城市山岭隧道监控系统设计探讨

马婷

摘要：随着我国城市建设的快速发展，城市不断向外扩张，在西南山区城市的市政道路建设中，出现了特殊的城市山岭隧道。本文以攀枝花市市政道路工程中的一座山岭隧道为例，对城市山岭隧道监控系统设计进行分析，为其他类似工程设计提供参考和借鉴。

关键词：市政道路;城市山岭隧道;监控系统;设计

1 概述

随着我国城市建设的快速发展，城市不断向外扩张，在我國西南部重庆、攀枝花等山区城市的市政道路建设中出现了一种特殊隧道形式——城市山岭隧道。城市山岭隧道一般存在于山脉位于城市中间，由于城市规模及城市规划路网的发展，不可避免地需要穿越山体[1]。

城市山岭隧道不同于常规城市地下道路及公路隧道，城市地下道路一般位于城市道路下，用于承担地面交通分流、联络地下停车场，而山岭隧道则需穿越山岭或丘陵修建。所以就建设方式和功能而言，其与公路隧道类似，但就道路性质而言，其又属于城市地下道路。故在城市山岭隧道监控系统的设计中，应充分研究公路隧道和城市地下道路监控系统的特点及差异，从而优化设计方案。本文以攀枝花市市政道路工程中的一座山岭隧道为例，对城市山岭隧道监控系统设计进行探讨。

2 项目概况

项目位于四川省攀枝花市，道路等级为城市主干道，设计时速为40km/h～60km/h。本文以该项目中较典型的一座中长分离式山岭隧道为例，隧道左线长度为1095m、右线长度为1125m，建筑限界宽度为8m，高度为5.0m。

3 运营管理方式及需求分析

由于目前攀枝花市市政道路隧道监控系统尚未建立统一的管理机构及监控中心平台，根据项目建设工期及业主运营管理需求，本项目在隧道口就近设置隧道管理所对隧道进行监控管理，并预留后期接入监控中心平台条件。

4 隧道监控系统设计

4.1 设计原则

（1）应在满足安全实用、质量可靠、经济合理、节能环保和技术先进的条件下，积极而慎重地采用新理论，新技术、新材料、新设备并应与其他设施协调统一。

（2）应根据隧道监控等级配置不同的监控设施，且隧道监控设施应依据交通量的增长情况按“一次规划设计，分期实施”的原则进行设计，隧道内设备和管线的预留预埋应一次实施。

（3）隧道内监控设施不得侵占隧道建筑界限。

（4）应立足保证隧道运营安全，预防隧道事故发生。隧道事故（含火灾）一旦发生，应能及早发现、启动联动功能、正确疏导、及时救援，避免二次事故发生。

（5）隧道不宜孤立进行设计，应与路网以及路网其他构造物的设备配合，统一抢险救援。

4.2 监控设施配置等级

本项目道路等级为城市主干路，隧道为双洞单向行车两车道隧道，对沿线道路工程进行交通量预测，得到各年限的预测交通量如下表所示：

各特征年预测交通量表（单位：pcu/d）

由于《城市地下道路工程设计规范》（CJJ 221-2015）暂未提出城市地下道路交通工程与附属设施配置等级方法，结合城市山岭隧道自身特点，本工程参考《公路隧道设计规范 第二册 交通工程与附属设施》（JTG D70/2-2014）中一级公路标准，根据隧道长度、交通量及《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）对城市交通隧道机电设施的相关要求，确定本隧道的机电设施等级如下表所示：

隧道机电设施设置等级表

按照一级公路设计标准，本隧道设置的隧道监控系统有：隧道计算机系统、闭路电视监控系统、交通监控系统、紧急电话与有线广播系统、火灾自动报警系统、本地控制系统等。

4.3 监控系统构成

（1）隧道管理所设置

在隧道入口设置隧道管理所，所有监控视频、数据信号均传输至隧道管理所控制室，在现场完成本隧道的监控和管理。

（2）隧道计算机系统

隧道计算机系统是由系统服务器、工作站、以太网交换机为主体以及其他外设等构成的局域网、多串口服务器、打印机以及其它网络连接设备等组成。工作站主要包括视频管理、视频事件检测、PLC管理、交通监控、通风照明控制、电力监控、紧急电话及有线广播、火灾报警等。系统中各工作站既能独立处理分配的功能，又能互相通信，共享数据资源。各计算机通过交换机联成一个100M/1000M以太网。

（3）闭路电视监控系统

隧道闭路电视监控系统由洞外遥控摄像机、洞内固定摄像机和车行/人行横通道遥控摄像机、隧道管理所固定摄像机、接入光纤交换机、管理所网络视频管理平台、视频以太网交换机、视频存储服务器、IPSAN磁盘阵列及光纤环网等组成。

隧道图像数据通过光纤环网传输至隧道管理所，上传至隧道管理所的视频图像进入视频解码器进行解码显示，同时进入磁盘阵列进行存储（视频数据存储时间不小于30天）。在隧道管理所设置55"液晶拼接屏，由视频控制计算机控制解码器切换输出图像至液晶屏上进行显示。

（4）交通监控系统

交通监控系统由隧道管理计算机、隧道本地控制器、传输通道及隧道外场设备等组成。隧道外场设备主要有车辆检测器、交通信号灯、车道指示器、可变情报板等。所有检测设备的检测结果上传到隧道管理所，进行统计、处理，判断交通和气象状况，根据路段的具体情况，制定相应的控制方案，并将控制命令下发给各路段的控制设施和信息发布设备。

（5）紧急电话、广播系统

在隧道内设置光纤紧急电话及广播系统，在隧道管理所内设置紧急电话及广播控制台，配置指令电话、播音麦克风、音箱等，并由配置了数字录音卡的计算机进行管理。紧急广播控制台根据监控室控制台给定的尺寸结构和系统功能特点统一设计、制造。并应外表美观、操作简便、性能可靠。

消防专用电话及消防应急广播系统与隧道紧急电话及有线广播系统合用，不另设。

（6）隧道火灾报警系统

根据《火灾自动报警系统设计规范》和《建筑设计防火规范》中的相关要求，需在隧道内设置火灾自动报警系统，并设置消防控制室（与隧道管理所监控室合设）。值得注意的是，与公路隧道不同，城市隧道需同时设置火焰探测器和感温光纤探测器进行火灾探测。

火灾自动报警系统由火灾报警工作站、火灾报警控制器（联动型）、光纤光栅火灾探测器、双波长火灾报警综合盘（含手报）、双波长火焰探测器、感烟探测器、感温探测器、24V电源盘、手动报警按钮、消火栓按钮、声光报警器以及传输设备等组成。通过隧道内的双波长火焰探测器、光纤火灾探测器以及与光纤探测器相连的光纤探测系统控制器进行对火灾情况的实时监控，并在自动检测到火灾情况时向隧道管理所发出报警。

消防专用电话及消防应急广播系统与隧道紧急电话及有线广播系统合用，不另设。

（7）本地控制系统

隧道本地控制系统包括本地控制器（PLC）、工业以太网交换机、环网光纤及相应软件等。隧道本地控制器系统完成隧道区段设备控制的功能。对本地设备进行小区域集中管理，在隧道管理所计算机和本地设备之间起上传下达的作用，以提高通信效率，加强本地手动控制功能。

（8）隧道监控设备供电

隧道监控系统设备供电为一级负荷，隧道洞内和洞外的监控设备的供电就近引自隧道管理所设置的UPS电源。隧道区域控制器PLC与闭路电视、紧急电话及广播系统共用一回路供电;交通监控系统单独一回路供电;火灾自动报警系统单独一回路供电。

4.4 监控系统设备安装及缆线敷设

如图1所示，隧道监控系统洞内设备如PLC、摄像机、紧急电话、广播、车道指示器、火灾探测器等主要安裝于隧道内预留设备洞室内或在隧道壁上壁挂安装;光缆、供电电缆、控制电缆等主要敷设于隧道行车方向右侧弱电电缆沟支架上或穿隧道壁预埋钢管敷设。故在设计中，应提前规划设备洞室预留及管线预埋位置，并与隧道专业密切配合，确保预留洞室、预埋钢管的位置、尺寸及数量准确无误。

隧道监控系统洞外设备如洞外摄像机、信号灯、广播、洞外可变情报板等一般采用立杆安装。值得注意的是，本工程市政道路沿线路灯采用智慧灯杆设计，智慧灯杆可将道路照明、交通信号设施、交通标志牌、交通监测设备、治安监控设施、移动通信设施等进行整合，实现多杆合一、多箱合一、多缆合一的目标[2]。

故本工程洞外摄像机、信号灯、广播等设备安装于智慧灯杆之上，不再单独立杆安装，设计时应与电力照明、交通信号、交安等合杆专业密切配合，避免各专业设备安装位置冲突。

5 结语

随着城市道路隧道的不断发展，监控系统在提高路网管理水平方面发挥着越来越重要的作用。在城市山岭隧道监控系统设计中应综合考虑运营管理需求，结合市政道路规划、建设特点适时优化调整设计方案，确保系统的稳定性与安全性，为城市道路隧道智能化运营管理提供技术保障。

参考文献：

[1]李宇翔. 浅析城市山岭隧道选线方案设计[J]. 工程建设与设计，2019（8）：96-97.

[2]天府新区成都直管区市政基础设施设计技术导则多杆合一设计细则（2020年试行版）[S].

[3]孟静 城市道路双层隧道交通监控系统设计探讨[J]. 地下工程与隧道，2012（3）：31-34.

[4]城市地下道路工程设计规范（CJJ 221-2015）[S].

[5]公路隧道设计规范 第二册 交通工程与附属设施（JTG D70/2-2014）[S].

[6]建筑设计防火规范（GB50016-2014）[S].