机电系统在隧道应急管理体系中的运用

刘元元

(山西省祁临高速公路有限责任公司，山西祁县 030904)

0 引言

近年来，随着国民经济建设的不断发展，高速公路隧道应急体系建设日益受到公众越来越多的关注，这就为相关系统保障设备和服务水平提出了更高要求。尤其是隧道机电系统，它肩负着在满足隧道日常运行的基础上，切实做好防灾、减灾的重要任务，让机电系统与应急管理有机结合，势必大大提升与完善应急管理体系建设，最大程度保护国家和人民生命财产安全。

1 隧道机电系统与应急管理体系的紧密结合

高速公路隧道是整个交通运输的关键位置，隧道长、标准高的隧道相对要求较高，机电系统与应急管理体系建设相对完善，各项保障措施相对到位，各项设备相对较为先进。但大部分隧道处于基本满足基础功能水平，距离信息化、智能化、完备化还有相当大的提升空间。

1.1 中央控制系统自动化的必要性

目前高速公路隧道自动控制系统包括隧道照明、风机、交通信号灯、交通指示灯、可变情报板、光亮度检测仪、CO-VI监测仪等内容，从实际效果看，它在节能降耗、远程检测、交通指示等方面发挥着重要作用。

其中最主要的部分是节能减排、隧道照明控制、交通指示方面。按设计标准，依据时间甚至天气情况实现自动控制，可实现信号灯、照明灯或风机的开启与关闭，自动实现流量统计与信息汇总等，尤其是照明控制，可实现自动调光功能，使洞内外光线有序过渡，尽可能降低色差影响，给过往司乘人员提供适宜光源，避免了手动控制带来的物质损耗和由光照变更带来的行车安全风险，且从实际统计数据看，与照明灯全天全开比要节约电费40%左右，经调查反馈司乘人员的满意度达到了80%以上。另外，隧道洞口交通信号指示灯控制也能够起到关键指示作用，例如当某隧道施工期间右侧车道封闭，洞口右道交通信号灯可调整为红色×号，为过往车辆提供了明确的指示信息，能够起到良好的交通指示作用。目前，相关此类设备均可实现集成控制，通过位于控制中心的控制台，便可轻松远程控制，及时调光、变光，实现了快捷控制与应急管理的高效结合。

1.2 机电设施日常维护的重要性

高速公路隧道中的机电设备受限于相对密闭环境，影响因素较多，损坏率较高，寿命较短，这就需要对整个系统进行不间断地监控，采取定期或及时的维护与维修，确保各项设备始终处于良好运转状态。

目前隧道大部分机电设备已与中央控制系统对接，可通过设在控制室内的主机进行检测与监控，每日通过主机巡查便可掌握现场机电设备的情况，发现问题及时处理，配合现场随机抽查，达到机电设备较高的完好率。

维护的主要工作必须由专业、专职人员进行落实，可通过培养专业人员或与专业维护公司签订维护合同，制定故障排除时间、设备维护率等强制目标，完善日常维护制度等体系建设，加强监督执行力，确保机电设备完好率，为各项工作的顺利开展提供基础保障。

除此之外，还必须采取定期集中检修制度，较适宜的可采取一年两检制度，即春检与秋检，本制度可结合当地电力部门检修时间制定，电力大检期间常伴有停电安检环节，可请当地电力部门给予高压线路和设备的检查，同时解决线路上的其他问题。检修期间可加入清洁程序，即对配电柜、照明灯、摄像机、控制箱等机电设备进行清洁处理，一年两次的清洁处理，可以大大提升机电设备的使用寿命，从而有效保障通讯畅通、照明度、图像上传率等关键设备，提高监控质量，提升应急处置反应时间。

1.3 新技术在隧道中的应用性

为降低隧道运营成本，实现高效运转，进一步完善应急管理体系建设，应进行必要的改革与创新，引用新材料、新工艺、新技术，提升整体系统水平。某些应用可立杆见影，很快达到新要求目标;某些应用可能需要时间更长，更多改造，但未来的应用价值或许更高。结合实际工作我们针对停电提示存在的问题，研究开发了一项小应用——自动停电提示板。高速公路隧道停电应急管理是非常重要的工作，本课题就其提前信息预警做了新产品的研究与应用。现有隧道可变情报板位于隧道入口前方约300 m～500 m处，以滚动提示隧道相关信息为主，但必须依靠电力支持，一旦隧道停电它将无法正常工作，即便辅助设有UPS，也仅能维持很短时间。为此，我们为现有情报板研发了一套外挂自动卷帘式提示板，当停电后它可自动弹出，供电后又可自动收回，很快解决了隧道停电不能及时发布信息的问题，解决了人工摆牌带来的损耗与安全风险，如此小应用，但却解决了大问题。目前该设备已通过国家专利局审核，将进一步推广应用。

2 结合管理与发展的几点探讨

隧道机电系统集成化、智能化、一体化的不断完善与提升，将大大降低人工职能、提高服务标准、提升应急管理运行水平，在提高通行率、降低行车安全风险、处置突发事件方面进一步发挥重要作用。

2.1 电光引导系统

由于隧道洞内光线较暗，大部分隧道设置了反光轮廓标识，也有的隧道开始使用主动发光的电光标识，但通过实际应用发现一些问题，需要深入探讨解决。

反光标识首先是被动性，必须通过车辆车灯主动发光，才能反射轮廓，达到其引导目的;其次，由于反光标的反射角度不同，反射功能开启后，反射效果参差不齐，降低了使用效率;再次，反光标识受隧道环境污染严重制约，很容易被浊物覆盖，失去轮廓引导功能。

主动发光的电光标识现在已有多种型号的应用，基本都是点式结构，大小与反光标识相当或稍大，基本解决了反光标识的不足，但标识面积较小，发光不足，还有提升空间。针对隧道洞内的特殊条件及要求，可设计研发安全电压下的反光带，由点式引导扩大至条状引导，增大引导标识空间，增强可导性，提升引导系统服务水平。

针对隧道突发事件，我们利用相关设备完善了由段内提示、洞外警示、洞口提示、洞内引导组成的四位一体电光引导系统。段内提示，即通过设在隧道群段落入口处的主线可变情报板显示隧道提示信息;洞外警示，即通过设在洞口的可变情报板，提示隧道相关信息，例如事故、施工、限速等，尤其加装自动停电提示板后的可变情报板，完善了停电后的信息提示;洞口提示，即通过布设洞口的LED轮廓灯，加强了恶劣天气和夜间隧道洞口的提示，较长的隧道还可在洞口顶端或洞内再布设一定长度可变情报板，显示洞内各项实时信息;洞内引导，即通过照明灯或应急照明灯、电光标识、反光标识形成上、中、下引导标识，引导车辆安全通行。各类电光标识整合EPS不间断电源，在突发事件情况下，效果更加明显，在此基础上，通过技术手段还可实现自动联网控制，实现智能化管理。

2.2 完备供配电系统

根据JTJ 026.1-1999公路隧道通风照明设计规范4.9.1和4.9.2内容要求:高速公路隧道应设置不间断照明供电系统。长度大于1 000 m的其他隧道应设置应急照明系统，并保证照明中断时间不超过0.3 s，维持时间不短于3 min。配合启用应急照明，应在洞外一定距离处设置信号灯或可变信息板显示警告信息。但目前供配电系统存在的不足主要有:隧道应急电力设备欠缺、应急照明灯维护力度不足、监控设备应急管理有待完善等，故完善供配电系统还有一定改进空间。

1)备用电力系统。

较新或条件便利的隧道都设有双回路电力供应，但还应考虑应急状态下的电力供应问题，即必须具备自主电力供应措施，确保应对突发事件情况。条件不便的隧道电力线路供应质量较差，遭遇停电时段频繁，更加要注重自主发电设备的配套。同时要加强设备的监控与保护措施，可完善监控、防护、防盗等安全保护措施，保证各项设备的完整性。

2)应急照明系统。

经过长时间的运营，应急照明系统的维护有时会被忽略，但它却在停电的刹那起着关键性作用，应加强重视。应急照明灯有的是单独设置，即通过单独布设线路，应急灯为独立型，停电时启动，隧道应用不建议使用此类方法，因为单独线路启动需要时间，即便是很短的时间，也易引起黑洞效应，甚至安全事故。为使照明在任何情况下不间断，个别照明灯可兼作应急灯使用，通过UPS或EPS整合管理，加之定期的保养与维护，实现不间断照明的目的。

3)全时监控系统。

目前隧道监控设备基本上均未配备单独的备用电源，一旦遭遇影响电力供应的突发事件，监控设备也将失效。在此，可为监控设备单独布设EPS不间断备用系统，以满足全时不间断监控需要。

2.3 建设智能化系统

电子设备近年来取得了突飞猛进的发展，隧道机电设备的更新换代也日益频繁，加快更新步伐需要有关部门的重视和支持，因为技术的提升意味着管理服务水平进步，应急管理水平的改革与创新，处置事件精度的提高与效率的提升。

目前，已有隧道逐步开始应用全自动图像自动识别系统，系统可通过图像变化自动识别隧道内的各类突发事件，此系统除可降低人工职能带来的负面影响，还可提升鉴别率，提高处置效率，亦可通过联网管理，直接将现场情况共享至信息控制中心、应急管理中心、养护中心、路政队、交警队等相关部门。如发现事故情况，应急管理中心可根据现场图像判断事故种类，决定启动何等级预案，各部门根据现场情况，可采取何种方式进行处置。再如出现抛洒、刮蹭、偷盗等行为，系统自动报警，将信息传送至前方路政队或交警部门，及时处置违法车辆，挽回经济损失，同时养护部门依据现场图像反馈情况及时采取相应清理、维护措施，确保隧道道路的安全畅通。随着智能手机、平板电脑等终端设备的普及，高度智能化管理系统已具备条件，此类系统的推广应用，势必推动应急管理水平的快速提升，只要紧跟科技创新改革步伐，深入研究推广应用，高度便携化、集成化、智能化的应急管理体系终将实现。

总之，先进的设备为隧道的安全畅通提供了可靠的硬件条件，而科学的管理则是长期支持隧道正常运转的根本保证。随着科学发展管理目标的深入和机电系统一体化进程的发展，相信机电系统在应急管理体系中的应用会有更好的发展与未来。

［1］ JTJ 026.1-1999，公路隧道通风照明设计规范［S］.

［2］ JTG/T D71-2004，公路隧道交通工程设计规范［S］.

［3］ 孙 婧.隧道监控与运营管理存在的问题及建议［J］.中国交通信息产业，2008(2):57-58.

［4］ 赵建东，张 昊，王自上，等.交通事件视频图像自动识别系统的研究［J］.北京交通大学学报，2011(4):31-32.