機電系統在隧道應急管理體系中的運用

劉元元

(山西省祁臨高速公路有限責任公司，山西祁縣 030904)

0 引言

近年來，隨著國民經濟建設的不斷發展，高速公路隧道應急體系建設日益受到公眾越來越多的關注，這就為相關系統保障設備和服務水平提出了更高要求。尤其是隧道機電系統，它肩負著在滿足隧道日常運行的基礎上，切實做好防災、減災的重要任務，讓機電系統與應急管理有機結合，勢必大大提升與完善應急管理體系建設，最大程度保護國家和人民生命財產安全。

1 隧道機電系統與應急管理體系的緊密結合

高速公路隧道是整個交通運輸的關鍵位置，隧道長、標準高的隧道相對要求較高，機電系統與應急管理體系建設相對完善，各項保障措施相對到位，各項設備相對較為先進。但大部分隧道處于基本滿足基礎功能水平，距離信息化、智能化、完備化還有相當大的提升空間。

1.1 中央控制系統自動化的必要性

目前高速公路隧道自動控制系統包括隧道照明、風機、交通信號燈、交通指示燈、可變情報板、光亮度檢測儀、CO-VI監測儀等內容，從實際效果看，它在節能降耗、遠程檢測、交通指示等方面發揮著重要作用。

其中最主要的部分是節能減排、隧道照明控制、交通指示方面。按設計標準，依據時間甚至天氣情況實現自動控制，可實現信號燈、照明燈或風機的開啟與關閉，自動實現流量統計與信息匯總等，尤其是照明控制，可實現自動調光功能，使洞內外光線有序過渡，盡可能降低色差影響，給過往司乘人員提供適宜光源，避免了手動控制帶來的物質損耗和由光照變更帶來的行車安全風險，且從實際統計數據看，與照明燈全天全開比要節約電費40%左右，經調查反饋司乘人員的滿意度達到了80%以上。另外，隧道洞口交通信號指示燈控制也能夠起到關鍵指示作用，例如當某隧道施工期間右側車道封閉，洞口右道交通信號燈可調整為紅色×號，為過往車輛提供了明確的指示信息，能夠起到良好的交通指示作用。目前，相關此類設備均可實現集成控制，通過位于控制中心的控制臺，便可輕松遠程控制，及時調光、變光，實現了快捷控制與應急管理的高效結合。

1.2 機電設施日常維護的重要性

高速公路隧道中的機電設備受限于相對密閉環境，影響因素較多，損壞率較高，壽命較短，這就需要對整個系統進行不間斷地監控，采取定期或及時的維護與維修，確保各項設備始終處于良好運轉狀態。

目前隧道大部分機電設備已與中央控制系統對接，可通過設在控制室內的主機進行檢測與監控，每日通過主機巡查便可掌握現場機電設備的情況，發現問題及時處理，配合現場隨機抽查，達到機電設備較高的完好率。

維護的主要工作必須由專業、專職人員進行落實，可通過培養專業人員或與專業維護公司簽訂維護合同，制定故障排除時間、設備維護率等強制目標，完善日常維護制度等體系建設，加強監督執行力，確保機電設備完好率，為各項工作的順利開展提供基礎保障。

除此之外，還必須采取定期集中檢修制度，較適宜的可采取一年兩檢制度，即春檢與秋檢，本制度可結合當地電力部門檢修時間制定，電力大檢期間常伴有停電安檢環節，可請當地電力部門給予高壓線路和設備的檢查，同時解決線路上的其他問題。檢修期間可加入清潔程序，即對配電柜、照明燈、攝像機、控制箱等機電設備進行清潔處理，一年兩次的清潔處理，可以大大提升機電設備的使用壽命，從而有效保障通訊暢通、照明度、圖像上傳率等關鍵設備，提高監控質量，提升應急處置反應時間。

1.3 新技術在隧道中的應用性

為降低隧道運營成本，實現高效運轉，進一步完善應急管理體系建設，應進行必要的改革與創新，引用新材料、新工藝、新技術，提升整體系統水平。某些應用可立桿見影，很快達到新要求目標;某些應用可能需要時間更長，更多改造，但未來的應用價值或許更高。結合實際工作我們針對停電提示存在的問題，研究開發了一項小應用——自動停電提示板。高速公路隧道停電應急管理是非常重要的工作，本課題就其提前信息預警做了新產品的研究與應用。現有隧道可變情報板位于隧道入口前方約300 m～500 m處，以滾動提示隧道相關信息為主，但必須依靠電力支持，一旦隧道停電它將無法正常工作，即便輔助設有UPS，也僅能維持很短時間。為此，我們為現有情報板研發了一套外掛自動卷簾式提示板，當停電后它可自動彈出，供電后又可自動收回，很快解決了隧道停電不能及時發布信息的問題，解決了人工擺牌帶來的損耗與安全風險，如此小應用，但卻解決了大問題。目前該設備已通過國家專利局審核，將進一步推廣應用。

2 結合管理與發展的幾點探討

隧道機電系統集成化、智能化、一體化的不斷完善與提升，將大大降低人工職能、提高服務標準、提升應急管理運行水平，在提高通行率、降低行車安全風險、處置突發事件方面進一步發揮重要作用。

2.1 電光引導系統

由于隧道洞內光線較暗，大部分隧道設置了反光輪廓標識，也有的隧道開始使用主動發光的電光標識，但通過實際應用發現一些問題，需要深入探討解決。

反光標識首先是被動性，必須通過車輛車燈主動發光，才能反射輪廓，達到其引導目的;其次，由于反光標的反射角度不同，反射功能開啟后，反射效果參差不齊，降低了使用效率;再次，反光標識受隧道環境污染嚴重制約，很容易被濁物覆蓋，失去輪廓引導功能。

主動發光的電光標識現在已有多種型號的應用，基本都是點式結構，大小與反光標識相當或稍大，基本解決了反光標識的不足，但標識面積較小，發光不足，還有提升空間。針對隧道洞內的特殊條件及要求，可設計研發安全電壓下的反光帶，由點式引導擴大至條狀引導，增大引導標識空間，增強可導性，提升引導系統服務水平。

針對隧道突發事件，我們利用相關設備完善了由段內提示、洞外警示、洞口提示、洞內引導組成的四位一體電光引導系統。段內提示，即通過設在隧道群段落入口處的主線可變情報板顯示隧道提示信息;洞外警示，即通過設在洞口的可變情報板，提示隧道相關信息，例如事故、施工、限速等，尤其加裝自動停電提示板后的可變情報板，完善了停電后的信息提示;洞口提示，即通過布設洞口的LED輪廓燈，加強了惡劣天氣和夜間隧道洞口的提示，較長的隧道還可在洞口頂端或洞內再布設一定長度可變情報板，顯示洞內各項實時信息;洞內引導，即通過照明燈或應急照明燈、電光標識、反光標識形成上、中、下引導標識，引導車輛安全通行。各類電光標識整合EPS不間斷電源，在突發事件情況下，效果更加明顯，在此基礎上，通過技術手段還可實現自動聯網控制，實現智能化管理。

2.2 完備供配電系統

根據JTJ 026.1-1999公路隧道通風照明設計規范4.9.1和4.9.2內容要求:高速公路隧道應設置不間斷照明供電系統。長度大于1 000 m的其他隧道應設置應急照明系統，并保證照明中斷時間不超過0.3 s，維持時間不短于3 min。配合啟用應急照明，應在洞外一定距離處設置信號燈或可變信息板顯示警告信息。但目前供配電系統存在的不足主要有:隧道應急電力設備欠缺、應急照明燈維護力度不足、監控設備應急管理有待完善等，故完善供配電系統還有一定改進空間。

1)備用電力系統。

較新或條件便利的隧道都設有雙回路電力供應，但還應考慮應急狀態下的電力供應問題，即必須具備自主電力供應措施，確保應對突發事件情況。條件不便的隧道電力線路供應質量較差，遭遇停電時段頻繁，更加要注重自主發電設備的配套。同時要加強設備的監控與保護措施，可完善監控、防護、防盜等安全保護措施，保證各項設備的完整性。

2)應急照明系統。

經過長時間的運營，應急照明系統的維護有時會被忽略，但它卻在停電的剎那起著關鍵性作用，應加強重視。應急照明燈有的是單獨設置，即通過單獨布設線路，應急燈為獨立型，停電時啟動，隧道應用不建議使用此類方法，因為單獨線路啟動需要時間，即便是很短的時間，也易引起黑洞效應，甚至安全事故。為使照明在任何情況下不間斷，個別照明燈可兼作應急燈使用，通過UPS或EPS整合管理，加之定期的保養與維護，實現不間斷照明的目的。

3)全時監控系統。

目前隧道監控設備基本上均未配備單獨的備用電源，一旦遭遇影響電力供應的突發事件，監控設備也將失效。在此，可為監控設備單獨布設EPS不間斷備用系統，以滿足全時不間斷監控需要。

2.3 建設智能化系統

電子設備近年來取得了突飛猛進的發展，隧道機電設備的更新換代也日益頻繁，加快更新步伐需要有關部門的重視和支持，因為技術的提升意味著管理服務水平進步，應急管理水平的改革與創新，處置事件精度的提高與效率的提升。

目前，已有隧道逐步開始應用全自動圖像自動識別系統，系統可通過圖像變化自動識別隧道內的各類突發事件，此系統除可降低人工職能帶來的負面影響，還可提升鑒別率，提高處置效率，亦可通過聯網管理，直接將現場情況共享至信息控制中心、應急管理中心、養護中心、路政隊、交警隊等相關部門。如發現事故情況，應急管理中心可根據現場圖像判斷事故種類，決定啟動何等級預案，各部門根據現場情況，可采取何種方式進行處置。再如出現拋灑、刮蹭、偷盜等行為，系統自動報警，將信息傳送至前方路政隊或交警部門，及時處置違法車輛，挽回經濟損失，同時養護部門依據現場圖像反饋情況及時采取相應清理、維護措施，確保隧道道路的安全暢通。隨著智能手機、平板電腦等終端設備的普及，高度智能化管理系統已具備條件，此類系統的推廣應用，勢必推動應急管理水平的快速提升，只要緊跟科技創新改革步伐，深入研究推廣應用，高度便攜化、集成化、智能化的應急管理體系終將實現。

總之，先進的設備為隧道的安全暢通提供了可靠的硬件條件，而科學的管理則是長期支持隧道正常運轉的根本保證。隨著科學發展管理目標的深入和機電系統一體化進程的發展，相信機電系統在應急管理體系中的應用會有更好的發展與未來。

［1］ JTJ 026.1-1999，公路隧道通風照明設計規范［S］.

［2］ JTG/T D71-2004，公路隧道交通工程設計規范［S］.

［3］ 孫 婧.隧道監控與運營管理存在的問題及建議［J］.中國交通信息產業，2008(2):57-58.

［4］ 趙建東，張 昊，王自上，等.交通事件視頻圖像自動識別系統的研究［J］.北京交通大學學報，2011(4):31-32.