在设备维护方面建议定期做如下事情:首先,保证备件齐全充足;第二,统一更换CPU风扇和控制柜风扇;第三,统一更换卡机控制板电池和工控机主板电池;第四,统一更换UPS后备电池;第五,统—对设备转动部位进行上油。

三、保养问题(指施工或维修时由于疏忽而被忽视的一些小问题,如螺丝松动等)方面的故障占了4.73%。加强维护员、维修员的技术水平不仅仅是要求职业技术上的提高,同时也要提高职业素质,严格按照操作程序进行处理。

四、故障处理要先抢通后修复,缩短系统中断时间,保证设备连续正常运转。

五、雷雨天气,有些车道,广场摄像机被雷击坏,防雷也是重点。

六、提高员工的职业素质,让员工规范操作、爱护设备是使系统正常运行和延长使用寿命的最好方法,以上五部分论述,囊括了设备各个方面要素,为保障系统正常运行,除了要及时发现故障、解决故障外,还要对设备故障进行分类统统计建立设备故障档案和使用档案,详细的记录每个设备部件的使用时间,和使用寿命,对于已达到报废期限的部件要提前更换,防止故障的发生。对于任何一套系统,不论其设备是如何的先进,技术是如何的—流,始终都会有故障的发生,找出能够降低故障发生率的有效方法是关键,亦是本文中心要点。