（中交机电工程局有限公司北京100088）
【摘要】高速公路机电系统包括监控、收费、通信三大系统和隧道机电系统。现今高速公路建设规模扩大,高速公路机电系统也显得尤为重要。本文将针对三大系统的常见故障进行讨论，分析了高速公路机电设备维修的常用方法。
【关键词】高速公路；机电系统；维修
【中图分类号】U495【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）20-0132-02
高速公路机电系统具有如下特点：
（1）设备种类多，即有服务器、计算机、磁盘存储阵列、摄像机等各个厂家生产的电子产品，也有可变情报板、车道控制器、费额显示器等定制产品，还有变压器、参数稳压器、UPS等大型电气设备；
（2）设备分步点多、面广、线长。机房内设备安装于沿线收费站及管理处，外场设备遍布全路段；
（3）数据和信号传输通路长，环节多。如隧道本地控制系统一台ACU数据传输到隧道管理处工作站，需先接入隧道本地光纤自愈环网，然后通过光纤传输设备上传到就近通信站，利用通信站以太网传输通道上传至隧道管理处交换机，交换机将数据传输至工作站；
（4）软硬件结合紧密，其中包括操作系统软件、数据库及网络管理等标准软件，收费系统软件、监控系统软件等不同公司开发的定制软件，还包括可变情报板、视频检测系统等产品中固化或烧录的软件。
以上这些特点增加了高速公路机电系统维护维修的技术成本和经济成本。如何在维修过程中快速准确地定位故障点，避免或减少误判断、误操作带来的维修效率低下，是维护人员亟需掌握的技术要领。
总体上来说，机电系统故障具有一定的规律。但具体到个例，又显得变化莫测、错综复杂。本文的目的是总结从业多年来的维修经验，为高速公路机电系统维修程序、检修方法提供参考。因为故障现象不尽相同，检修方法和习惯更是因人而异，所以灵活借鉴、现场发挥仍是必须的。
任何一次检修，至少包括“观察—分析—诊断—维修”四个步骤。其中“维修”是非常直观，显而易见的。其他步骤则看似可有可无或根本不需要发生，但实际上在无意识中已经完成。为什么要强调“观察—分析—诊断”这些步骤呢?原因是某些多发故障、常见故障在以往维修经验的基础上，略做判断，即可完成维修任务。但是如软件故障、跨系统的大范围故障、偶尔出现的新故障，则必须认真执行每一步骤。否则将增加维修难度、降低维修效率，甚至导致维修失败。
1.分析
故障观察的意义在于复核、确定故障现象，为后续步骤提供参考。避免管理人员、使用人员上报故障不准确，导致误判断。
1.1观察的方法
①目测、仪表测量；
②耳听（针对硬件运动部件故障）；
③实际操作，查询相关记录、日志、报表（针对软件故障）；
④询问操作员、系统员等相关人员，知悉其故障前后所做操作。
1.2观察的内容
①设备电源指示灯、运行指示灯、故障指示灯显示情况；
②显示屏、板、模块有无显示异常情况；
③设备接口电缆有无松动现象；
④设备运动部件有无异响；
⑤软件故障提示信息；
⑥软件故障记录、日志、报表信息；
⑦查看网络连接情况。
1.3观察的作用
①滤非故障现象；
②过核对实际故障现象与上报故障现象是否相符；
③观察故障现象上报是否全面；
④掌握故障设备的具体现象，各类指示灯显示情况，软件故障的提示信息等，为下一步操作提供依据。
根据维修经验，观察不可能做到百分之百无遗漏。“观察”和“分析”是互动的过程，即在“分析”的过程中，为了验证分析结论，需反复观察现场情况予以证明。因此除简单、多发故障之外，其他故障在维修过程中有必要及时地记录观察情况，包括初步观察情况和对故障进行“分析”过程中需要复查的情况等。
2.分析
经过“观察”，在仔细确认故障现象的基础上，对故障的成因、故障位置等进行全面分析。这一过程，不一定能精确定位故障点，但应力求：①不遗漏任何可能的故障原因；②在众多可能的故障原因中，按发生概率由高到低排序，并以此做为下一步“诊断”的顺序。
在机电系统维修中，故障分析主要有以下三种方法：
（1）统计分析法
通过统计某一设备或设备零部件（如情报板单色板、全彩板等），因某方面问题（高温、板卡所连接灯筒损坏、板卡防腐层老化）所发生的故障，占该设备或该类设备故障的百分比，然后分析设备故障发生的主要问题所在，为日常维护管理和检修提供基础数据；
（2）分步分析法
分步分析法对设备故障的分析范围由大到小，由粗到细逐步进行，最终找出故障点或主要故障形成原因。分步分析法比较适合从所有可能的故障因素中排除非故障因素，缩小可能故障因素的范围；
（3）逻辑分析法
逻辑分析法是利用事物的各种己知条件，根据事物之间内在的相互关系，对未知事物的结果进行推理判断的一种科学分析方法。在机电系统的故障维修中同样可以采用逻辑分析法。机电系统的某些故障现象一定与产生这种故障的原因有着各种联系。虽然有些联系十分直观，有些表面上未必能够一眼看出来，但是通过深入有序的分析，最终一定能够根据故障现象推理出所需结果——即引发故障的原因。逻辑分析根据某一故障可能因素的“是”与“否”逐步深入，即每一步分析必须得出准确结论，方能继续进行。所以逻辑分析常与故障诊断交替进行。
3.诊断
如果故障是由一种主要原因引起的，只要掌握了发生这种故障的概率，就能较为精确地预测设备故障原因和故障点，从而快速进行有针对性的检查和修复工作。但是，如果故障的出现是偶然的，故障的原因可能是多种多样而又不易检查的，则故障就会呈现明显的随机性，要预测这类故障的原因和故障点是相当困难的。
设备故障诊断是在“观察”和“分析”之后，初步判断或较为精确地缩小了故障范围之后进行的，它的目的是为了最终确定故障点或排除非故障因素。在使用逻辑分析法“分析”故障原因时，“诊断”结果作为下一步分析的依据。设备故障诊断主要有以下几种方法：
（1）替换法
替换法适合对小型设备的检修诊断，首先根据对故障现象的观察和分析，推断出可能出现故障的设备或板卡。然后用同型号设备或板卡替换，如果能够正常工作，则可以初步证明该设备或板卡出现故障。此方法的优点是诊断结果直观，缺点是操作比较烦琐，同时要求用于替换的设备或板卡型号相同或相近（在可以保证正常使用的前提下，否则必须为同型号），如无合适的备件，则无法进行。
（2）停用法
停用法是指在维修多个设备和通信线路构成的系统故障时，停用某个设备或某些设备、部分通信线路等。经过一段时间的观察，逐步缩小可能的故障范围，直至最终确定故障原因。此方法尤其适用于慢性偶发性故障（大部分时间工作正常，在一段时间之内偶然发生的故障）。因为这类故障的发生时间不确定，快的几个小时，慢的1～2天才发生一次，很难对故障现象进行观察和分析。使用停用法停用部分设备，在一个故障周期内观察剩余设备工作情况，如果故障继续发生，则进一步检测剩余设备或进一步停用剩余设备中的部分设备，否则按相同方法在已停用设备中查找故障原因。停用法的优点是可以一次性将故障可能因素缩小在一定的范围内，相对于逐步排查，提高了诊断效率。缺点是停用势必造成某些设备或系统功能暂时不可用。
（3）最小配置法
最小配置法是将设备或系统进行精简，仅保留部份关键设备，然后观察设备工作状态，以此进行分析判断的故障诊断方法。在使用此方法进行故障诊断时，将组成设备的各部件或构成系统的单个设备精简到仅保证设备能启动、系统能基本运行的程度，观察设备工作状态或系统的运行情况。如果可以正常运行，则逐步将精简的零部件或单个设备加入，直至确定故障零部件或设备；否则，进一步在保留的设备中进行诊断，直至确定故障零部件或设备。最小配置法特别适合计算机硬件故障的诊断。
（4）软件测试法
软件测试法是指利用测试软件或模拟应用软件环境，对故障设备进行诊断的方法。在高速公路监控系统中，内外场设备通讯故障和数据无法正常上传等故障的维修，使用软件测试法往往能起到事半功倍的效果。
4.维修
故障维修是整个检修过程的重要步骤。在“观察—分析—诊断”之后，最终确定了故障点，对故障点予以排除，即完成维修工作。故障维修主要包括对故障设备的更换或现场修复，以及对故障部位的处理等等。相对于“观察—分析—诊断”等检修步骤而言，故障的维修往往是最容易完成的。但操作时仍需注意如下问题：
（1）更换设备、板卡时，应将其上的跳线、旋转拔码、DIP拔码等拔至与被更换设备、板卡相同的位置，以保证设备能正常工作；
（2）尽量使用原厂家同型号设备替代故障设备。因设备停产及备品备件采购管理等原因，无法提供同型号设备时，应保证更换后能满足系统功能，各项参数能保证其他设备正常工作。例如，开关电源必须符合设备额定电压和电流要求，输出电压超出会损坏设备，输出电流过小，长期工作会损坏电源。
（3）对故障部位的处理如果使原系统结构、布线路由发生改变，应以文件方式记录，做为备忘。便于日后维护管理和故障检修时查询。
以上内容仅为阐述故障检修的思路和原则，因高速公路机电系统电子设备更新换代速度较快，故障的维修需具体分析。各位同行如发现本文谬误之处或有不同见解，欢迎提出。以期互相学习，共同提高。
参考文献
[1]赵世渤，郭义明.高速公路机电系统管理与维护中存在的问题分析及应对措施.时代报告:学术版,2015(10):337-337.
[2]郭勇.关于高速公路机电设备的维护与管理的分析.电子世界,2013(12):112-113.