高速公路特長隧道應急聯動預案系統研究

邵利軍

(山西省交通科學研究院，山西太原 030006)

0 引言

伴隨著我國經濟的高速發展，高等級公路的建設進入了一個快速發展階段，而隧道工程作為高等級公路的重要組成部分，是完善路網結構、提高路網運行效率、實現安全、高效、綠色運輸的重要工程設施。隧道的安全運行直接關系到人民群眾的生命財產安全，是隧道管理的基本原則和首要目標。應急聯動預案系統是為了保證高速公路的行車安全，提高通行效率，在隧道監控系統的基礎上，當緊急事件發生時系統自動調用預先設置的應急預案，經過人工對所發生事件的判斷，系統根據控制預案對相關的設備進行聯動控制，以實現設備控制的自動化。由于隧道的車流量大、行車速度快、半封閉等特性，一旦發生緊急事件，其疏導、救援難度大，對于特長隧道更是如此。所以，有必要建立隧道監控系統以及相應的應急聯動預案，來保證隧道的平穩、安全可靠、運行，在發生事件或事故時啟動相應應急預案，以減少損失。筆者參與了山西平榆高速公路寶塔山特長隧道監控系統的設計，現以該隧道監控系統為例，詳細論述特長隧道應急聯動預案的功能、組成以及聯動控制。

1 隧道監控系統的構成以及功能

汾陽—邢臺高速公路平遙—榆社段(平榆高速)全長83 km，全線按照雙向四車道高速公路建設標準，設計行車速度100 km/h，路基寬為26 m。本路段的寶塔山隧道(左洞10 190 m，右洞10 480 m)按照隧道監控等級的劃分［1］，屬于特長隧道。從結構上劃分，隧道監控系統可以分為3個層次:最上層為監控中心的中央計算機控制系統，中間層為由本地控制器(PLC)組成的控制層，最下層為各種現場設備組成的設備層。監控系統的基本組成如圖1所示。

從功能上劃分，可將隧道監控系統劃分為交通監控子系統、通風監控子系統、照明監控子系統、電力監控子系統、消防監控子系統、CCTV監控子系統、緊急電話和廣播等子系統。PLC實時采集現場設備和傳感器數據，通過以太網交換機上傳監控中心監控主機，監控主機對上傳數據進行處理、判斷，形成控制命令下發到PLC，PLC接收監控主機命令，控制現場設備執行相應動作。

2 應急聯動預案設計

應急聯動預案是在事故發生時，系統自動識別事故或人工反饋事故到監控中心，經監控中心工作人員確認事故后，系統自動調用已經預先設置好的應急預案，對隧道內相關設備進行聯動控制，以最大程度減少損失。應急聯動預案包括事件檢測、報警確認、預案設置、預案執行等功能［2］。平榆高速公路寶塔山隧道特長隧道的應急聯動預案依據事故發生的地點，將寶塔山隧道劃分為上游、中游、下游三個區段，根據事故發生在不同的區段分別執行不同的預案。依據事故的類型，將預案分為火災應急聯動預案、通風應急聯動預案、交通應急聯動預案、事故應急聯動預案等，下文就上述各個應急聯動預案作詳細設計。

2.1 火災應急聯動預案設計

當隧道發生火災時，火災探測器發出火災報警信號，司乘人員通過按下火災報警按鈕或撥打緊急電話報警，監控畫面會顯示發生火災并顯示報警點位置，閉路電視監控系統會將其附近的攝像機轉向火災報警點，請求人工確認。值班員通過閉路電視監視器判斷是否為誤報警。經確認未發生火災的，應查明火災報警原因，采取相關措施進行處理，并將火災報警系統復位。如果確認發生火災，值班員應立即予以確認并立即撥打火警電話，同時向上級主管部門報告情況，及時與交通管理部門、路政大隊取得聯系，并立即啟動消防應急預案。火災應急聯動預案處理流程如圖2所示。

下面就以寶塔山特長隧道中游發生火災為例，系統說明火災應急聯動預案執行的動作。

1)寶塔山隧道入口處交通信號燈顯示紅燈，禁止洞外車輛進入;

2)火災點下游車道指示器保持正常通行狀態，保證下游車輛迅速駛離隧道;

3)火災點上游的車行橫洞處車道指示標志顯示轉彎，同時隧道另一洞左側車道指示標志指引車輛逆向行駛，協助火災點上游處車輛安全逃生;

4)寶塔山隧道入口處可變情報板顯示“前方發生火災，隧道暫時封閉!”;洞內的情報板顯示“隧道火災，有序逃生!”;

5)北凹山隧道入口、出口處可變情報板顯示“寶塔山隧道發生火災，請于前方榆社云竹互通處駛離分流”;

6)紫金山隧道入口、出口處可變情報板顯示“寶塔山隧道發生火災，請于前方武鄉分水嶺互通處駛離分流”;

7)隧道群前方路段可變情報板顯示“前方隧道群發生火災，請繞道行!”;

8)廣播系統開啟，協助交通誘導;

9)隧道雙洞照明燈具全部打開，為受困人員提供充足照明;

10)啟動相應風機，進行通風排煙，火災點附近100 m處的風機不啟動;

11)啟動消防水泵控制，組織專業消防人員進行滅火。

2.2 通風應急聯動預案設計

當隧道內的CO/VI檢測器的檢測值發生報警時，通風預案系統會自動彈出提示畫面，請求人工確認。預案確認后通風預案可根據檢測到的CO濃度值和VI的大小啟動相應的風機，保證隧道的安全及運行環境的舒適性［3］。通風預案應急聯動的主要內容包括:

1)隧道入口處交通信號燈顯示黃閃;2)隧道入口處可變情報板顯示“前方隧道能見度低，請減速慢行!”;3)廣播系統開啟，協助交通誘導;4)隧道雙洞照明燈具全部打開，提供充足照明;5)開啟相應組數的風機進行通風。

2.3 交通應急聯動預案設計

交通應急聯動預案系統可以根據微波車輛檢測器提供的車流量、車速等信息，在交通狀況異常時自動彈出預案提示畫面，請求人工確認。待操作員通過CCTV圖像、巡邏車等對異常信號核實后，執行交通應急聯動預案［4］。交通應急聯動預案分為以下三種情況。

2.3.1 交通緩慢

1)隧道入口處交通信號燈顯示黃色;2)隧道入口處可變情報板顯示“前方交通緩慢，請減速慢行!”;3)隧道群前方路段可變情報板顯示“前方隧道交通緩慢，請繞行!”;4)廣播系統開啟，協助交通誘導;5)隧道雙洞照明燈具全部打開，提供充足照明。

2.3.2 交通擁堵

1)隧道入口處交通信號燈顯示黃閃;2)隧道入口處可變情報板顯示“前方交通擁堵，請減速慢行!”;3)隧道群前方路段可變情報板顯示“前方隧道交通擁堵，請繞行!”;4)廣播系統開啟，協助交通誘導;5)隧道雙洞照明燈具全部打開，提供充足照明。

2.3.3 交通阻塞

1)隧道入口處交通信號燈顯示紅色，封閉隧道;

2)隧道入口處可變情報板顯示“前方交通阻塞，請減速慢行!”;

3)隧道群前方路段可變情報板顯示“前方隧道群交通阻塞，請繞行!”;

4)廣播系統開啟，協助交通誘導;

5)隧道雙洞照明燈具全部打開，提供充足照明。

2.4 事故應急聯動預案設計

事故應急聯動預案系統可以根據緊急電話報警等信息渠道提供的報警信息，在車道發生事故時自動彈出預案提示畫面，請求人工確認。待操作員通過CCTV圖像、巡邏車等對報警信號核實后，立即執行交通應急聯動預案。交通預案的主要內容包括:

1)隧道入口處交通信號燈顯示紅色，封閉隧道;

2)靠近事故上游處車道指示標志顯示禁行，禁止車輛通行;事故下游車道指示標志顯示通行，以便下游車輛按照正常通行方式迅速離開隧道;

3)隧道入口處可變情報板顯示“前方發生事故，隧道暫時封閉!”;

4)隧道群前方路段可變情報板顯示“前方隧道群發生事故，請繞行!”;

5)廣播系統開啟，協助交通誘導;

6)隧道雙洞照明燈具全部打開，提供充足照明。

3 結語

高速公路特長隧道由于空間狹小，環境條件差，極易發生火災或事故，并且事故處理難度大。一旦發生火災或事故，將給廣大高速公路使用者和管理者造成較大的人身財產損失。應急聯動預案作為高速公路監控系統的重要組成部分，在發生火災或事故時，能及時有效采取相應措施，提高救援效率，減少損失。應急聯動預案作為一項管理與技術相結合的產物，應在實踐中不斷完善和進步，在保障高速公路安全、高效、綠色運行過程中發揮更大的作用。

［1］ JTJ 026.1-1999，公路隧道通風照明設計規范［S］.

［2］ 宋 璽.談高速公路隧道消防工程的施工安全［J］.安防科技，2011(10):27-29.

［3］ 耿春光.隧道通風控制系統［J］.山西交通科技，2005(4):41-42.

［4］ 陳勁風.長大隧道交通誘導與控制研究［D］.西安:長安大學，2002.